JPH0236639B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、固形燃料ガス化装置、殊に、その空
気同伴された固形燃料を加圧型二重壁容器の内側
容器に供給する導管の取り付けに関する。更に詳
述すれば、本発明は、高温度プロセスが起こる加
圧型二重壁容器のための空気同伴固形燃料導管の
取り付けに関するものである。

従来の技術 石炭ガス化燃焼法は、高硫黄石炭を産業用蒸気
発生器で利用するために煙道ガススクラツピング
法に代わる実行可能な有力な方法を提供してい
る。石炭ガス化装置は、複合サイクル発電に関連
して、プラント熱消費率に著しい低減を与え、発
電コストの節約をもたらすものである。最も魅力
のある石炭ガス化装置の設計の１つは、微粉炭を
燃焼して低Btuないし中Btuの製品ガスを生成す
る同伴上向きガス流装置である。高圧下
（14.7psia以上）でのガス化によれば、プラント
熱消費率を低減する際、副次的な利点が幾つか得
られる。

高温高圧化学反応プロセスの操作は、化学的技
術並びに伝熱技術におけるある腹立たしい問題を
長い間呈示してきた。即ち、反応容器は高温度或
いは高圧力のいずれかに耐えるように設計するこ
とはできるが、両者に同時に耐えるように設計で
きないことである。この問題に対する可能性のあ
る１つの解決策は、二重壁容器を使用することで
ある。二重壁容器は、実際には、一方の容器の全
体が他の容器内に配置されていて、それぞれが高
温高圧反応を共同作動的に包含するように設計さ
れた２つの容器から成るものである。

本発明者らは、高温反応プロセスに耐えられる
よう水冷膜壁で構成した内側容器を包含する二重
壁容器を目下開発している処である。実質的に平
行な複数の管を一緒に長手方向に溶接することに
よつて構成されたこれらの膜壁は、それ自体では
一面から他面に差のある高圧に耐えることはでき
ない。一般に、水1.3ｍ（50インチ）以上の圧力
差（12.4kPa）がこの種の膜壁によつて収容でき
る最大値であると考えられる。

二重壁容器の外側容器は、反応プロセスの高圧
を収容するように設計されている。この外側容器
は、恐らくは高力合金で造られ数センチの厚さを
有する固体容器であるのが一般的である。始動
時、負荷変動時並びに停止時にあつては、２つの
吊下げ型容器間の温度差によつて、両者の熱膨張
と収縮は著しく異なるようになる。例えば、始動
時では、内側容器に生ずる熱によつて、内側容器
壁の温度は外側容器の温度とは異なるはずであ
る。また、内側容器の熱膨張は、数センチの下向
きの伸び膨張として明らかになるはずである。あ
る時間の後、外側容器の温度は内側容器の温度に
近ずき、内側容器の伸びに親密に適合するような
伸びを伴なうようになる。両容器間における長手
方向の相対的な膨張であるこれらの変化によつ
て、燃料および空気用の導管が両容器の壁を貫通
している場合、これら導管に苛酷な応力が誘起さ
れるのである。

高温高圧プロセスの１つは、固形石炭粒子を可
燃性の燃料ガスに加圧転換することである。ある
高圧ガス化プロセスでは、５気圧以上の圧力と、
反応器の最熱部分として1650℃（3000〓）或いは
それ以上の温度が求められている。また、研摩性
の石炭を二重壁反応容器に導入することは、供給
される材料の性質により問題となることが、また
中外容器間の相互作用は熱膨張差により問題とな
ることが判明している。化学プロセスの性質によ
つては、反応容器内の燃硫ガスは熱く、かつ粒子
を含んだものである。外側容器をこの熱粒子含有
ガスから保護するために、内側容器の壁を通る貫
通部は封止されていなければならない。

内側の耐熱容器は、温度が周囲環境に対応した
不活性状態から冷却剤温度が315〜426℃（600〜
800〓）の範囲にあつて内部壁金属温度は一層高
い稼動状態に進むにつれて、一般に寸法の著しい
変動を経験する。恐らくは異質の材料で作られ、
かつ内部壁によつて高温反応から充分に保護され
ている外側容器は、非常に遅い速度の熱膨張を経
験する。その膨張差は、内外容器の長手方向の次
元と共線状の方向においては、0.3ｍ（１フイー
ト）ほどの、或いはそれ以上の大きさであるかも
しれない。かかる膨張は、外側容器壁を通過し、
かつ内側容器壁に接続或いは通過する供給ライン
によつて吸収されなければならない。従来技術の
１つの方法として、内外容器壁間に形成される環
状領域に膨張ループを配置するものがあり、これ
によれば供給導管の端部点がループ化した導管に
許容し得ない応力を生ずることなく相互に対して
移動できるようにした膨張ループを使用してい
る。

