JP7171417B2 - スラグクラッシャ、ガス化炉、ガス化複合発電設備、及びスラグクラッシャの組立方法 - Google Patents

スラグクラッシャ、ガス化炉、ガス化複合発電設備、及びスラグクラッシャの組立方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7171417B2
JP7171417B2 JP2018239672A JP2018239672A JP7171417B2 JP 7171417 B2 JP7171417 B2 JP 7171417B2 JP 2018239672 A JP2018239672 A JP 2018239672A JP 2018239672 A JP2018239672 A JP 2018239672A JP 7171417 B2 JP7171417 B2 JP 7171417B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spreader
slag
shaft
gasification furnace
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018239672A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020099867A (ja
Inventor
健吾 柴田
誠 豊丸
昌司 北田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2018239672A priority Critical patent/JP7171417B2/ja
Priority to PCT/JP2019/049281 priority patent/WO2020129934A1/ja
Priority to CN201980055432.3A priority patent/CN112638537B/zh
Priority to US17/269,632 priority patent/US12121903B2/en
Publication of JP2020099867A publication Critical patent/JP2020099867A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7171417B2 publication Critical patent/JP7171417B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C10J3/52—Ash-removing devices
    • C10J3/526—Ash-removing devices for entrained flow gasifiers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C1/00—Crushing or disintegrating by reciprocating members
    • B02C1/005—Crushing or disintegrating by reciprocating members hydraulically or pneumatically operated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/08—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating
    • B02C23/16—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating with separator defining termination of crushing or disintegrating zone, e.g. screen denying egress of oversize material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B1/00—Sieving, screening, sifting, or sorting solid materials using networks, gratings, grids, or the like
    • B07B1/46—Constructional details of screens in general; Cleaning or heating of screens
    • B07B1/4609—Constructional details of screens in general; Cleaning or heating of screens constructional details of screening surfaces or meshes
    • B07B1/469—Perforated sheet-like material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C23/00—Auxiliary methods or auxiliary devices or accessories specially adapted for crushing or disintegrating not provided for in preceding groups or not specially adapted to apparatus covered by a single preceding group
    • B02C23/08—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating
    • B02C23/16—Separating or sorting of material, associated with crushing or disintegrating with separator defining termination of crushing or disintegrating zone, e.g. screen denying egress of oversize material
    • B02C2023/165—Screen denying egress of oversize material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093—Coal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0959—Oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0973—Water
    • C10J2300/0976—Water as steam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/1625—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with solids treatment
    • C10J2300/1628—Ash post-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/164—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with conversion of synthesis gas
    • C10J2300/1643—Conversion of synthesis gas to energy
    • C10J2300/1653—Conversion of synthesis gas to energy integrated in a gasification combined cycle [IGCC]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/1678—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with air separation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1838—Autothermal gasification by injection of oxygen or steam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1861—Heat exchange between at least two process streams
    • C10J2300/1892—Heat exchange between at least two process streams with one stream being water/steam
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Crushing And Pulverization Processes (AREA)

