JPH07292368A - 噴流床石炭ガス化炉 - Google Patents

噴流床石炭ガス化炉

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JPH07292368A
JPH07292368A JP8842794A JP8842794A JPH07292368A JP H07292368 A JPH07292368 A JP H07292368A JP 8842794 A JP8842794 A JP 8842794A JP 8842794 A JP8842794 A JP 8842794A JP H07292368 A JPH07292368 A JP H07292368A
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佐藤  進
Kimiyo Tokuda
君代 徳田
Yoshinori Kobayashi
由則 小林
Hiroshi Suganuma
博 菅沼
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 炉の下部スラグ排出口がスラグによって閉塞
されることがないように構成した噴流床石炭ガス化炉を
提供する。 【構成】 微粉炭をガス化して可燃性ガスを発生させる
噴流床石炭ガス化炉の下部スラグ排出口8の下にリサイ
クルガスバーナ10とリサイクルガス燃焼用O2・O2
富化空気噴口12を設けたリサイクルガス助燃室13を
備えている。リサイクルガスバーナ10には、石炭ガス
化炉での生成ガスの一部がリサイクルガス供給管9で導
かれる。助燃室13内は高温に維持され、炉底部7から
下部スラグ排出口8を経て落下する溶融スラグ16の排
出を容易にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は事業用及び産業用の石炭
ガス化装置に適用される、噴流床石炭ガス化炉に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の噴流床石炭ガス化炉は、その型式
として、加圧と常圧があり、バーナ段数も二段、或いは
一段と分かれており、ガス化剤、石炭供給方式等にも種
類があるため、多種多様である。従来の技術としての加
圧二段噴流床方式の石炭ガス化炉を一例として、炉の全
体構造を示す図4及び石炭ガス化炉の内部断面ないし各
部の機能を示す模式図である図5に基づいて説明する。
【0003】図4において、加圧二段噴流床方式の石炭
ガス化炉は、ガス化効率の向上と炉の小型化のために加
圧するので、二重耐圧容器となっており、堅型円筒の外
部耐圧容器1に包まれた内部耐圧容器2は、炉壁が水冷
管によって構成されたコンバスタ3、ディフューザ4、
リダクタ5の3部分より構成されている。
【0004】コンバスタ3及びディフューザ4には炉内
ガスを旋回させる方向に取付けられた複数のバーナがそ
れぞれ一段づつ設けてあり、これはコンバスタバーナ6
とリダクタバーナ17と呼ばれている。コンバスタ3の
下部のコンバスタ炉底部7にはスラグ排出口8があり、
その直下にガス化炉下部スラグホッパ14が設けてあ
る。このような構成の石炭ガス化炉1の各部の機能につ
いて図5の模式図により説明する。
【0005】(1)コンバスタ3:ミルによって粉砕さ
れ、乾燥用ガスによって乾燥された石炭と、石炭ガス化
炉1出口で回収したリサイクルチャー(回収未燃炭素)
をコンバスタバーナ6で、比較的に高い空気比の燃焼用
空気と共に炉内に投入し、燃焼させることにより高温の
燃焼ガスを発生させ、炉内を高温に保つと共に、燃焼ガ
ス中より分離して炉壁へ付着、或いはコンバスタ炉底部
7へ落下した石炭中の灰分を、溶融スラグ16として炉
底に設けた下部スラグ排出口8より下方に排出する。
【0006】(2)ディフューザ4:コンバスタ3の上
部にあって、断面が上方に拡がるディフューザ4の中間
部にリダクタバーナ17が設置され、リダクタバーナ1
7からは、コンバスタバーナ6と同じく、ミルによって
粉砕され、乾燥用ガスによって乾燥された石炭を少量の
搬送用空気と共に炉内に投入し、コンバスタ3からの高
温燃焼ガスと石炭を充分に混合させる。
【0007】(3)リダクタ5:ディフューザ4の上部
にあるリダクタ5は、高温の還元雰囲気において、活性
チャーと排ガスのガス化反応を充分進行させ、可燃性ガ
ス(CO,H2 )を製造する部分である。そして、ガス
温度、チャー温度を炉壁の水冷壁管によって冷却する。
リダクタ5出口では生成可燃性ガスと共に、反応が終わ
っていないチャー粒子も存在するが、未反応分は回収し
て再びコンバスタ3内に投入する。
【0008】石炭ガス化炉で生成された可燃性ガスは、
後流側に送られ、ガスタービン等の原動機で燃焼させて
発電を行うこととなる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の石炭
ガス化炉に於いては、以下に示すような問題が発生する