発明が解決しようとする問題点 しかし、研摩性の石炭を内側容器の内部に供給
することは、従来技術の膨張ループがループ化導
管のエルボ部に生ずる石炭粒子の高度な研摩に耐
えられないという点で厄介であることがわかつて
いる。石炭の供給を最も良く達成するには、著し
いペント部を含んでいないまつすぐな剛性パイプ
を使用することである。しかるに、外側容器壁に
固着され、かつ内側容器壁を貫通してそこに封止
されたこの種のまつすぐな剛性パイプは、内外壁
間の小さな環状領域で起こりうる供給導管のたわ
みのために不満足なものであることがわかつてい
る。

従つて、本発明の目的は、上述した従来技術の
欠点を排除した加圧型二重壁容器の燃料導管のた
めの取り付けを提供することである。

問題点を解決するための手段 本発明は、燃料および空気供給源に接続された
まつすぐで剛性の一次空気／燃料導管を、加圧型
ガス化装置の外側容器の圧力境界にあつて外側容
器と内側反応容器の間の膨張差を補償するたわみ
軸継手を介して支持し、かつ移動できるようにし
たものである。燃料および一次空気の供給源と剛
性導管との間の内側容器から離れた位置のたわみ
接続部が、両容器間の膨張差を補償するわけであ
る。

実施例 以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施
例について詳細に説明する。

第１図は二重壁ガス化装置１を示し、このガス
化装置は上下方向に吊下げた外側圧力容器２と同
様に上下方向に吊下げた内側反応容器３から構成
されている。空気同伴された固形燃料通常は石炭
及び二次空気は、外側容器２と内側容器３との各
壁を貫通しているそれぞれの導管或いはパイプを
通じて反応容器３内に供給される。導管４は燃料
を供給するものとして示されている。しかして、
本発明は、過度状態のあいだ、例えば始動時、停
止時及び負荷変動時に、両容器２，３の膨張並び
に収縮差を補償する構造を提供するものである。

第２図は、本発明によるこのような補償構造の
一例を示す。一次空気／燃料導管４は、空気同伴
燃料が反応容器３内に圧力境界のその貫通部から
まつすぐに直接走行できるようになつている。外
側容器２は、圧力境界を導管４の入口まで延長す
るために、延長部５を備えている。

この延長部５の第１部品は、外側容器２の壁に
形成した開口７のまわりに溶接されたフランジ付
シリンダ６である。容器内部への接近を規定する
このフランジ付シリンダは“ニツプル”と称する
ことができる。このニツプルには、スプール８が
フランジ付けされている。空気／燃料導管４は、
導管９で示す一次空気および燃料の供給源に接続
している。導管９は、スプール８の外端部で盲フ
ランジ１０を貫通している。即ち、導管９は盲フ
ランジ１０を貫通しこれに据え付けられ溶接され
て、空気同伴固形燃料の供給源となつている。も
ちろん、固形燃料は導管９に供給されているが、
この点は図示していない。たわみ軸継手１１が、
導管９の貫通端部を一次空気／燃料導管４の外端
部に接続している。これによつて、一次空気／燃
料導管４は両容器２，３間の熱膨張差を補償する
ある程度のたわみを備えることになる。一方、二
次空気は開口１２を通つてスプール８内に供給さ
れ、二次空気導管１３を通つて内側容器３内に流
入する。導管１３の一部は、膨張継手として働き
両容器間の相対移動を補償するよう個所１４で波
形になつている。一次空気／燃料導管１４は水冷
壁でサポート１５に坐着している（即ち、固定し
ていない）ので、移動中の一次および二次導管
（ノズル）間の小さな相対角度は容易に収容する
ことができる。

また、内側容器３は、内側容器３と二次空気導
管１３両者に漏れ止め溶接されているシールボツ
クス１７によつて、両容器間の環状領域１６か
ら、かつ内側容器３の壁の拡大開口１８の上で封
止されている。軸継手１１と二次空気導管１３の
膨張継手１４とのたわみ性によつて、シールボツ
クス１７における応力は排除され、或いは少なく
とも最小になつている。

