JPH0562554U - 石炭ガス化炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長寿命化を図って保守等を容易にするととも
に、プラントの起動時間を短くし、またガス化効率を向
上させる。 【構成】 炉壁の頂部に配置したパイロットバーナ１８
により着火用燃料を燃焼させて高温ガスを発生させる高
温ガス発生部１２と、その高温ガスを石炭燃料噴出口２
５ａ付近に取り込んで石炭を部分酸化させガス化する石
炭ガス化部１３とを有し、その高温ガス発生部の内壁面
を耐火物１６により形成し、石炭ガス化部の内壁面を内
部に冷却水が流通させられる水冷壁１９によって形成し
た。 【効果】 耐火物の使用を比較的低温の局所に限定し得
て、その損耗の発生を抑制でき、保守を容易にして長寿
命化を図ることができる。蓄熱部の熱容量が小さいた
め、運転開始時の予熱時間が短くなる。高温ガス発生部
により安定した熱源を有するため、石炭の部分酸化が確
実でガス化効率を高めることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は微粉炭等の石炭を部分酸化させてガス化する石炭ガス化炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図４は石炭ガス化炉の従来例を示している。この石炭ガス化炉は、その炉壁が 塔状をなし、上部が石炭ガス化部１、下部が輻射熱回収部２及びスラグ急冷部３ とされた噴流床形式のガス化炉であり、最頂部の燃料入り口４から石炭ガス化部 １に送り込まれた石炭を石炭ガス化部１で部分酸化させてガス化し、輻射熱回収 部２において伝熱管５内を流通させられる冷却水と熱交換がなされた後、ガス排 出口６から排出される。 そして、石炭ガス化部１は、全体が多数のレンガ等の耐火物７により構築され て、該耐火物７に蓄積した熱によって石炭を部分酸化させるようにしている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、石炭ガス化部１の壁が耐火物７により構築されているため、長 期間使用されると、燃焼時の熱（例えば炉壁内表面温度が１５００℃となる）や 溶融スラグの影響により耐火物７のが損耗し易い。このため、例えば１年に１回 程度操業を停止して、内面部分の耐火物７を張り替える必要があり、長期にわた る連続操業が不可能であるとともに、その保守や改修作業も繁雑になる。また、 運転開始時には炉壁を十分に蓄熱させておく必要があるため予熱時間が長くなる という問題もある。

【０００４】 本考案は前記課題を有効に解決するもので、長寿命化を図って保守等を容易に するとともに、ガス化炉の予熱時間を必要としないため、プラントの起動時間を 短くする、またガス化効率を向上させることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】 本考案の石炭ガス化炉は、炉壁の頂部に配置したパイロットバーナにより着火 用燃料を燃焼させて高温ガスを発生させる高温ガス発生部と、その高温ガスを石 炭燃料噴出口付近に取り込んで石炭を部分酸化させガス化する石炭ガス化部とを 有し、その高温ガス発生部の内壁面は耐火物により形成され、かつ、石炭ガス化 部の内壁面は、内部に冷却水が流通させられる水冷壁によって形成されているこ とを特徴とする。

【０００６】

【作用】

本考案の石炭ガス化炉は、高温ガス発生部においてパイロットバーナによって 高温ガスを生成し、該高温ガスの熱によって石炭を部分酸化させるようにしてお り、熱源を高温ガス発生部にのみ配置させて、該高温ガス発生部から流出してく る高温ガスにより石炭の部分酸化を行わせるものである。したがって、比較的低 温の高温ガス発生部の壁は耐火物構造とされるが、石炭ガス化部の壁は蓄熱機能 は不要で、水冷壁のみによって構成すればよく、耐火物の損耗の発生が防止され る。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の石炭ガス化炉の一実施例を図面に基づいて説明する。 この石炭ガス化炉は、微粉炭を水性ガス化反応させてガス化するもので、その 炉壁が塔状をなし、全体が鉄皮１１により囲まれるとともに、頂部から高温ガス 発生部１２、石炭ガス化部１３、輻射熱回収部１４、スラグ急冷部１５の順に配 置されている。