Description

本発明は、スラグクラッシャ、ガス化炉、ガス化複合発電設備、及びスラグクラッシャの組立方法に関する。
従来、ガス化炉設備として、石炭等の炭素含有固体燃料をガス化炉内に供給し、炭素含有固体燃料を部分燃焼させてガス化することで、可燃性ガスを生成する炭素含有燃料ガス化設備（石炭ガス化設備）が知られている。
石炭ガス化複合発電設備（以下「ＩＧＣＣ」という。）は、一般的に、給炭設備、石炭ガス化炉、チャー回収装置（サイクロン、ポーラスフィルタ等）、ガス精製設備、ガスタービン、蒸気タービン、発電機、排熱回収ボイラ、ガス化剤供給装置等を具備して構成されている。
このような石炭ガス化複合発電設備では、石炭ガス化炉に対し、給炭設備から石炭（微粉炭）が供給されるとともに、ガス化剤供給装置からガス化剤（空気、酸素富化空気、酸素、水蒸気など）が供給される。
石炭ガス化炉内では、石炭がガス化剤により部分酸化されてガス化され、可燃性ガス（石炭ガス）が生成される。
例えば、特許文献１に開示されているように、石炭ガス化炉の鉛直方向下部には、コンバスタ部で微粉炭が高温燃焼されることによって、可燃性ガスである石炭ガスが生成されるとともに、微粉炭中の灰分が溶融して落下したスラグ（溶融スラグ）を集めるスラグホッパが備えられている。
スラグホッパにはスラグ水（冷却水）が貯留されており、スラグはこのスラグ水中に落下して急冷されることにより固化した後に破砕される。すなわち、スラグホッパの鉛直下方側には、コンバスタ部から落下したスラグをスプレッダによって破砕するスラグクラッシャが設けられる。
コンバスタから落下するスラグは、スラグホッパに貯められた冷却水で急速に冷却されて固化し、スラグクラッシャが備えるスクリーンの鉛直方向上面に落下する。このスクリーンは、複数の開口部を備えており、開口部の径よりも小さなスラグは開口部を通過して鉛直下方側に落下し、開口部の径よりも大きなスラグは、スクリーンの鉛直方向上面に残存する。
スプレッダは、例えば油圧シリンダによってスクリーンの鉛直方向上面に沿って、進退駆動される。スプレッダは、スクリーンの鉛直方向上面に堆積したスラグを破砕し、スクリーンの開口部の径よりも小さく破砕されたスラグは、スクリーンの開口部を通って落下する。スクリーンの開口部から落下したスラグは、ガス化炉からロックホッパを介して系外へ排出される。
スプレッダによってスラグを破砕する際、スラグの挟み込みやスプレッダの経年劣化に等よってスプレッダが進退する軌道にずれが生じる可能性がある。そこで、特許文献２に開示されているように、スプレッダに支持ロッドを接続してスプレッダを進退方向にガイドすることがある。
特開２０１８－１３２１４１号公報 特許第３２７６２６９号公報
前述したような支持ロッド（ガイドロッド）４００とスプレッダ２３０との接続においては、図１２に示すように、例えばスプレッダ２３０に接続されるフランジ部材４１０と中実丸棒４２０とをソケット溶接（差し込み溶接）によって固定する構造とすることがある。また、中実丸棒４２０をフランジ部材４１０へ差し込み、取り合い部の周囲に隅肉溶接を施すことで固定させる構造とすることもある。いずれの場合の溶接であっても、形状が不連続となる溶接部分４３０（例えば、フランジ部と中実丸棒部との外径の差異によって生じる段部）に応力が集中するため、溶接部分４３０の強度を十分に確保する必要があり、厚肉な形状となり大型化するおそれがある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ガイドロッドの強度を確保できるスラグクラッシャ、ガス化炉、ガス化複合発電設備、及びスラグクラッシャの組立方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係るスラグクラッシャ、ガス化炉、ガス化複合発電設備、及びスラグクラッシャの組立方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の一態様に係るスラグクラッシャは、炭素含有固体燃料をガス化させるガス化炉のコンバスタで生成され前記コンバスタの鉛直下方側に設置されたスラグホッパに貯留された冷却水中で固化したスラグを破砕するスラグクラッシャであって、前記スラグの落下方向と交差するように設けられるとともに複数の開口部が形成されている多孔状の部材のスクリーンと、前記スクリーンの鉛直方向上側の上面に沿って所定方向に進退移動され、前記スクリーンに堆積した前記スラグを破砕するスプレッダと、前記所定方向に沿った軸線を有する棒状の部材であり、前記スプレッダに接続され、前記スプレッダの移動方向を規制するガイドロッドとを備え、前記ガイドロッドは、前記スプレッダに接続されるスプレッダ側部材と、該スプレッダ側部材に接続される軸部材とを有し、前記スプレッダ側部材と前記軸部材とは前記軸線方向において突き合せ溶接によって接続され、突き合せ溶接されている位置において、前記軸線方向に直交する断面形状が、前記スプレッダ側部材と前記軸部材とで同一形状とされている。
本態様に係るスラグクラッシャにおいて、ガイドロッドは、スプレッダに接続されるスプレッダ側部材とスプレッダ側部材に接続される軸部材とを有し、スプレッダ側部材と軸部材とはガイドロッドの軸線方向において突合わせ溶接によって接続されている。このとき、突き合せ溶接されている位置において、軸線方向に直交する断面形状がスプレッダ側部材と軸部材とで同一形状とされている。これによれば、例えば、略同外径とされたスプレッダ側部材と軸部材とを突き合わせて溶接を施すので、スプレッダ側部材と軸部材との接続部に形状が不連続となる部分（例えば、外径の差異によって生じる段部）が生じることがなく、接続部に応力が集中することを抑制することができる。また、突合せ部に開先（例えばＶ字開先やＸ字開先）を設けることで、突き合わせ溶接の溶接脚長を確保して溶接強度を向上させることができる。
また、本発明の一態様に係るスラグクラッシャにおいて、前記スプレッダ側部材は、前記軸線方向に沿って形成されたスプレッダ側中空部を有し、前記軸部材は、前記スプレッダ側部材との接続部側の一部が前記軸線方向に沿って形成された軸側中空部を有している。
本態様に係るスラグクラッシャが備えるガイドロッドにおいて、スプレッダ側部材には軸線方向に沿って貫通させることで中空形状とされたスプレッダ側中空部が形成され、軸部材にはスプレッダ側部材との接続部側の一部が軸線方向に沿って中空とされた軸側中空部が形成されている。このとき、突き合せ溶接されている位置において、軸線方向に直交する断面形状がスプレッダ側部材と軸部材とで同一形状とされている。これによれば、スプレッダ側部材および軸部材が中実とされた場合に比べて、スプレッダ側部材および軸部材の軽量化を図ることができる。
また、ガイドロッドは中空構造によって柔構造とされるので、スプレッダ側部材とスプレッダとの接続部に応力が集中することを抑制できる。
また、突き合せ溶接にあたっては、突き合わさせる位置におけるスプレッダ側部材および軸部材の肉厚が同一となるよう管理することで、溶接の溶け込み接合を確実に行い溶接強度を向上することができる。
また、本発明の一態様に係るスラグクラッシャにおいて、前記軸部材は、前記軸側中空部と該軸側中空部に隣接する中実部との境界が滑らかな曲面形状とされている。
本態様に係るスラグクラッシャが備えるガイドロッドの軸部材において、軸部材に形成された軸側中空部とその軸側中空部に隣接する中実部との境界は滑らかな曲面形状とされている。これによれば、軸側中空部と中実部の境界に応力が集中することを抑制できる。このため、軸側中空部と中実部との境界において、応力集中を緩和してガイドロッドの強度を向上させることができる。
また、本発明の一態様に係るスラグクラッシャにおいて、前記スプレッダ側部材は、前記軸線方向に沿って形成されたスプレッダ側中空部を有し、前記軸部材は、前記軸線方向に沿って形成された軸側中空部を有している。
本態様に係るスラグクラッシャが備えるガイドロッドにおいて、スプレッダ側部材には、軸線方向に沿って貫通させることで中空とされたスプレッダ側中空部が形成され、軸部材には、軸線方向に沿って貫通させることで中空とされた軸側中空部が形成されている。これによれば、スプレッダ側部材および軸部材の一部が中実とされた場合に比べて、スプレッダ側部材の軽量化、および軸部材の更なる軽量化を図ることができる。
また、ガイドロッドは、軸線方向に沿って全体が中空構造となることによって柔構造とされるので、スプレッダ側部材とスプレッダとの接続部に応力が集中することを抑制して、ガイドロッドの強度を向上することができる。
また、本発明の一態様に係るスラグクラッシャは、前記スプレッダに接続され、前記スプレッダを前記所定方向に進退移動させる駆動部を備え、前記ガイドロッドは、少なくとも４本とされ、前記所定方向から見た前記スプレッダに対する前記ガイドロッドの接続位置は、前記スプレッダに対する前記駆動部の接続位置を中心として、周方向に対称的に位置している。