可能性がある。即ち、コンバスタ部もしくはディフュー
ザ部で、コンバスタバーナないしリダクタバーナ等より
空気とともに投入された石炭は燃焼し高温の燃焼ガスを
発生させるが、石炭灰分は燃焼ガス中より分離して炉壁
に付着するか、またはコンバスタ炉底部へ落下し炉内の
高温雰囲気によって溶融し、スラグとなって下方に流れ
ていく。その溶融スラグは下部スラグ排出口から、その
下に設けられたガス化炉下部スラグホッパに落ちていく
よう作られている。
【0010】コンバスタ内部は高温なので、正常時は問
題はないが、ディフューザ部もしくはリダクタ部よりの
固形化したスラグ灰の剥離による一時的な多量の落下が
生じた場合とか、コンバスタの炉底部にあるスラグ排出
口から下のスラグホッパに垂れ落ちる部分で固形化し、
他の固形灰の落下等の要因と重なった場合とかに、稀で
はあると考えられるが、下部スラグ排出口の閉塞を惹起
する可能性がある。もしもこのようなトラブルが起これ
ば、プラントを停止して復旧せねばならず、大きな損害
を受けることとなる。
【0011】本発明は、従来の石炭ガス化炉に見られた
このような問題点を解決し炉の下部スラグ排出口がスラ
グによって閉塞されることがないように構成した噴流床
石炭ガス化炉を提供することを課題としている。
【0012】
【課題を解決するための手段と作用】本発明は、微粉炭
をガス化して可燃性ガスを発生すると共に炉内の高温雰
囲気によって溶融したスラグ状の灰分を炉の下部より排
出する噴流床石炭ガス化炉における前記課題を解決する
ために、炉下部のスラグ排出部の下に、同石炭ガス化炉
による生成ガスの一部を燃焼させるリサイクルガスバー
ナと燃焼用酸化剤ガスノズルを設けたリサイクルガス助
燃室を備えた構成を採用する。
【0013】この石炭ガス化炉で発生した可燃性ガス
は、後流側へ送られガスタービン等の燃料として使用さ
れるが、前記した構成をもつ本発明による石炭ガス化炉
では、好ましくはその途中に設置されたサイクロン又は
フィルタ通過後の生成ガスをリサイクルガスとして分
岐、リサイクルさせたガスをコンバスタ下部助燃室に設
けられたリサイクルガスバーナにより、同じく同室に設
けられているノズルからの燃焼用空気とともに燃焼させ
ることによって、助燃室内が高温に維持され、コンバス
タ底部から下部スラグ排出口を経て落下する溶融スラグ
の排出を容易にする。
【0014】また、ディフューザ部もしくはリダクタ部
からの固形スラグ等の剥離落下が生じた時でも、下部ス
ラグ排出口の下方からリサイクルガス助燃室からの高温
ガスが噴出することでスラグを再溶融させる事により、
下部スラグ排出口の閉塞等の事故を防止する働きがあ
る。
【0015】本発明による噴流床石炭ガス化炉において
は、そのリサイクルガス助燃室の燃焼用酸化剤ガスノズ
ルに対し空気,純O2 ,及びO2 富化空気のいづれか1
種もしくはそれらを組み合せて導く構成とするのが好ま
しい。
【0016】このようにしてリサイクルガス助燃室の燃
焼用酸化剤ガスとしてO2 もしくはO2 富化空気を使用
することによって、図3に示すような、助燃室内温度を
一定(1.500℃)とした場合のガス燃焼用2次空気
のO2 濃度とリサイクルガス循環割合(wt%)の傾向を
見れば、O2 濃度を上げることによりGR量、即ちリサ
イクルガス量を下げることが出来ることが理解される。
【0017】これによって、コンバスタへ投入される空
気が増加し、図2に示すように温度が高く維持される。
従って石炭ガス化炉のガス生産能力面及び溶融スラグ排
出性等の石炭ガス化炉の安定運転面からはO2 濃度の高
い燃焼用空気を使用することが有利となる。
【0018】
【実施例】以下、本発明による噴流床石炭ガス化炉を図
1に示す一実施例に基づいて具体的に説明する。図は噴
流床石炭ガス化炉の全体を示し、内部圧力が27ata と
高いので、石炭ガス化炉本体はそれを包む円筒縦型の外
部耐圧容器1に入れられている。2は内部耐圧容器であ
り水冷管の炉壁を有しており3つの部分、即ち、コンバ
スタ3、ディフューザ4、及びリダクタ5より構成され
ている。
【0019】コンバスタ3とディフューザ4にはそれぞ
れバーナが設けられ、コンバスタバーナ6とリダクタバ
ーナ17と呼び、バーナ6,17には、それぞれ燃焼用
として圧縮空気が供給される。コンバスタ3の炉底部7
にある下部スラグ排出口8の下部に、ガス化炉下部スラ
グホッパ14が設けられ、その間の、水冷壁ヘッダ及び
上部への立ち上がり水冷壁管に囲まれた空間部にコンバ
スタ下部助燃室13が配設されている。
【0020】このコンバスタ下部助燃室13には、石炭
ガス化炉1で発生しガスタービン等の燃料となる生成ガ
スが石炭ガス化炉1から出て、後流にあるサイクロンバ
グフィルタ15の後の点で主ガス管より分岐し、リサイ
クルガス供給管9によりリサイクルさせたガスを燃焼さ
せるリサイクルガスバーナ10と、プラント内に設けた
2 発生装置(図示せず)からのO2 もしくは圧力スイ
ング方式脱着(PSA)プラントからのO2 富化空気を