【０００８】 高温ガス発生部１２は、炉の頂部の鏡部分に配置され、鉄皮１１の内面を覆う ように設けたドーム状の耐火物１６と、該耐火物１６の下部に設けられて高温ガ ス発生部１２とその下方の石炭ガス化部１３とを仕切る火格子１７とによって囲 まれている。そして、その最頂部に着火源となるパイロットバーナ１８が垂直下 向きに設けられ、該パイロットバーナ１８にガス状あるいは液状の着火用燃料と 空気又は酸素等の酸化剤とが送り込まれるようになっている。

【０００９】 前記石炭ガス化部１３は、高温ガス発生部１２の下方に連続して形成され、そ のさらに下方に配置された前記輻射熱回収部１４と一体に筒状をなす水冷壁１９ により囲まれている。該水冷壁１９は、輻射熱回収部１４の下端位置及び石炭ガ ス化部１３の上端位置にそれぞれリング状のヘッダ管２０が設けられるとともに 、両ヘッダ管２０の間に上下方向に沿う複数の伝熱管２１が周方向に間隔をおい て設けられ、これら伝熱管２１の間をフィン２２により連結して、全体として筒 状を有しているものである。そして、下部ヘッダ管２０に給水系２３が接続され 、上部ヘッダ管２０に蒸気排出系２４が接続されている。

【００１０】 また、石炭ガス化部１３の上部には、水冷壁１９及び鉄皮１１を貫通するメイ ンバーナ２５が、水冷壁１９の接線方向に沿うようにかつ周方向に例えば９０° ずつ間隔をおいて４本取り付けられている。これらメインバーナ２５は、内筒２ ６、中筒２７、外筒２８からなる三重管状に構成され、内筒２６に微粉炭を空気 により搬送する石炭供給系２９が接続され、中筒２７に蒸気供給系３０、外筒２ ８に空気又は酸素等のガス化剤を供給するガス化剤供給系３１がそれぞれ接続さ れている。また、外筒２８の先端部には冷却ジャケット３２が形成され、該冷却 ジャケット３２に外筒２８の回りを囲んだ状態の冷却コイル３３が接続されてい る。そして、該メインバーナ２５先端の石炭燃料噴出口２５ａが高温ガス発生部 １２の火格子１７の下方近傍位置に臨ませられているものである。

【００１１】 前記輻射熱回収部１４は、全体が前記水冷壁１９により囲まれ、その下部に合 成ガス排出口３５が形成されている。なお、石炭ガス化部１３と輻射熱回収部１ ４との間では水冷壁１９が縮径されている。 また、水冷壁１９の下端は開放状態とされ、前記スラグ急冷部１５に臨ませら れており、該スラグ急冷部１５は、炉の鉄皮１１をテーパ状に縮径して、その下 端にスラグ排出口３６を形成した構成とされている。

【００１２】 このように構成した石炭ガス化炉を運転する場合は、高温ガス発生部１２のパ イロットバーナ１８から着火用燃料と酸化剤とを噴出して燃焼させることにより 、高温ガスを発生させる。そして、該高温ガス発生部１２の耐火物１６が十分に 蓄熱するまで予熱した後、水冷壁１９に冷却水を流通させた状態としておき、メ インバーナ２５から石炭、蒸気、ガス化剤を噴出すると、高温ガス発生部１２の 火格子１７を経由して石炭ガス化部１３に流出する高温ガスがメインバーナ２５ の石炭噴出口２５ａ付近で石炭と接触して、該石炭を部分酸化させ、水性ガス化 反応により一酸化炭素、水素を主成分とする合成ガスを生成させる。この場合、 石炭等は、図示例では４個のメインバーナ２５から水冷壁１９の接線方向に沿っ て噴射されるから、周方向に旋回しながら効率良くガス化される。