本態様に係るスラグクラッシャにおいて、所定方向から見たスプレッダに対するガイドロッドの接続位置は、スプレッダに対する駆動部の接続位置を中心として、周方向に対称的に位置している。これによれば、スプレッダの進退時に生じるブレによって発生する偏荷重をガイドロッドによって効率的に受けることができる。このため、スプレッダの進退移動を安定化させることができる。
また、本発明の一態様に係るスラグクラッシャは、前記ガイドロッドが摺動可能に支持される貫通孔が形成されたケーシングを備えている。
本態様に係るスラグクラッシャは、ガイドロッドが摺動可能に支持される貫通孔が形成されたケーシングを備えている。これによれば、スプレッダの移動方向を規制するガイドロッドの進退移動を安定化させることができる。このとき、貫通孔は、例えば、銅系素材（例えばＣＡＣ４０３など）とされた軸受部材によって形成されてもよい。
また、本発明の一態様に係るガス化炉は、前述のスラグクラッシャを備えている。
また、本発明の一態様に係るガス化複合発電設備は、前述のガス化炉と、前記ガス化炉で生成した生成ガスの少なくとも一部を燃焼させることで回転駆動するガスタービンと、前記ガスタービンから排出されるタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により回転駆動する蒸気タービンと、前記ガスタービンおよび／または前記蒸気タービンと回転連結された発電機とを備えている。
また、本発明の一態様に係るスラグクラッシャの組立方法は、炭素含有固体燃料をガス化させるガス化炉のコンバスタで生成され前記コンバスタの鉛直下方側に設置されたスラグホッパに貯留された冷却水中で固化したスラグを、所定方向に進退移動するスプレッダによって破砕するスラグクラッシャの組立方法であって、前記所定方向に沿った軸線を有する棒状の部材とされ、前記スプレッダに接続されるスプレッダ側部材と該スプレッダ側部材に接続される軸部材とを有し、前記スプレッダの移動方向を規制するガイドロッドにおいて、前記スプレッダ側部材と前記軸部材とを、前記軸線方向に直交する断面形状が同一形状とされている個所にて、前記軸線方向に突き合わせ溶接する工程を備えている。
本発明に係るスラグクラッシャ、ガス化炉、ガス化複合発電設備、及びスラグクラッシャの組立方法によれば、ガイドロッドの強度を確保できる。
石炭ガス化複合発電設備を示す概略構成図である。 図１のガス化炉設備を示した概略構成図である。 本発明の一実施形態に係るスラグクラッシャの平面図である。 本発明の一実施形態に係るスラグクラッシャの縦断面図である。 図４に示すＡ矢視をしたときのスプレッダの接続面を示した図である。 図４に示すＡ矢視をしたときのケーシングを示した図である。 本発明の一実施形態に係るスラグクラッシャが備えるガイドロッドの部分縦断面図である。 ガイドロッドが有するスプレッダ側部材の縦断面図である。 ガイドロッドが有する軸部材の部分縦断面図である。 ガイドロッドの変形例に係る部分縦断面図である。 ガイドロッドの他の変形例に係る部分縦断面図である。 ガイドロッドの従来例に係る部分縦断面図である。
以下、本発明の一実施形態に係るスラグクラッシャ、ガス化炉、ガス化複合発電設備、及びスラグクラッシャの組立方法について図を用いて説明する。
［石炭ガス化複合発電設備］
図１は、本発明の一実施形態に係るスラグクラッシャが適用されるガス化炉設備を有した石炭ガス化複合発電設備の概略構成例を示した図である。
ガス化炉設備１４が適用される石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Integrated Coal Gasification Combined Cycle）１０は、空気を酸化剤として用いており、ガス化炉設備１４において、燃料から可燃性ガス（生成ガス）を生成する空気燃焼方式を採用している。そして、石炭ガス化複合発電設備１０は、ガス化炉設備１４で生成した生成ガスを、ガス精製設備１６で精製して燃料ガスとした後、ガスタービン１７に供給して発電を行っている。すなわち、実施形態１の石炭ガス化複合発電設備１０は、空気燃焼方式（空気吹き）の発電設備となっている。ガス化炉設備１４に供給する燃料としては、例えば、石炭等の炭素含有固体燃料が用いられる。
石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）１０は、図１に示すように、給炭設備１１と、ガス化炉設備１４と、チャー回収設備１５と、ガス精製設備１６と、ガスタービン１７と、蒸気タービン１８と、発電機１９と、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Heat Recovery Steam Generator）２０とを備えている。
給炭設備１１は、原炭として炭素含有固体燃料である石炭が供給され、石炭を石炭ミル（図示略）などで粉砕することで、細かい粒子状に粉砕した微粉炭を製造する。給炭設備１１で製造された微粉炭は、給炭ライン１１ａ出口で後述する空気分離設備（ＡＳＵ）４２から供給される搬送用イナートガスとしての窒素ガスによって加圧されて、ガス化炉設備１４へ向けて供給される。イナートガスとは、酸素含有率が約５体積％以下の不活性ガスであり、窒素ガスや二酸化炭素ガスやアルゴンガスなどが代表例であるが、必ずしも約５％以下に制限されるものではない。
ガス化炉設備１４は、給炭設備１１で製造された微粉炭が供給されるとともに、チャー回収設備１５で回収されたチャー（石炭の未反応分と灰分）が戻されて再利用可能に供給されている。
また、ガス化炉設備１４には、ガスタービン１７（圧縮機６１）からの圧縮空気供給ライン４１が接続されており、ガスタービン１７で圧縮された圧縮空気の一部が昇圧機６８で所定圧力に昇圧されてガス化炉設備１４に供給可能となっている。空気分離設備４２は、大気中の空気から窒素と酸素を分離生成するものであり、第１窒素供給ライン４３によって空気分離設備４２とガス化炉設備１４とが接続されている。そして、この第１窒素供給ライン４３には、給炭設備１１からの給炭ライン１１ａが接続されている。また、第１窒素供給ライン４３から分岐する第２窒素供給ライン４５もガス化炉設備１４に接続されており、この第２窒素供給ライン４５には、チャー回収設備１５からのチャー戻しライン４６が接続されている。さらに、空気分離設備４２は、酸素供給ライン４７によって、圧縮空気供給ライン４１と接続されている。そして、空気分離設備４２によって分離された窒素は、第１窒素供給ライン４３および第２窒素供給ライン４５を流通することで、石炭やチャーの搬送用ガスとして利用される。また、空気分離設備４２によって分離された酸素は、酸素供給ライン４７および圧縮空気供給ライン４１を流通することで、ガス化炉設備１４において酸化剤として利用される。
ガス化炉設備１４は、例えば、２段噴流床形式のガス化炉１０１（図２参照）を備えている。ガス化炉設備１４は、内部に供給された石炭（微粉炭）およびチャーを酸化剤（空気、酸素）により部分燃焼させることでガス化させ生成ガスとする。なお、ガス化炉設備１４は、微粉炭に混入した異物（スラグ）を除去する異物除去設備４８が設けられている。そして、このガス化炉設備１４には、チャー回収設備１５に向けて生成ガスを供給する生成ガスライン４９が接続されており、チャーを含む生成ガスが排出可能となっている。この場合、図２に示すように、生成ガスライン４９にシンガスクーラ１０２（ガス冷却器）を設けることで、生成ガスを所定温度まで冷却してからチャー回収設備１５に供給してもよい。
チャー回収設備１５は、集塵設備５１と供給ホッパ５２とを備えている。この場合、集塵設備５１は、１つ又は複数のサイクロンやポーラスフィルタにより構成され、ガス化炉設備１４で生成された生成ガスに含有するチャーを分離することができる。そして、チャーが分離された生成ガスは、ガス排出ライン５３を通してガス精製設備１６に送られる。供給ホッパ５２は、集塵設備５１で生成ガスから分離されたチャーを貯留するものである。なお、集塵設備５１と供給ホッパ５２との間にビンを配置し、このビンに複数の供給ホッパ５２を接続するように構成してもよい。そして、供給ホッパ５２からのチャー戻しライン４６が第２窒素供給ライン４５に接続されている。
ガス精製設備１６は、チャー回収設備１５によりチャーが分離された生成ガスに対して、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物を取り除くことで、ガス精製を行うものである。そして、ガス精製設備１６は、生成ガスを精製して燃料ガスを製造し、これをガスタービン１７に供給する。なお、チャーが分離された生成ガス中にはまだ硫黄分（Ｈ２Ｓなど）が含まれているため、このガス精製設備１６では、アミン吸収液などによって硫黄分を除去回収して、有効利用する。