最後に、付言しておくが、ガス化装置１は固形
燃料を使用可能なガスに転換する手段であるが、
その内側容器３内でのガス発生のための正確な条
件は本発明の要旨と直接関係がないので、ここで
は開示する必要はないのであろう。そして、この
容器３内に維持されるガス発生条件によつて、上
向きに流れるガスが生成され、このガスが導管２
０を通してガス化装置１から出ていくものであ
る。また、ガス化装置の下流側に装備した適当な
設備によつて、使用上の必要性に応じて生成ガス
から固形粒子や腐食性硫黄化合物が除去される。
この下流側の調整用装置や精製したガスを使用す
る設備も、本発明の要旨と直接関係がないので、
ここに開示する必要はないであろう。

更に、ガス化装置１を上下方向配置の状態に支
持するための特別な構造についても本発明を開示
するうえで必要ではないが、外側圧力容器２およ
び内側反応容器３は前述した如く両者とも上下方
向に吊下されるものである。この場合、両容器は
共通の垂直軸を有している。本発明を説明する上
で重要なことは、両容器に下向きの伸び差が生じ
ることである。また、環状領域１６は、内側反応
容器３の熱く、硫黄化合物で汚染したガス状生成
物の漏出に抗して封止されねばならない点は指摘
しておく必要がある。そして、ガス状生成物の環
状領域１６内への漏出を防止した場合は、スラグ
や他の固形灰分等残渣を反応容器３から排出しな
ければならない。

発明の効果 以上説明してきたように、本発明による固形燃
料ガス化装置は、空気同伴固形燃料供給源と一次
空気燃料導管との間にたわみ接続部を設け、更に
内外容器間に二次空気導管用の膨張継手を設けて
あるので、両容器間の熱膨張差を充分補償するこ
とができる。また、内側容器壁には拡大開口を設
けてあるので一次空気燃料導管（ノズル）の上下
方向移動を収容することもできる。従つて、本発
明の装置は、従来のガス化装置における諸欠点を
排除し、固形燃料を可燃性ガスに転換するガス化
装置として有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による固形燃料ガス化装置の一
例を示す断面図、第２図は第１図の一部を拡大し
て詳細に示す図である。 １…ガス化装置、２…外側圧力容器、３…内側
反応容器、４…一次空気／燃料導管、５…延長
部、６…フランジ付シリンダ（ニツプル）、７…
開口、８…スプール、９…一次空気燃料供給源
（導管）、１０…盲フランジ、１１…たわみ軸継
手、１２…開口、１３…二次空気導管、１４…波
形部、１５…サポート、１６…環状領域、１７…
シールボツクス、１８…拡大開口、２０…導管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧力境界を規定する外側容器を有し、この外
   側容器内には水冷壁型の反応容器が吊下されて、
   これら容器の両者間に環状領域を形成している固
   形燃料ガス化装置において、 ニツプルとスプールとから成る前記圧力境界の
   延長部と、 前記スプールの外端部に設けた盲フランジを通
   つて延びる空気同伴固形燃料供給源と、 前記スプールの内部から前記反応容器の内部へ
   延びる固形燃料導管と、 この固形燃料導管の外端部と前記空気同伴固形
   燃料供給源との間に設けたたわみ接続部と、 前記反応容器の壁に設けた固形燃料導管内端部
   用のサポートと、 前記反応容器と前記外側容器との間の伸び差に
   よる前記固形燃料導管の上下方向移動に適応する
   よう前記反応容器の壁を貫通する上下方向拡大開
   口と、 を包含し、前記外側容器と前記反応容器との膨張
   変化に、前記空気同伴固形燃料供給源にたわみ接
   続されかつ前記拡大開口を通じて前記反応容器内
   に延びる前記固形燃料導管によつて適応するよう
   にしたことを特徴とする固形燃料ガス化装置。 ２ スプールの壁に形成した二次燃料空気用開口
   と、このスプール内から反応容器内へ延びてこの
   反応容器内の燃焼を保持する膨張継手とを包含す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ガス化装置。 ３ 拡大開口に装着されて、反応容器の壁と二次
   燃焼空気用開口とに対して封止され、環状領域を
   前記反応容器内に生ずる腐食性ガスから隔離する
   シールボツクスを包含することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のガス化装置。