JPH07217854A - 石炭ガス化炉のスラグ付着防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加圧型二段噴流床石炭ガス化炉において、リ
ダクタの外壁内面に付着したスラグを除去すること。 【構成】 リダクタの水冷壁の隣接する管（２), (２）
を二重の壁板(17a),(17b) で連結し、内方の壁板(17a）
には多数の穴（１８）を明けて、その穴から加圧蒸気等
を噴出させて、付着した灰等を離脱させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は加圧型二段噴流床石炭ガ
ス化炉のスラグ付着防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来の加圧型二段噴流床式石炭ガ
ス化炉の一例を示す縦断面図、図９は図８のIX−IX水平
断面拡大図、図１０は図９のＸ部の拡大図である。これ
は燃料に微粒炭，酸化剤に空気を使用するガス化炉の例
である。これらの図中、（１）は圧力容器，（２）は水
管，（３）はコンバスタ，（４）はディフューザ，
（５）はリダクタ，（６）は燃料用微粒炭，（７）は二
次空気，（８）はコンバスタバーナ，（９）はガス化用
微粒炭，（１０）はディフューザバーナ，（１１）は溶
融スラグ，（１２）はスラグホール，（１３）は生成ガ
ス，（１４）は水，（１５）は蒸気をそれぞれ示す。

【０００３】加圧型二段噴流床式石炭ガス化炉は圧力を
保持する圧力容器（１）の内部に水管（２）により火炉
を形成させたアニュラス構造である。火炉は下から順
に、燃料と酸化剤を燃焼させて高温燃焼ガスを発生させ
るコンバスタ（３）、ガス化用燃料と高温燃焼ガスの混
合を行なうディフューザ（４）、およびガス化反応が行
なわれるリダクタ（５）から構成される。

【０００４】コンバスタ（３）には、気体搬送された燃
料用微粒炭（６）と燃焼に必要な二次空気（７）とを噴
射するコンバスタバーナ（８）が複数本設けられてい
る。ディフューザ（４）には、同じく気体搬送されたガ
ス化用微粒炭（９）を噴射するディフューザバーナ（１
０）が複数本設けてある。

【０００５】このような構成のガス化炉においては、以
下に示す作用により発電を行なう。図示されていない燃
料および空気供給設備から供給された燃料用微粒炭
（６）と二次空気（７）は、コンバスタバーナ（８）か
らコンバスタ（３）内に噴射され、排ガス中に残存酸素
がない状態で高温燃焼する。高温燃焼により得られた高
温燃焼ガスはディフューザ（４）に流入する。また、高
温燃焼により石炭中の灰分は溶融して溶融スラグ（１
１）となり、コンバスタ（３）の下端に設けられたスラ
グホール（１２）から系外へ排出される。次にディフュ
ーザバーナ（１０）から噴射されたガス化用微粒炭
（９）は、高温燃焼ガスと混合すると同時に乾留され、
ガス化が開始される。リダクタ（５）ではそのガス化反
応が継続される。リダクタ（５）で生成された生成ガス
（１３）は、図示されていないクリーンアップ設備へ供
給されて脱塵・脱硫後、ガスタービンを駆動し発電す
る。一方、火炉を形成する水管（２）に供給された水
（１４）は、火炉内の燃焼熱で蒸気（１５）に変換さ
れ、図示されていない蒸気タービンを駆動し発電する。

【０００６】なお、ガス化炉を高圧（数 ata〜数１０at
a ）で運転するのは、設備をコンパクトにするためと、
火炉容積縮少により熱損失を減少させ、プラント全体の
効率を向上させるためである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ディフューザバーナ
（１０）から噴射されたガス化用微粒炭（９）は、コン
バスタ（３）から上昇してきた高温燃焼ガスと混合し、
ガス化される。ガス化用微粒炭（９）と高温燃焼ガスが
均一に混合された場合の温度は、石炭中の灰が軟化する
温度まで高くはならないが、混合初期であるリダクタ
（５）下部の周壁部分では、均一化が難しく石炭中の灰
が軟化する。