ガスタービン１７は、圧縮機６１、燃焼器６２、タービン６３を備えており、圧縮機６１とタービン６３とは、回転軸６４により連結されている。燃焼器６２には、圧縮機６１からの圧縮空気供給ライン６５が接続されるとともに、ガス精製設備１６からの燃料ガス供給ライン６６が接続され、また、タービン６３に向かって延びる燃焼ガス供給ライン６７が接続されている。また、ガスタービン１７は、圧縮機６１からガス化炉設備１４に延びる圧縮空気供給ライン４１が設けられており、中途部に昇圧機６８が設けられている。したがって、燃焼器６２では、圧縮機６１から供給された圧縮空気の一部とガス精製設備１６から供給された燃料ガスの少なくとも一部とを混合して燃焼させることで燃焼ガスを発生させ、発生させた燃焼ガスをタービン６３へ向けて供給する。そして、タービン６３は、供給された燃焼ガスにより回転軸６４を回転駆動させることで発電機１９を回転駆動させる。
蒸気タービン１８は、ガスタービン１７の回転軸６４に連結されるタービン６９を備えており、発電機１９は、この回転軸６４の基端部に連結されている。排熱回収ボイラ２０は、ガスタービン１７（タービン６３）からの排ガスライン７０が接続されており、給水とタービン６３の排ガスとの間で熱交換を行うことで、蒸気を生成するものである。そして、排熱回収ボイラ２０は、蒸気タービン１８のタービン６９との間に蒸気供給ライン７１が設けられるとともに蒸気回収ライン７２が設けられ、蒸気回収ライン７２に復水器７３が設けられている。また、排熱回収ボイラ２０で生成する蒸気には、ガス化炉１０１のシンガスクーラ１０２で生成ガスと熱交換して生成された蒸気を含んでもよい。したがって、蒸気タービン１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気によりタービン６９が回転駆動し、回転軸６４を回転させることで発電機１９を回転駆動させる。
そして、排熱回収ボイラ２０の出口から煙突７５までには、ガス浄化設備７４を備えている。
ここで、石炭ガス化複合発電設備１０の作動について説明する。
石炭ガス化複合発電設備１０において、給炭設備１１に原炭（石炭）が供給されると、石炭は、給炭設備１１において細かい粒子状に粉砕されることで微粉炭となる。給炭設備１１で製造された微粉炭は、空気分離設備４２から供給される窒素により第１窒素供給ライン４３を流通してガス化炉設備１４に供給される。また、後述するチャー回収設備１５で回収されたチャーが、空気分離設備４２から供給される窒素により第２窒素供給ライン４５を流通してガス化炉設備１４に供給される。さらに、後述するガスタービン１７から抽気された圧縮空気が昇圧機６８で昇圧された後、空気分離設備４２から供給される酸素とともに圧縮空気供給ライン４１を通してガス化炉設備１４に供給される。
ガス化炉設備１４では、供給された微粉炭およびチャーが圧縮空気（酸素）により燃焼し、微粉炭およびチャーがガス化することで、生成ガスを生成する。そして、この生成ガスは、ガス化炉設備１４から生成ガスライン４９を通って排出され、チャー回収設備１５に送られる。
このチャー回収設備１５にて、生成ガスは、まず、集塵設備５１に供給されることで、生成ガスに含有する微粒のチャーが分離される。そして、チャーが分離された生成ガスは、ガス排出ライン５３を通してガス精製設備１６に送られる。一方、生成ガスから分離した微粒のチャーは、供給ホッパ５２に堆積され、チャー戻しライン４６を通ってガス化炉設備１４に戻されてリサイクルされる。
チャー回収設備１５によりチャーが分離された生成ガスは、ガス精製設備１６にて、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物が取り除かれてガス精製され、燃料ガスが製造される。圧縮機６１が圧縮空気を生成して燃焼器６２に供給する。この燃焼器６２は、圧縮機６１から供給される圧縮空気と、ガス精製設備１６から供給される燃料ガスとを混合し、燃焼することで燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスによりタービン６３を回転駆動することで、回転軸６４を介して圧縮機６１および発電機１９を回転駆動する。このようにして、ガスタービン１７は発電を行うことができる。
そして、排熱回収ボイラ２０は、ガスタービン１７におけるタービン６３から排出された排ガスと給水とで熱交換を行うことにより蒸気を生成し、この生成した蒸気を蒸気タービン１８に供給する。蒸気タービン１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気によりタービン６９を回転駆動することで、回転軸６４を介して発電機１９を回転駆動し、発電を行うことができる。
なお、ガスタービン１７と蒸気タービン１８は同一軸として１つの発電機１９を回転駆動しなくてもよく、別の軸として複数の発電機を回転駆動しても良い。
その後、ガス浄化設備７４では排熱回収ボイラ２０から排出された排気ガスの有害物質が除去され、浄化された排気ガスが煙突７５から大気へ放出される。
［石炭ガス化複合発電設備］
次に上述した石炭ガス化複合発電設備１０におけるガス化炉設備１４について詳細に説明する。図２は、図１のガス化炉設備を示した概略構成図である。
ガス化炉設備１４は、図２に示すように、ガス化炉１０１と、シンガスクーラ１０２とを備えている。
ガス化炉１０１は、鉛直方向に延びて形成されており、鉛直方向の下方側に微粉炭および酸素が供給され、部分燃焼させてガス化した生成ガスが鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通している。ガス化炉１０１は、圧力容器１１０と、圧力容器１１０の内部に設けられるガス化炉壁（炉壁）１１１とを有している。そして、ガス化炉１０１は、圧力容器１１０とガス化炉壁１１１との間の空間にアニュラス部１１５を形成している。また、ガス化炉１０１は、ガス化炉壁１１１の内部の空間において、鉛直方向の下方側（つまり、生成ガスの流通方向の上流側）から順に、コンバスタ部１１６、ディフューザ部１１７、リダクタ部１１８を形成している。
圧力容器１１０は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、上端部にガス排出口１２１が形成される一方、下端部（底部）にスラグホッパ１２２が形成されている。ガス化炉壁１１１は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、その壁面が圧力容器１１０の内面と対向して設けられている。圧力容器１１０は円筒形状で、ガス化炉壁１１１のディフューザ部１１７も円筒形状に形成されている。そして、ガス化炉壁１１１は、図示しない支持部材により圧力容器１１０内面に連結されている。
ガス化炉壁１１１は、圧力容器１１０の内部を内部空間と外部空間とに分離する。ガス化炉壁１１１は、後述するが、横断面形状がコンバスタ部１１６とリダクタ部１１８との間のディフューザ部１１７で変化する形状とされている。ガス化炉壁１１１は、鉛直上方側となるその上端部が、圧力容器１１０のガス排出口１２１に接続され、鉛直下方側となるその下端部が圧力容器１１０の底部と隙間を空けて設けられている。そして、圧力容器１１０の底部に形成されるスラグホッパ１２２には、冷却水が溜められており、ガス化炉壁１１１の下端部が冷却水に浸水することで、ガス化炉壁１１１の内外を封止している。ガス化炉壁１１１には、バーナ１２６、１２７が挿入され、内部空間にシンガスクーラ１０２が配置されている。ガス化炉壁１１１の構造については後述する。
アニュラス部１１５は、圧力容器１１０の内側とガス化炉壁１１１の外側に形成された空間、つまり外部空間であり、空気分離設備４２で分離された不活性ガスである窒素が、図示しない窒素供給ラインを通って供給される。このため、アニュラス部１１５は、窒素が充満する空間となる。なお、このアニュラス部１１５の鉛直方向の上部付近には、ガス化炉１０１内を均圧にするための図示しない炉内均圧管が設けられている。炉内均圧管は、ガス化炉壁１１１の内外を連通して設けられ、ガス化炉壁１１１の内部（コンバスタ部１１６、ディフューザ部１１７およびリダクタ部１１８）と外部（アニュラス部１１５）との圧力差を所定圧力以内となるように略均圧にしている。
コンバスタ部１１６は、微粉炭およびチャーと空気とを一部燃焼させる空間となっており、コンバスタ部１１６におけるガス化炉壁１１１には、複数のバーナ１２６からなる燃焼装置が配置されている。コンバスタ部１１６で微粉炭およびチャーの一部を燃焼した高温の燃焼ガスは、ディフューザ部１１７を通過してリダクタ部１１８に流入する。