【００１３】 そして、このようにして生じた合成ガスは、輻射熱回収部１４において、その 強力な輻射熱によって水冷壁１９内の冷却水を加熱しつつ合成ガス排出口３５か ら排出され、一方、その輻射熱を受けた水冷壁１９内の冷却水は高温高圧の水蒸 気となって蒸気排出系２４に排出される。そして、これら合成ガス及び水蒸気は 、例えば石炭ガス化複合発電等に利用される。なお、石炭の部分酸化により生じ るスラグは水冷壁１９を伝わって下部のスラグ急冷部１５に流れ落ち、該スラグ 急冷部１５のスラグ排出口３６から排出される。この場合、石炭ガス化部１３に は耐火物が露出していないので、レンガ中の成分（例えばＣｒ系レンガの場合は Ｃｒ⁺⁶）がスラグ中に含まれることはなく、該スラグの後処理等を容易にするこ とができる。

【００１４】 このような石炭ガス化処理において、高温ガス発生部１２では例えば６００℃ 〜１２００℃、石炭ガス化部１３においては１２００℃〜１６００℃（圧力２０ ｋｇ／ｃｍ²〜４０ｋｇ／ｃｍ²）にまで昇温するが、石炭ガス化部１３の内面は 水冷壁１９により構成されていることにより、輻射熱回収部１４の出口３５のガ ス温度は約６００℃〜４００℃程度に維持される。

【００１５】 また、メインバーナ２５では、石炭、蒸気、ガス化剤が別々に噴出され、石炭 が微粉末のまま噴出して蒸気と反応するから、高発熱量を得ることができるとと もに、三重管構造となっていて石炭を包むように蒸気が噴出されるので、石炭も 蒸気と一緒に噴霧され、効率的に水性ガス化反応を生じさせることができる。 なお、着火用燃料としては、各種燃料ガス、燃料油が使用されるが、合成ガス 排出系３５に排出される合成ガスの一部をパイロットバーナ１８に送り込んで使 用するようにしてもよい。

【００１６】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように、本考案の石炭ガス化炉によれば、次のような 効果を奏することができる。 （ａ）熱源を高温ガス発生部のみに配置させているので、該高温ガス発生部のみ 蓄熱機能を有する耐火物構造とし、その高温ガスの熱を利用する石炭ガス化部に おいては蓄熱機能は不要で水冷壁のみによって構成することができ、したがって 、耐火物の使用を比較的低温の局所に限定し得て、その損耗の発生を抑制するこ とができ、保守を容易にして長寿命化を図ることができる。 （ｂ）蓄熱部が局所に限定され熱容量が小さいため、運転開始時の予熱時間が短 くなり、スタートアップを容易にすることができる。 （ｃ）高温ガス発生部により安定した熱源を有するため、石炭の部分酸化が確実 でガス化効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の石炭ガス化炉の一実施例を示す縦断
面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ線に沿う横断面図である。

【図３】 図１におけるメインバーナの構造を示す縦断
面図である。

【図４】 石炭ガス化炉の従来例を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１１ 鉄皮 １２ 高温ガス発生部 １３ 石炭ガス化部 １４ 輻射熱回収部 １５ スラグ急冷部 １６ 耐火物 １７ 火格子 １８ パイロットバーナ １９ 水冷壁 ２０ ヘッダ管 ２１ 伝熱管 ２２ フィン ２３ 給水系 ２４ 蒸気排出系 ２５ メインバーナ ２５ａ 石炭燃料噴出口 ２６ 内筒 ２７ 中筒 ２８ 外筒 ２９ 石炭供給系 ３０ 蒸気供給系 ３１ ガス化剤供給系 ３２ 冷却ジャケット ３３ 冷却コイル ３５ 合成ガス排出口 ３６ スラグ排出口

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉壁の頂部に配置したパイロットバーナ
   により着火用燃料を燃焼させて高温ガスを発生させる高
   温ガス発生部と、その高温ガスを石炭燃料噴出口付近に
   取り込んで石炭を部分酸化させガス化する石炭ガス化部
   とを有し、その高温ガス発生部の内壁面は耐火物により
   形成され、かつ、石炭ガス化部の内壁面は、内部に冷却
   水が流通させられる水冷壁によって形成されていること
   を特徴とする石炭ガス化炉。