【０００８】軟化した灰は高温燃焼ガス流に搬送されな
がらリダクタ（５）下部の壁面に付着，堆積する。また
コンバスタ（３）内の高温燃焼で溶融した数mm程度のス
ラグ粒子もキャリオーバーしてリダクタ（５）壁面へ付
着する。これらの軟化した灰やスラグ粒子が時間経過と
共に成長してリダクタ（５）を閉塞し、ガス化運転が維
持できなくなることがある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記従来の
課題を解決するために、圧力を保持する圧力容器と、同
圧力容器の内部に設けられ外壁が水管により形成された
火炉とを備え、上記火炉が高温燃焼ガスを生成するコン
バスタ，ガス化燃料を投入するディフューザ，およびガ
ス化反応が行なわれるリダクタから構成された加圧型二
段噴流床方式の石炭ガス化炉において、上記リダクタの
互いに隣接する上記水管を二重の壁板で結合するととも
に、同二重の壁板のうち内方の壁板に複数の穴を明け、
かつ上記二重の壁板の間に加圧流体を供給できるように
したことを特徴とする石炭ガス化炉のスラグ付着防止装
置；ならびに圧力を保持する圧力容器と、同圧力容器の
内部に設けられ外壁が水管により形成された火炉とを備
え、上記火炉が下方から順に高温燃焼ガスを生成するコ
ンバスタ，ガス化燃料を投入するディフューザ，および
ガス化反応が行なわれるリダクタから構成され、かつ上
記コンバスタの下端にスラグホールが設けられた加圧型
二段噴流床方式の石炭ガス化炉において、上記リダクタ
の外壁の内面を、一区画の面積が上記スラグホールの面
積よりも小さくなるよう、フイン状の仕切板で複数に区
画するとともに、それら区画ごとに上記外壁の外部に衝
撃力を与える衝撃器を設けたことを特徴とする石炭ガス
化炉のスラグ付着防止装置を提案するものである。

【００１０】

【作用】前記第１の解決手段においては、リダクタの互
いに隣接する水管を二重の壁板で結合するとともに、同
二重の壁板のうち内方の壁板に複数の穴を明け、かつ上
記二重の壁板の間に加圧流体を供給できるようにしたの
で、蒸気その他の圧力気体を二重の壁板の間の空間に供
給し、内方の壁板に明けられた穴から付着堆積物に圧力
をかけて、これを剥離させることができる。また圧力気
体の代りに圧力水を供給した場合は、内方の壁板の穴か
ら堆積物の軟らかい２〜３mmの灰層に水がしみ込み、こ
れが炉内の熱により蒸発して蒸気となる時、体積が蒸発
前の 100〜1000倍に急変するので、この時の圧力によっ
て堆積物が離脱される。

【００１１】また前記第２の解決手段においては、リダ
クタの外壁の内面をフィン状の仕切板で複数に区画する
とともに、それら区画ごとに上記外壁の外部に衝撃力を
与える衝撃器を設けたので、衝撃器を作動させ、リダク
タ外壁を振動させることにより、付着した灰を剥離させ
ることができる。付着量が多くなると、付着力も大きく
なって剥離しにくくなるが、各区画ごとに衝撃器を定期
的にくり返し作動させることにより、付着量が少ない時
期、つまり付着力が弱い時期に剥離させることができ
る。また、フィン状の仕切板で区画した一区画の面積が
スラグホールの面積よりも小さくなるようにしたので、
もし、一つの区画の中に付着した灰が全部剥離し、落下
したとしても、スラグホールが閉塞することはない。

【００１２】

【第１実施例】図１は本発明の第１実施例におけるリダ
クタ外壁の一部を示す水平断面図、図２は同じく垂直断
面図である。これらの図において、前記図８ないし図１
０により説明した従来のものと同様の部分については、
冗長になるのを避けるため、同一の符号を付け詳しい説
明を省略する。

【００１３】本実施例においては、リダクタの互いに隣
接する水管（２）を二重の壁板(17a),(17b) で結合す
る。また、その二重の壁板(17a),(17b) のうち内方の壁
板(17a）に直径５〜１０mmの複数の穴（１８）を明け
る。そして二重の壁板(17a),(17b) の間の空間に、図示
しない加圧ラインから、蒸気またはガス圧をかけるよう
になっている。上記空間は仕切板（１９）により複数の
小区画に区切られている。