リダクタ部１１８は、ガス化反応に必要な高温状態に維持されコンバスタ部１１６からの燃焼ガスに微粉炭を供給し部分燃焼させて、微粉炭を揮発分（一酸化炭素、水素、低級炭化水素等）へと分解してガス化されて生成ガスを生成する空間となっており、リダクタ部１１８におけるガス化炉壁１１１には、複数のバーナ１２７からなる燃焼装置が配置されている。
シンガスクーラ１０２は、ガス化炉壁１１１の内部に設けられるとともに、リダクタ部１１８のバーナ１２７の鉛直方向の上方側に設けられている。シンガスクーラ１０２は熱交換器であり、ガス化炉壁１１１の鉛直方向の下方側（生成ガスの流通方向の上流側）から順に、蒸発器（エバポレータ）１３１、過熱器（スーパーヒータ）１３２、節炭器（エコノマイザ）１３４が配置されている。これらのシンガスクーラ１０２は、リダクタ部１１８において生成された生成ガスと熱交換を行うことで、生成ガスを冷却する。また、蒸発器（エバポレータ）１３１、過熱器（スーパーヒータ）１３２、節炭器（エコノマイザ）１３４は、図に記載されたその数量を限定するものではない。
ここで、上述のガス化炉設備１４の動作について説明する。
ガス化炉設備１４のガス化炉１０１において、リダクタ部１１８のバーナ１２７により窒素と微粉炭が投入されて点火されるとともに、コンバスタ部１１６のバーナ１２６により微粉炭およびチャーと圧縮空気（酸素）が投入されて点火される。すると、コンバスタ部１１６では、微粉炭とチャーの燃焼により高温燃焼ガスが発生する。また、コンバスタ部１１６では、微粉炭とチャーの燃焼により高温ガス中で溶融スラグが生成され、この溶融スラグがガス化炉壁１１１へ付着するとともに、炉底へ落下し、最終的にスラグホッパ１２２内の冷却水へ排出される。
そして、コンバスタ部１１６で発生した高温燃焼ガスは、ディフューザ部１１７を通ってリダクタ部１１８に上昇する。このリダクタ部１１８では、ガス化反応に必要な高温状態に維持されて、微粉炭が高温燃焼ガスと混合し、高温の還元雰囲気において微粉炭を部分燃焼させてガス化反応が行われ、生成ガスが生成される。ガス化した生成ガスが鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通する。
［スラグクラッシャ］
次に、本実施形態に係るスラグクラッシャ２００の構成について説明する。
スラグクラッシャ２００は、コンバスタ部１１６から落下した溶融スラグがスラグホッパ１２２に貯留された冷却水によって固化したスラグを破砕する装置である。
スラグクラッシャ２００は、図２に示すように、コンバスタ部１１６下部のスラグホール１１６Ａの鉛直方向下方であって、スラグホッパ１２２に貯留された冷却水中に設けられる。
図３および図４に示すように、スラグクラッシャ２００は、所定粒径以上のスラグが堆積するスクリーン２１０と、駆動部２５０によって所定方向（進退方向）に進退移動され、スクリーン２１０に堆積したスラグを挟み込んで破砕するスプレッダ２３０と、スプレッダ２３０の移動方向を規制するガイドロッド３００と、を備えている。
スクリーン２１０は、例えば板状の部材とされ、スラグの落下方向に対して略直交する方向（例えば水平方向）に設けられる（図２参照）。スクリーン２１０には、複数の開口部２１１が形成されており、開口部２１１より小さな粒径のスラグはスクリーン２１０を通過して、開口部２１１より大きな粒径のスラグはスクリーン２１０の鉛直方向上方側の上面（捕捉面２１０Ａ）に堆積する。
開口部２１１の形状は特に限定されず、例えば、多角形や円形でもよい。
図３のように平面視したときに進退方向に直交する方向におけるスクリーン２１０の外縁側（同図の場合、紙面上方および下方に位置する外縁側）には、図４に示すように鉛直方向に立設して進退方向に延在する側壁２１２が設けられている。
この側壁２１２は、スラグクラッシャ２００のフレームを構成する部品の一部とされている。
スプレッダ２３０は、駆動部２５０によって捕捉面２１０Ａの鉛直上方側を進退移動する部材とされる。
図３および図４に示すように、スプレッダ２３０は、金属製の略直方体とされており、進行方向に向かう前面にはスラグを圧壊して破砕する破砕面２３２が形成されている。
２つのスプレッダ２３０は、それぞれの破砕面２３２が進退方向において対向するように、向かい合った状態で設けられている。
図３の場合、進退方向において対向する２つのスプレッダ２３０が１式となり、進退方向に直交する方向に２式並んで設けられている。
なお、スプレッダ２３０は、１式であってもよいし、３式以上であってもよい。
進退方向において対向する２つのスプレッダ２３０は、互いに接近する方向に移動することで捕捉面２１０Ａに堆積したスラグを破砕面２３２同士で挟み込んで、開口部２１１を通過できるサイズまで破砕する。
このとき、破砕面２３２には突起２３２Ａが形成されてもよく、この場合、突起２３２Ａによってスラグが破砕されやすくなる。
なお、図３および図４に示すスプレッダ２３０は、スラグを破砕する前の待機位置を示した図である。
各スプレッダ２３０は、２つの側壁２１２の間を進退移動する。このとき、側壁２１２とスプレッダ２３０との間に側壁２１２の内壁に沿ったサイドガイド２１４Ａを設けてもよい。
また、隣り合うスプレッダ２３０の各式の間には、進退方向に沿ったセンターガイド２１４Ｂを設けてもよい。
サイドガイド２１４Ａおよびセンターガイド２１４Ｂは、鉛直方向に所定の高さを有しており、例えばスプレッダ２３０の高さと同程度とされる。また、サイドガイド２１４Ａおよびセンターガイド２１４Ｂは、スプレッダ２３０全体が進退方向と交差する方向に振れないように、スプレッダ２３０の移動方向を規制している。
これらのサイドガイド２１４Ａやセンターガイド２１４Ｂが、スプレッダ２３０の進退移動に伴うブレを抑制することで、スプレッダ２３０の移動を安定化させることができる。
駆動部２５０は、例えば、スラグクラッシャ２００のフレーム（図示せず）に固定されたハウジング２５２と、ハウジング２５２に対して進退方向に進退駆動するロッド２５４と、を有する伸縮式アクチュエータ（例えば油圧シリンダ）とされる。
図３から図５に示すように、ロッド２５４は、一端が破砕面２３２の背面とされる接続面２３４に接続される。これによって、駆動部２５０の伸縮（ロッド２５４の進退駆動）にともなってスプレッダ２３０が進退方向に沿って進退移動される。
図３から図５の場合、１つのスプレッダ２３０に対して１つの駆動部２５０（１本のロッド２５４）が接続されている。
スプレッダ２３０の進退移動を安定化させるにあたり、ガイドロッド３００は、スプレッダ２３０の進退方向の移動時に生じるスプレッダ２３０のブレ等に起因する偏荷重を効率的に受ける部材である。
また、ガイドロッド３００は、スプレッダ２３０自体の進退方向への移動をより精度よくガイドする棒状の部材とされ、進退方向に沿った軸線Ｘを有する。
ガイドロッド３００は、駆動部２５０と同様に、破砕面２３２の背面に相当する接続面２３４に接続される。
図３から図５の場合、１つのスプレッダ２３０に対して４本のガイドロッド３００が接続されている。なお、ガイドロッド３００の数は、３本以下であってもよいし５本以上であってもよく、必要な機能をバランスよく発揮できるように配置されるとよい。
図５に示すように、スプレッダ２３０の進退方向から接続面２３４を見たとき、ガイドロッド３００の接続位置は、駆動部２５０の接続位置を中心に対称的に位置していることが好ましいことから、ガイドロッド３００を通常に配置する場合は、ガイドロッド３００の数は４本以上とされることが好ましい。
ガイドロッド３００は、ケーシング２２０によって、進退方向に摺動可能に、かつ、進退方向に直交する方向の振れが規制されるように支持される。
ケーシング２２０は、スラグクラッシャ２００のフレーム（例えば側壁２１２）に対して固定されている。
ケーシング２２０は、図６に示すように、進退方向から見たとき（図４においてＡ矢視）、四角形状とされる板状部材である。ケーシング２２０の略中央には、駆動部２５０が貫通するための貫通穴２２６が形成されている。また、ケーシング２２０に形成された貫通穴２２６の周囲には、摺動穴２２４が形成された軸受部材２２２が複数（同図では４つ）設けられている。このとき、軸受部材２２２の数は、ガイドロッド３００の数に対応している。
軸受部材２２２は、摺動穴２２４によって、ガイドロッド３００の移動方向を規制しつつガイドロッド３００を摺動可能に支持する。このため、ガイドロッド３００の移動方向、すなわち、ガイドロッド３００が接続されたスプレッダ２３０の移動方向をより精度よく規制することができる。これによって、例えば、進退方向と直交する方向のスプレッダ２３０の振れを規制できる。
軸受部材２２２は、ガイドロッド３００の摺動をスムーズにするものであり、例えば銅系素材（例えばＣＡＣ４０３）とされてもよい。
