JP7236196B2 - サイクロン、ガス化炉、ガス化複合発電設備、及びサイクロンの製造方法 - Google Patents
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Description
本開示のサイクロンは、炭素を含有する炭素含有固体燃料をガス化したときに生成される生成ガスが内部に導かれて前記生成ガス中の粒子を前記生成ガスから遠心分離するサイクロン本体と、該サイクロン本体の内部に前記生成ガスを導く入口部と、前記入口部から導かれる前記生成ガスの導入方向の位置である前記サイクロン本体の内部に導入された前記生成ガスが前記サイクロン本体の内周面の最初に接触する部分を含む前記生成ガスの回転方向へ前記サイクロン本体の前記内周面とは反対側の外周面に設けられた当て板と、を備える。
以下、本開示の一実施形態に係るサイクロンについて、図面を用いて説明する。
図1は、本実施形態に係るサイクロンを適用する石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
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。
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共に、コンバスタ部116のバーナ126により微粉炭及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へ付着すると共に、炉底へ落下し、最終的にスラグホッパ122内の貯水へ排出される。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。
図5Aは、図4の付勢部材が固定部材により固定された状態を示す側面図である。図5Bは、図4の付勢部材が固定部材により固定されていない状態を示す側面図である。
次に、本実施形態に係るサイクロンの製造方法について図6~8を示して具体的に説明する。
なお、以下では、図3に示すサイクロン161を製造する場合を一例として説明するが、これに限定されない。
準備工程においては、図6に示すように、サイクロン161’において、支持箱168が内筒支持環165上に設けられている。支持箱168の周方向両端辺の上部には、Uボルト170の両端部がそれぞれ接続されることで支持箱168が支持及び固定されている。
配置工程においては、図7に示すように、入口部から導かれる生成ガスの導入方向の位置を含む生成ガスの回転方向へサイクロン本体162の内周面とは反対側の外周面に複数枚の当て板167を順次設置する。当て板167としては、ボルト178の頭部が埋め込まれる(本実施形態では、例えばボルト178が鋳包みされている)とともにボルト178のネジ部179bが当て板167の圧力容器171側に面する外面側から突出しているものを用いる。
本実施形態のサイクロン161においては、サイクロン本体162の入口部163から導かれる生成ガスの導入方向の位置を含む生成ガスの回転方向へサイクロン本体162の内周面とは反対側の外周面に当て板167が設けられている。これにより、サイクロン本体162の内周面において摩耗や減肉の多い領域が拡大及び進行したとしても、サイクロン本体162の外周面側に存在する当て板167によってサイクロン本体162の継続的使用か可能となるため、サイクロン161の寿命が低下することを防ぐことができる。従って、長寿命なサイクロン161となる。また、サイクロン本体162の取り替えが不要となるため、例えばサイクロン本体162を圧力容器171に収容する場合に圧力容器171を一時撤去したり、生成ガス管等の後流配管を一時撤去したりする付帯工事が発生することを抑制できる。また、サイクロン本体162に当て板167を設けるという簡易な対応でよいため、材料費を低減できる。従って、サイクロン本体162のメンテナンスを行う場合には、メンテナンスを容易かつ低コストに行うことができる。また、サイクロン本体162の材質としてクロム系鋳鉄を用いた場合には、高温下での耐摩耗性に優れる一方で、炭素含有率が高いため、肉盛や溶接等の補修には適さない。しかしながら、上記のようにサイクロン本体162の内周面とは反対側の外周面に当て板を設けることで、クロム系鋳鉄のサイクロン本体162内部からの肉盛や溶接による補修が困難なことに対する補修対策を実施することができる。
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
48 異物除去設備
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
73 復水器
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(炉壁)
115 アニュラス部
116 コンバスタ部
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
131 蒸発器
132 過熱器
134 節炭器
144 内部空間
146 外部空間
161 サイクロン
162 サイクロン本体(サイクロン内筒)
163 入口部
164 出口内筒
165 内筒支持環
166 吊り具(吊り棒)
167 当て板
168 支持箱
169 吊り具部支持箱
170 Uボルト
171 圧力容器
172 付勢部材
173 ピン
174 (一対の)付勢部材固定用板材
175 固定部材
176 ガイド部材
177 先端部
178 ボルト(鋳包みボルト)
179a 頭部
179b ネジ部
180 ナット
181 充填材
182 目地材
Claims (11)
- 炭素を含有する炭素含有固体燃料をガス化したときに生成される生成ガスが内部に導かれて前記生成ガス中の粒子を前記生成ガスから遠心分離するサイクロン本体と、
該サイクロン本体の内部に前記生成ガスを導く入口部と、
前記入口部から導かれる前記生成ガスの導入方向の位置である前記サイクロン本体の内部に導入された前記生成ガスが前記サイクロン本体の内周面の最初に接触する部分を含む前記生成ガスの回転方向へ前記サイクロン本体の前記内周面とは反対側の外周面に設けられた当て板と、
を備えるサイクロン。 - 前記サイクロン本体の前記外周面側には、前記当て板を収容するとともに支持する支持箱が取り付けられている請求項1に記載のサイクロン。
- 前記サイクロン本体及び前記支持箱を収容する圧力容器と、
前記支持箱と前記圧力容器との間に設けられる付勢部材と、
前記付勢部材を前記支持箱及び前記圧力容器に対して固定可能な固定部材と、
を備え、
前記付勢部材は、前記固定部材により前記支持箱及び前記圧力容器に対して押し込まれるときに前記支持箱を前記サイクロン本体の外周面側に付勢することで固定される請求項2に記載のサイクロン。 - 前記当て板の外面と、前記当て板の前記外面と対向する前記支持箱の内面との間には充填材が充填されている請求項2又は請求項3に記載のサイクロン。
- 前記サイクロン本体の前記外周面と、前記当て板における前記サイクロン本体の前記外周面と対向する側の面との間に目地材が充填されている請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のサイクロン。
- 前記当て板には、ボルトの頭部が埋め込まれるとともに前記ボルトのネジ部が前記当て板の表面から突出している、又は、皿ボルトの頭部を前記当て板の板厚内部に収容して前記皿ボルトの軸方向の回転を拘束して支持するとともに前記皿ボルトのネジ部が挿通する貫通穴が形成されている請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のサイクロン。
- 前記当て板は、高クロム鋳鉄製である請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のサイクロン。
- 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のサイクロンを備え、
前記炭素含有固体燃料をガス化するガス化炉。 - 請求項8に記載の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、
該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、
を備えるガス化複合発電設備。 - 炭素を含有する炭素含有固体燃料をガス化したときに生成される生成ガスが内部に導かれて前記生成ガス中の粒子を前記生成ガスから遠心分離するサイクロン本体と、該サイクロン本体の内部に前記生成ガスを導く入口部と、を備えるサイクロンを準備する準備工程と、
前記入口部から導かれる前記生成ガスの導入方向の位置である前記サイクロン本体の内部に導入された前記生成ガスが前記サイクロン本体の内周面の最初に接触する部分を含む前記生成ガスの回転方向へ前記サイクロン本体の前記内周面とは反対側の外周面に当て板を設置する設置工程を有するサイクロンの製造方法。 - 複数枚の前記当て板を準備し、
前記設置工程において、前記サイクロン本体の前記外周面に、複数枚の前記当て板を順次設置する請求項10に記載のサイクロンの製造方法。
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