【００１４】リダクタ（５）の内壁面に付着した堆積物
を見ると、まず最初に２〜３mm厚さの軟らかい灰層がで
き、表層に近づくほど硬くなって、表層は相当硬いクリ
ンカ状となっている。そこで蒸気圧またはガス圧を二重
壁(17a),(17b) 間の空間にかけ、内側の壁板(17a) の穴
（１８）から堆積物に圧力をかけて、これを剥離させ
る。この場合、仕切板（１９）によって区切られた複数
の区画のうち、堆積物が付着している部分にのみ圧力を
かけ、堆積物のない区画には圧力をかけない。

【００１５】また、蒸気圧やガス圧の代りに水を供給す
ることもできる。この場合は、壁板(17a）に設けた穴
（１８）から堆積物の軟らかい２〜３mmの灰層に水がし
み込み、これが炉内の熱により蒸発して蒸気となる。そ
してその時、体積が蒸発前の 100〜1000倍に急変する。
その膨張する時の圧力を利用して堆積物を離脱させる。

【００１６】

【第２実施例】次に図３は本発明の第２実施例を示す縦
断側面図、図４は図３のIV−IV水平断面拡大図、図５は
図４のＶ−Ｖ垂直断面斜視図、図６は本実施例における
衝撃器の取付状態を示す斜視図、図７は同衝撃器の概念
図である。これらの図においても、前記と同様の部分に
ついては同一の符号を付け、詳しい説明を省く。

【００１７】本実施例で新たに用いられる符号として、
（２６）はフィン状の仕切板，（２７）は衝撃器，（２
８）は台板，（２９）は制御盤，（３０）は計装配管，
（３１）はシリンダ，（３２）はピストン，（３３）は
バネ，（３４）は気体供給ライン，（３５）は気体，
（３６）は気体放出ラインをそれぞれ示す。

【００１８】図３ないし図５に示されるように、本実施
例ではリダクタ（５）内壁面の灰が付着しやすい近傍の
水管（２）の内側に、フィン状の仕切板（２６）を格子
状に配置した。一つの格子の面積はスラグホール（１
２）の断面積よりも小さくする。本実施例では、突出幅
が 5０mmの仕切板（２６）により、一辺が 450 mm の格
子を上下方向に５段、周方向に６個の合計 3０個を設け
た。水管（２）の外側には各格子に対応して衝撃器（１
７）を設けた。衝撃器（２７）は、図４および図６に示
されるように、水管（２）に密着溶接された台板（２
８）に取付けられており、炉外に配置された制御盤（２
９）に計装配管（３０）によって接続されている。 衝
撃器（２７）の機構は図７に示されるとおりである。す
なわち、シリンダ（３１）内にピストン（３２）とバネ
（３３）が設けてあり、まずバネ（３３）と反対側のシ
リンダ（３１）内に気体供給ライン（３４）から気体
（３５）を圧入して、ピストン（３２）を（図の右方
に）押し下げる。次いで気体放出ライン（３６）から気
体（３５）を放出し、バネ（３３）の反発力で衝撃を与
えるものである。

【００１９】ガス化運転が開始されると同時に、各衝撃
器（２７）を順次作動させる。リダクタ（５）に付着す
る灰は、軟化しているとはいえ、自由に流れるほど溶融
しているのではなく、また水管（２）の表面温度は灰の
軟化温度よりも極端に低い。そのため灰の水管（２）に
対する灰の付着力は弱く、小さな振動で剥離する。した
がって、衝撃器（２７）を作動させ水管（２）を振動さ
せることにより、付着した灰を剥離させることができ
る。しかし付着量が多くなると、付着面積も増大し付着
力も大きくなって、剥離しにくくなる。本実施例では衝
撃器（２７）を定期的にくり返し作動させることによ
り、付着量が少ない時期、つまり付着力が弱い時期に剥
離させることができる。

【００２０】本実施例ではまた、水管（２）の内面にフ
ィン状の仕切板（２６）を格子状に配置しているので、
一度に多量の灰が剥離することはない。もし一つの格子
の中に付着した灰が全部剥離して落下したとしても、格
子の面積はスラグホール（１２）の断面積よりも小さい
から、スラグホール（１２）を閉塞させることはない。