図５に示すように、進退方向から接続面２３４を見たとき（図４においてＡ矢視）、駆動部２５０と接続面２３４との接続位置は、四角形状の接続面２３４に対して略中心に位置している。
これに対して、ガイドロッド３００と接続面２３４との接続位置は、駆動部２５０と接続面２３４との接続位置を中心に、周方向に対称的に位置している。具体的には、図５に示す接続面２３４の中心（すなわち、駆動部２５０と接続面２３４との接続位置の中心）を通る垂直線と水平線とに対して、線対称に、４本のガイドロッド３００と接続面２３４との接続位置が位置している。
次に、ガイドロッド３００の詳細について説明する。
ガイドロッド３００は、図７に示すように、２つの部材（スプレッダ側部材３２０、軸部材３４０）が突合せ部３１０で軸線Ｘ方向に溶接接続され一体となった棒状の部材とされる。
スプレッダ側部材３２０は、図８に示すように、スプレッダ２３０の接続面２３４に接続されるフランジ部３２２が一端側（同図で示す紙面左端側）に形成されたフランジ形状の部材とされる。
フランジ部３２２にはボルト穴３２６が形成されており、スプレッダ側部材３２０（ガイドロッド３００）は、ボルト締結によって接続面２３４に固定される。
これに対して、スプレッダ側部材３２０の他端側（同図で示す紙面右端側）には、軸部材３４０の軸側突合せ面３４４（後述）と突き合わされるスプレッダ側突合せ面３３０が形成されている。
スプレッダ側部材３２０は、軸線Ｘ方向に沿ってフランジ部３２２からスプレッダ側突合せ面３３０に亘って中空空間を有し、軸線Ｘ方向に沿って貫通させることで中空形状としたスプレッダ側中空部３２８が形成されている。
軸部材３４０は、図９に示すように、スプレッダ側突合せ面３３０に突き合わされる軸側突合せ面３４４が一端側（同図で示す紙面左端側）に形成された棒状の部材とされる。
軸部材３４０は、軸線Ｘ方向に沿って軸側突合せ面３４４から軸線Ｘ方向に沿って所定の距離だけ中空空間を有する軸側中空部３４２が形成されている。言い換えると、軸部材３４０は、軸側突合せ面３４４側の一部が中空空間の軸側中空部３４２とされ、その他は中実状態の中実部とされた棒状の部材となる。
ここで言う「所定の距離」とは、例えば軸部材３４０の軸線Ｘ方向に沿った長さの１／２０～１／１０程度とされる。
軸側中空部３４２とその軸側中空部３４２に隣接する軸部材３４０の中実部との境界３４６は、角部にＲ部分を有する滑らかな曲面形状で形成されることが好ましい。
曲面形状とすることで境界３４６の角部に応力が集中することを抑制して、応力集中を緩和してガイドロッド３００の強度を向上することができる。
図７に示すように、スプレッダ側部材３２０のスプレッダ側突合せ面３３０と軸部材３４０の軸側突合せ面３４４とが軸線Ｘ方向において突き合わされることで突合せ部３１０（接続部）が形成される。
突合せ部３１０において、スプレッダ側部材３２０と軸部材３４０とは略同外径とされ、例えば８０ｍｍ以上１００ｍｍ以下程度とされる。また、スプレッダ側中空部３２８と軸側中空部３４２とは略同内径とされ、スプレッダ側部材３２０および軸部材３４０の外径に対して３０％以上４０％以下程度とされる。すなわち、突合せ部３１０において、軸線Ｘ方向に直交する断面形状が、スプレッダ側部材３２０と軸部材３４０とで同一形状となる。
突合せ部３１０には例えばＶ字の開先が形成されてもよい。この場合、Ｖ字開先はガイドロッド３００の軸線周りの全周に形成されている。
このような開先を設けることで、溶接脚長を確保して溶接強度を向上させることができる。また、突合せ部３１０の突き合せ溶接にあたっては、突合せ部３１０の肉厚が同一となるよう管理されるので、溶接の溶け込みを確実に行うことで溶接強度を向上することができる。
突合せ部３１０の全周に溶接を施すことでスプレッダ側部材３２０と軸部材３４０とが接続されて、ガイドロッド３００の軸線Ｘ方向にスプレッダ側部材３２０と軸部材３４０とが一体となった１本のガイドロッド３００となる。
本実施形態では、以下の効果を奏する。
スプレッダ側部材３２０と軸部材３４０とを突き合わせて溶接を施すので（突き合わせ溶接）、スプレッダ側部材３２０と軸部材３４０との突合せ部３１０に形状が不連続となる部分（例えば、外径の差異によって生じる段部）が生じることがなく、応力の集中を抑制することができる。
また、スプレッダ側部材３２０および軸部材３４０が中実とされた場合に比べて、スプレッダ側部材３２０および軸部材３４０の軽量化を図ることができる。さらに、ガイドロッド３００は中空構造によって柔構造とされるので、スプレッダ側部材３２０とスプレッダ２３０との接続部に応力が集中することを抑制できる。さらに、突合せ部３１０の突き合せ溶接にあたっては、突合せ部分の肉厚が同一となるよう管理されるので、溶接の溶け込みを確実に行うことで溶接強度を向上させることができる。
また、ガイドロッド３００は、スプレッダ２３０自体の進退方向への移動を精度よくガイドすることができる。さらに、ケーシング２２０に形成された摺動穴２２４に軸受部材２２２が設けられて、ガイドロッド３００の通過する移動方向を規制するように支持されるため、ガイドロッド３００の移動方向、すなわち、ガイドロッド３００が接続するスプレッダ２３０の移動方向をより精度よく規制することができる。
また、進退方向から見た接続面２３４とガイドロッド３００との接続位置は、接続面２３４と駆動部２５０との接続位置を中心として、周方向に対称的に配置される。これによれば、スプレッダ２３０の進退時に生じるスプレッダ２３０のブレによって発生する偏荷重をガイドロッド３００によって効率的に受けることができる。このため、スプレッダ２３０の進退移動を安定化させることができる。
［変形例］
図１０に示すガイドロッド３００のように、軸部材３４０に形成される軸側中空部３４２は、軸線Ｘ方向に沿って、かつ、全長に亘って形成されてもよい。すなわち、軸部材３４０には、軸線Ｘ方向に沿って貫通させることで中空とされた軸側中空部３４２が形成されている。
この場合、軸部材３４０の一部が中実とされた場合に比べて、軸部材３４０の更なる軽量化を図ることができる。また、ガイドロッド３００は、全体が中空構造になることによって柔構造とされるので、スプレッダ側部材３２０とスプレッダ２３０との接続部に応力が集中することを抑制して、ガイドロッド３００の強度を向上することができる。
なお、ここまで説明においては、図７および図１０に示すように、ガイドロッド３００の少なくとも一部が中空とされた形態を例に説明したが、図１１に示すように、中実のスプレッダ側部材３２０と中実の軸部材３４０とを突き合わせ溶接することでガイドロッド３００を構成してもよい。
このとき、スプレッダ側突合せ面３３０と軸側突合せ面３４４とによって、突合せ部３１０にＸ字で軸部材３４０の中心付近まで溶接溶け込みが可能となるように開先が形成されてもよい。このような開先を設けることで、溶接脚長を確保して溶接強度を向上させることができる。
１０ 石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）
１１ 給炭設備
１１ａ 給炭ライン
１４ ガス化炉設備
１５ チャー回収設備
１６ ガス精製設備
１７ ガスタービン
１８ 蒸気タービン
１９ 発電機
２０ 排熱回収ボイラ
４１ 圧縮空気供給ライン
４２ 空気分離設備
４３ 第１窒素供給ライン
４５ 第２窒素供給ライン
４６ チャー戻しライン
４７ 酸素供給ライン
４９ 生成ガスライン
５１ 集塵設備
５２ 供給ホッパ
５３ ガス排出ライン
６１ 圧縮機
６２ 燃焼器
６３ タービン
６４ 回転軸
６５ 圧縮空気供給ライン
６６ 燃料ガス供給ライン
６７ 燃焼ガス供給ライン
６８ 昇圧機
６９ タービン
７０ 排ガスライン
７１ 蒸気供給ライン
７２ 蒸気回収ライン
７４ ガス浄化設備
７５ 煙突
１０１ ガス化炉
１０２ シンガスクーラ
１１０ 圧力容器
１１１ ガス化炉壁
１１５ アニュラス部
１１６ コンバスタ部
１１６Ａ スラグホール
１１７ ディフューザ部
１１８ リダクタ部
１２１ ガス排出口
１２２ スラグホッパ
１２６ バーナ
１２７ バーナ
２００ スラグクラッシャ
２１０ スクリーン
２１０Ａ 捕捉面
２１１ 開口部
２１２ 側壁
２１４Ａ サイドガイド
２１４Ｂ センターガイド
２２０ ケーシング
２２２ 軸受部材
２２４ 摺動穴
２２６ 貫通穴
２３０ スプレッダ
２３２ 破砕面
２３４ 接続面
２５０ 駆動部
２５２ ハウジング
２５４ ロッド
３００ ガイドロッド
３１０ 突合せ部
３２０ スプレッダ側部材
３２２ フランジ部
３２６ ボルト穴
３２８ スプレッダ側中空部
３３０ スプレッダ側突合せ面
３４０ 軸部材
３４２ 軸側中空部
３４４ 軸側突合せ面
３４６ 境界
Ｘ 軸線