2 ・O2 富化空気供給系11によって、O2・O2
化空気をコンバスタ下部助燃室13に投入するリサイク
ルガス燃焼用O 2 ・O2 富化空気噴口12が設けてあ
る。
【0021】以上の構成をもつ図1に示した実施例によ
る噴流床石炭ガス化炉において、石炭ガス化炉で発生し
た生成ガスは、後流側へ送られガスタービン等に使用さ
れるが、その途中にあるサイクロンバグフィルタ15通
過後の生成ガスを分岐し、リサイクルガス供給管9によ
りリサイクルさせた生成ガスをコンバスタ下部助燃室1
3に設けられたリサイクルガスバーナ10により、ま
た、O2 発生装置からのO2 ・O2 富化空気をO2 ・O
2 富化空気供給系11によって導き、コンバスタ下部助
燃室13に投入するリサイクルガス燃焼用O2 ・O2
化空気噴口12により、コンバスタ下部助燃室13に吹
き込んで燃焼させる。
【0022】これによって、助燃室13内が高温に維持
され、コンバスタ炉底部7から下部スラグ排出口8を経
て落下する溶融スラグ16の排出を容易にする。また、
ディフューザ4部もしくはリダクタ5部からの固形スラ
グ等の剥離落下が生じた時でも、下部スラグ排出口8の
下方から高温の熱ガスが噴出することでスラグを再溶融
させる事により、下部スラグ排出口8の閉塞等の事故を
防止する働きがある。
【0023】本実施例のようなO2 ・O2 富化空気の代
わりに、通常の空気を用いる事は当然可能であるが、既
に述べたように、図2に示すような、リサイクルガス量
をパラメータとし、ガス燃焼用2次空気のO2 濃度を変
数とした助燃室内温度の変化を見れば、O2 濃度を上げ
ることによりGR量、即ちリサイクルガス量を下げるこ
とが出来ることが理解される。
【0024】従って、石炭ガス化炉のガス生産能力面か
らは、O2 濃度の高い燃焼用空気を使用することが有利
となる。
【0025】
【発明の効果】噴流床石炭ガス化炉において、本発明の
如く、炉の下部にあるコンバスタの下部スラグ排出口下
にコンバスタ下部助燃室を設けることによって、リサイ
クルガスを効率的に助燃してスラグ排出口付近のスラグ
が常に溶融状態を維持することが可能となり下部スラグ
排出口の万一の閉塞事故による損害を未然に防止すると
ともに、プラントの信頼性を高める効果がある。
【0026】また、必要あれば、O2 濃度の高い燃焼用
空気を使用することによって、上記のリサイクルガス量
を減らすことが出来、石炭ガス化炉のガス生産能力を下
げずに済ませることも可能である。これらの効果は、コ
ンバスタ内のガス温度が低下傾向となるガス化炉部分負
荷運転時において特に重要であり、また燃料として灰融
点の高い石炭を使用する場合において顕著となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る噴流床石炭ガス化炉と
そのリサイクルガス助燃系統を示した構成図。
【図2】本発明の噴流床石炭ガス化炉におけるガス燃焼
用2次空気のO2 濃度による助燃室内温度の変化を示す
グラフ。
【図3】本発明によるガス化炉の助燃室内温度を一定
(1.500℃)とした場合のガス燃焼用2次空気のO
2 濃度とリサイクルガス循環割合(wt%)を示すグラ
フ。
【図4】従来の石炭ガス化炉の一例としての加圧2段2
室噴流床石炭ガス化炉の全体図。
【図5】従来の石炭ガス化炉の一例としての加圧2段2
室噴流床石炭ガス化炉の内部断面を示す機能模式図。
【符号の説明】
1 外部耐圧容器 2 内部耐圧容器 3 コンバスタ 4 ディフューザ 5 リダクタ 6 コンバスタバーナ 7 コンバスタ炉底部 8 下部スラグ排出口 9 リサイクルガス供給管 10 リサイクルガスバーナ 11 O2 ・O2 富化空気供給系 12 リサイクルガス燃焼用O2 ・O2 富化空気噴口 13 コンバスタ下部助燃室 14 ガス化炉下部スラグホッパ 15 サイクロンバグフィルタ 16 溶融スラグ 17 リダクタバーナ 18 リサイクルガスコンプレッサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅沼 博 長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 微粉炭をガス化して可燃性ガスを発生さ
    せると共に炉内の高温雰囲気によって溶融したスラグ状
    の灰分を炉の下部より排出する噴流床石炭ガス化炉にお
    いて、炉下部のスラグ排出部の下に、同石炭ガス化炉に
    よる生成ガスの一部を燃焼させるリサイクルガスバーナ
    と燃焼用酸化剤ガスノズルを設けたリサイクルガス助燃
    室を備えたことを特徴とする噴流床石炭ガス化炉。
  2. 【請求項2】 前記燃焼用酸化剤ガスノズルに空気,純
    2 ,及びO2 富化空気のいづれか1種もしくはそれら
    を組み合せて導く構成を有する請求項1記載の噴流床石
    炭ガス化炉。
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