【００２１】衝撃器（２７）は、最下段から上向にそれ
ぞれ第１，第２，第３，第４，第５段（図３参照）と
し、周方向をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ（図４参照）とす
ると、その作動順序は、例えば第１段Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，
Ｅ，Ｆ，第２段Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，──，第５段
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆとする。

【００２２】本実施例では１０分毎に作動させ、５時間
で１サイクルとした。このサイクルタイムは、灰の付
着、剥離状況に応じて制御盤（２９）で任意に設定する
ことができる。またシリンダ（３１）に圧入する気体
（３５）を調整することによって、水管（２）に与える
衝撃力も変えることができる。

【００２３】なお、本実施例の各部の寸法は下記の通り
である。 スラグホール径 ５００mm 火炉径 ９００mm 仕切板突出幅 ５０mm 格子（幅×高さ） ４５０mm×４５０mm

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、加圧型二段噴流床石炭
ガス化炉のリダクタ外壁内面に付着したスラグを簡単に
除去することができ、ガス化炉を安定に運転できる時間
が長くなって、ランニングコストを低減できる他、安全
運転にも寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１実施例におけるリダクタ外
壁の一部を示す水平断面図である。

【図２】図２は図１の垂直断面図である。

【図３】図３は本発明の第２実施例を示す縦断側面図で
ある。

【図４】図４は図３のIV−IV水平断面拡大図である。

【図５】図５は図４のＶ−Ｖ垂直断面斜視図である。

【図６】図６は上記第２実施例における衝撃器の取付状
態を示す斜視図である。

【図７】図７は上記衝撃器の概念図である。

【図８】図８は従来の加圧型二段噴流床石炭ガス化炉の
一例を示す縦断面図である。

【図９】図９は図８のIX−IX水平断面拡大図である。

【図１０】図１０は図９のＸ部の拡大図である。

【符号の説明】

（１） 圧力容器 （２） 水管 （３） コンバスタ （４） ディフューザ （５） リダクタ （６） 燃料用微粒炭 （７） 二次空気 （８） コンバスタバーナ （９） ガス化用微粒炭 （１０） ディフューザバーナ （１１） 溶融スラグ （１２） スラグホール （１３） 生成ガス （１４） 水 （１５） 蒸気 (17a),(17b) 壁板 （１８） 穴 （１９） 仕切板 （２６） フィン状の仕切板 （２７） 衝撃器 （２８） 台板 （２９） 制御盤 （３０） 計装配管 （３１） シリンダ （３２） ピストン （３３） バネ （３４） 気体供給ライン （３５） 気体 （３６） 気体放出ライン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力を保持する圧力容器と、同圧力容器
   の内部に設けられ外壁が水管により形成された火炉とを
   備え、上記火炉が高温燃焼ガスを生成するコンバスタ，
   ガス化燃料を投入するディフューザ，およびガス化反応
   が行なわれるリダクタから構成された加圧型二段噴流床
   方式の石炭ガス化炉において、上記リダクタの互いに隣
   接する上記水管を二重の壁板で結合するとともに、同二
   重の壁板のうち内方の壁板に複数の穴を明け、かつ上記
   二重の壁板の間に加圧流体を供給できるようにしたこと
   を特徴とする石炭ガス化炉のスラグ付着防止装置。
2. 【請求項２】 圧力を保持する圧力容器と、同圧力容器
   の内部に設けられ外壁が水管により形成された火炉とを
   備え、上記火炉が下方から順に高温燃焼ガスを生成する
   コンバスタ，ガス化燃料を投入するディフューザ，およ
   びガス化反応が行なわれるリダクタから構成され、かつ
   上記コンバスタの下端にスラグホールが設けられた加圧
   型二段噴流床方式の石炭ガス化炉において、上記リダク
   タの外壁の内面を、一区画の面積が上記スラグホールの
   面積よりも小さくなるよう、フィン状の仕切板で複数に
   区画するとともに、それら区画ごとに上記外壁の外部に
   衝撃力を与える衝撃器を設けたことを特徴とする石炭ガ
   ス化炉のスラグ付着防止装置。