Claims (9)

  1. 炭素含有固体燃料をガス化させるガス化炉のコンバスタで生成され前記コンバスタの鉛直下方側に設置されたスラグホッパに貯留された冷却水中で固化したスラグを破砕するスラグクラッシャであって、
    前記スラグの落下方向と交差するように設けられるとともに複数の開口部が形成されている多孔状の部材のスクリーンと、
    前記スクリーンの鉛直方向上側の上面に沿って所定方向に進退移動され、前記スクリーンに堆積した前記スラグを破砕するスプレッダと、
    前記所定方向に沿った軸線を有する棒状の部材であり、前記スプレッダに接続され、前記スプレッダの移動方向を規制するガイドロッドと、
    を備え、
    前記ガイドロッドは、前記スプレッダに接続されるスプレッダ側部材と、該スプレッダ側部材に接続される軸部材とを有し、
    前記スプレッダ側部材と前記軸部材とは前記軸線方向において突き合せ溶接によって接続され、
    突き合せ溶接されている位置において、前記軸線方向に直交する断面形状が、前記スプレッダ側部材と前記軸部材とで同一形状とされているスラグクラッシャ。
  2. 前記スプレッダ側部材は、前記軸線方向に沿って形成されたスプレッダ側中空部を有し、
    前記軸部材は、前記スプレッダ側部材との接続部側の一部が前記軸線方向に沿って形成された軸側中空部を有している請求項１に記載のスラグクラッシャ。
  3. 前記軸部材は、前記軸側中空部と該軸側中空部に隣接する中実部との境界が滑らかな曲面形状とされている請求項２に記載のスラグクラッシャ。
  4. 前記スプレッダ側部材は、前記軸線方向に沿って形成されたスプレッダ側中空部を有し、
    前記軸部材は、前記軸線方向に沿って形成された軸側中空部を有している請求項１に記載のスラグクラッシャ。
  5. 前記スプレッダに接続され、前記スプレッダを前記所定方向に進退移動させる駆動部を備え、
    前記ガイドロッドは、少なくとも４本とされ、
    前記所定方向から見た前記スプレッダに対する前記ガイドロッドの接続位置は、前記スプレッダに対する前記駆動部の接続位置を中心として、周方向に対称的に位置している請求項１から請求項４のいずれかに記載のスラグクラッシャ。
  6. 前記ガイドロッドが摺動可能に支持される貫通孔が形成されたケーシングを備えている請求項１から請求項５のいずれかに記載のスラグクラッシャ。
  7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載のスラグクラッシャを備えたガス化炉。
  8. 請求項７に記載のガス化炉と、
    前記ガス化炉で生成した生成ガスの少なくとも一部を燃焼させることで回転駆動するガスタービンと、
    前記ガスタービンから排出されるタービン排ガスを導入する排熱回収ボイラで生成した蒸気により回転駆動する蒸気タービンと、
    前記ガスタービンおよび／または前記蒸気タービンと回転連結された発電機と、
    を備えているガス化複合発電設備。
  9. 炭素含有固体燃料をガス化させるガス化炉のコンバスタで生成され前記コンバスタの鉛直下方側に設置されたスラグホッパに貯留された冷却水中で固化したスラグを、所定方向に進退移動するスプレッダによって破砕するスラグクラッシャの組立方法であって、
    前記所定方向に沿った軸線を有する棒状の部材とされ、前記スプレッダに接続されるスプレッダ側部材と該スプレッダ側部材に接続される軸部材とを有し、前記スプレッダの移動方向を規制するガイドロッドにおいて、
    前記スプレッダ側部材と前記軸部材とを、前記軸線方向に直交する断面形状が同一形状とされている個所にて、前記軸線方向に突き合わせ溶接する工程を備えているスラグクラッシャの組立方法。
JP2018239672A 2018-12-21 2018-12-21 スラグクラッシャ、ガス化炉、ガス化複合発電設備、及びスラグクラッシャの組立方法 Active JP7171417B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018239672A JP7171417B2 (ja) 2018-12-21 2018-12-21 スラグクラッシャ、ガス化炉、ガス化複合発電設備、及びスラグクラッシャの組立方法
PCT/JP2019/049281 WO2020129934A1 (ja) 2018-12-21 2019-12-17 スラグクラッシャ、ガス化炉、ガス化複合発電設備、及びスラグクラッシャの組立方法
CN201980055432.3A CN112638537B (zh) 2018-12-21 2019-12-17 碎渣机、气化炉、气化复合发电设备及碎渣机的组装方法
US17/269,632 US12121903B2 (en) 2018-12-21 2019-12-17 Slag crusher, gasifier, integrated gasification combined cycle, and assembly method of slag crusher

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018239672A JP7171417B2 (ja) 2018-12-21 2018-12-21 スラグクラッシャ、ガス化炉、ガス化複合発電設備、及びスラグクラッシャの組立方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020099867A JP2020099867A (ja) 2020-07-02
JP7171417B2 true JP7171417B2 (ja) 2022-11-15

Family

ID=71100314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018239672A Active JP7171417B2 (ja) 2018-12-21 2018-12-21 スラグクラッシャ、ガス化炉、ガス化複合発電設備、及びスラグクラッシャの組立方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7171417B2 (ja)
CN (1) CN112638537B (ja)
WO (1) WO2020129934A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113263038B (zh) * 2021-06-11 2024-07-23 中国五冶集团有限公司 一种大跨度基坑施工智能双向牵引降尘幕网驱动机构
CN114515641B (zh) * 2022-02-21 2023-09-05 广西壮族自治区农业科学院 一种输送装置的泥土粉碎装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201823424U (zh) 2010-09-27 2011-05-11 甘锐朋 过滤器用管板
WO2011104903A1 (ja) 2010-02-25 2011-09-01 三菱重工業株式会社 中空エンジンバルブの製造方法及び中空エンジンバルブ
JP2015059340A (ja) 2013-09-19 2015-03-30 株式会社アキコ 建物解体用圧砕機の破砕爪及び溶接方法
JP2015117373A (ja) 2013-11-15 2015-06-25 三菱日立パワーシステムズ株式会社 スラグ排出装置及びスラグ排出方法
WO2017149807A1 (ja) 2016-03-04 2017-09-08 三菱日立パワーシステムズ株式会社 スラグクラッシャ
JP2018132141A (ja) 2017-02-16 2018-08-23 三菱日立パワーシステムズ株式会社 シリンダ装置、スラグクラッシャ、ガス化複合発電装置、シリンダ装置におけるシール方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5255053A (en) * 1975-10-29 1977-05-06 Nippon Jiriyoku Senkou Kk Crusher of compressionntype
JPS52103756A (en) * 1976-02-27 1977-08-31 Japan Steel Works Ltd:The Slag crushing press
TW478461U (en) * 2000-12-08 2002-03-01 Kalloy Ind Co Ltd Structure for shock-absorbing tube capable of ascending and descending
KR100552222B1 (ko) * 2003-04-11 2006-02-14 주식회사 롯데기공 원두커피 분쇄장치
US7229037B1 (en) * 2006-09-18 2007-06-12 Hayles Jr Peter E Comminution apparatus
JP4747341B2 (ja) * 2006-09-26 2011-08-17 真美子 磯上 固体及び／又は植物検体の前処理の為のホモジナイザー
DE202011106443U1 (de) * 2011-09-28 2011-11-22 Khd Humboldt Wedag Gmbh Flanschverbindung
CN103230761A (zh) * 2013-02-18 2013-08-07 孔令增 大型碾挤秸杆、碎煤颗粒替代块煤、焦炭制备燃气及设备
CN204509227U (zh) * 2015-01-27 2015-07-29 中国石油化工股份有限公司 一种激冷环焊接结构
CN204417618U (zh) * 2015-02-02 2015-06-24 武汉大学 一种铝电解阳极导杆连接装置
CN104912145B (zh) * 2015-06-16 2017-08-25 黄泽纯 一种吸尘式破碎抓斗专用破碎装置
CN205518099U (zh) * 2016-01-25 2016-08-31 南阳师范学院 一种自动化捣臼式艾绒加工装置
CN206736189U (zh) * 2017-02-10 2017-12-12 刘辉 氢氧分离炉
CN206838270U (zh) * 2017-05-04 2018-01-05 江苏华宏科技股份有限公司 钢筋混凝土梁预破碎装置
CN107213947A (zh) * 2017-06-19 2017-09-29 南京朝阳玻璃有限公司 一种玻璃破碎机构
CN107052030A (zh) * 2017-06-20 2017-08-18 苏天平 一种固体垃圾的粉碎回收装置
CN207177093U (zh) * 2017-08-29 2018-04-03 中铁建电气化局集团西安电气化制品有限公司 一种混凝土环形支柱
CN107980924A (zh) * 2017-12-27 2018-05-04 宿迁峰驰安防有限公司 一种豆腐制作用石膏高效捣碎装置及其制造和使用方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011104903A1 (ja) 2010-02-25 2011-09-01 三菱重工業株式会社 中空エンジンバルブの製造方法及び中空エンジンバルブ
CN201823424U (zh) 2010-09-27 2011-05-11 甘锐朋 过滤器用管板
JP2015059340A (ja) 2013-09-19 2015-03-30 株式会社アキコ 建物解体用圧砕機の破砕爪及び溶接方法
JP2015117373A (ja) 2013-11-15 2015-06-25 三菱日立パワーシステムズ株式会社 スラグ排出装置及びスラグ排出方法
WO2017149807A1 (ja) 2016-03-04 2017-09-08 三菱日立パワーシステムズ株式会社 スラグクラッシャ
JP2018132141A (ja) 2017-02-16 2018-08-23 三菱日立パワーシステムズ株式会社 シリンダ装置、スラグクラッシャ、ガス化複合発電装置、シリンダ装置におけるシール方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020129934A1 (ja) 2020-06-25
CN112638537A (zh) 2021-04-09
CN112638537B (zh) 2022-08-16
JP2020099867A (ja) 2020-07-02
US20210339260A1 (en) 2021-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9446913B2 (en) Powder conveyance device and char recovery apparatus
JP7171417B2 (ja) スラグクラッシャ、ガス化炉、ガス化複合発電設備、及びスラグクラッシャの組立方法
JP6721996B2 (ja) ガス化炉壁、これを有するガス化複合発電設備及びガス化炉壁の製造方法
KR20150046333A (ko) 가스화 장치
JP6607817B2 (ja) ガス化炉装置及びガス化複合発電設備
JP3220679U (ja) バーナシールボックス取合部構造及びガス化炉
JP6929649B2 (ja) スラグ排出システム、ガス化炉設備、ガス化複合発電設備、およびスラグ排出システムの運転方法
JP7242308B2 (ja) バーナ、バーナシステム、ガス化複合発電設備、及びバーナの移動方法
JP7039793B2 (ja) スラグ排出システムの停止方法、スラグ排出システムおよびガス化複合発電装置
US12121903B2 (en) Slag crusher, gasifier, integrated gasification combined cycle, and assembly method of slag crusher
JP2017127796A (ja) 遠心分離機、これを備えたガス化設備およびこれを備えたガス化複合発電設備ならびに遠心分離機の補修方法
JP6602174B2 (ja) ガス化装置、ガス化複合発電設備、ガス化設備及び除煤方法
JP7134637B2 (ja) ガス化炉設備及びこれを備えたガス化複合発電設備並びにガス化炉設備の製造方法及び生成ガスの排出方法
JP7242307B2 (ja) バーナ、バーナシステム、ガス化炉設備、ガス化複合発電設備、及びバーナのメンテナンス方法
US10954853B2 (en) Furnace wall, gasification unit and integrated gasification combined cycle, and method of manufacturing furnace wall
WO2013111721A1 (ja) ガス化炉、ガス化発電プラント及びガス化炉のスラグホール閉塞防止方法
JP3223485U (ja) バーナ装置およびそれを備えたガス化炉
US11286437B2 (en) Slag discharge device, gasifier furnace and integrated gasification combined cycle, and slag discharge method
WO2019156064A1 (ja) 湿式炉の炉壁構造及び湿式炉
WO2021019967A1 (ja) バーナ装置、ガス化炉、ガス化複合発電設備、およびバーナ装置の運転方法
JP7471986B2 (ja) スラグ溶融バーナ装置、ガス化炉及びガス化複合発電設備並びにスラグ溶融バーナ装置の制御方法
JP7286504B2 (ja) ガス化設備及びこれを備えたガス化複合発電設備
JP6833553B2 (ja) 集塵装置

Legal Events

Date Code Title Description
A625 Written request for application examination (by other person)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625

Effective date: 20211125

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20220121

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221004

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221102

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7171417

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150