JPH0776674B2 - 高温用炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は一般の高温用炉の構造に関する。さらに詳しく
は、石炭のガス化工程におけるガス化反応装置として使
用する場合の高温用炉体の内部構造の改良に関するもの
である。

［従来の技術］ 従来、石炭のガス化または類似のガス化などに際して採
用されるタイプの炉においては、ガス化反応装置の内部
構造すなわち炉は鉄製外殻を有し、内部は耐火レンガ壁
で作られた構造である。レンガ壁ないし柱状壁の幾何学
的構造は外殻それ自体の半球形状に適応させるために頂
部にドームが含まれている。このようなガス化反応装置
はガス化工程での運転温度が非常に高く、その際生成す
る液状スラグはレンガに対して損傷性を有するが、なか
でも最内面の耐火レンガが特に損傷を受けやすい。

液状スラグによる耐火レンガの損傷度合はガス化反応装
置１の位置あるいは部位によって大きく異なる。そのた
め、この種の炉体に使用されるレンガの使用可能な寿命
は位置によって異なり、部分的な修理あるいは再築炉が
行なわれていた。この場合、液状スラグによって損傷さ
れた、例えば、下部出口のスロート部の耐火レンガを取
替えようとすると、下部出口のスロート部に通じる傾斜
部の耐火レンガの合わせ面が斜めになっていたため、ロ
ード形状側壁の最上段の無傷の耐火レンガまで取壊さな
ければならなかった。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このように損傷された耐火レンガを部分
的に取替えようとすると、通常は損傷されていない炉壁
構造の残余部分のレンガまで取替えなくてはならず、再
築炉時に余分な作業時間と割高な経費を要するという問
題点があった。

［課題を解決するための手段］ このような問題点を解決するために本発明では、外殻を
有し、内部を耐火レンガ、断熱レンガなどの耐火材で築
炉され、炉の中間域に耐火レンガをを積み重ねた垂直炉
壁部を有し、下部出口部に耐火レンガで形成したロート
形状の内面を有する高温用炉において、垂直な穴を有す
る数個のリング状の耐火レンガ群を積み重ねた上に内面
に下細状の傾斜面を有する数個のリング状の耐火レンガ
群を積み重ねて全体としてロート形状の内面部が下部出
口部に形成され、各耐火レンガ群は耐火レンガ単体を順
次横に繋げて形成され、各耐火レンガ群は上下間の合わ
せ面が水平になるように積み重ねられているとともに、
上端内周面部に傾斜面を有する突設部が垂直炉壁部の内
面下部に設けられており、この突設部の下面と、下部出
口部に形成されているロート形状の耐火レンガ群の最上
段の上面との間に、一定の間隔が設けられていることを
特徴とする高温用炉とした。

［作用］ 固体のガス化反応時に発生する高温の液状スラグによっ
て下部域スロート部の耐火レンガが損傷されても、この
レンガは下部域の最上段部の耐火レンが群および中間域
の側壁レンガも支承してなく、かつ、下部出口部の各耐
火レンガ群は上下間の合わせ面が水平になるように積み
重ねられているとともに、上端内周面部に傾斜面を有す
る突設部が垂直炉壁部の内面下部に設けられており、こ
の突設部の下面に、下部出口部に形成されているロート
形状の耐火レンガ群の最上段の上面との間に、一定の間
隔が設けられている構造となっているため、垂直炉壁部
の内面に沿って流下してきた液状スラグは突設部上から
ロート形状になっている耐火レンガ群の中心部に向かっ
て比較的にスムーズに流れ、耐火レンガ群の背面部とそ
の奥の耐火レンガとの間の隙間に入らず、液状スラグが
突設部のすぐ下にある耐火レンガ群の外周側の上平面部
にほとんど触れず、内周側傾斜面上を比較的に早く流
れ、この耐火レンガ群の上に接触して流れる時間も比較
的に短く、この耐火レンガ群をほとんど損傷しないよう
になるし、また、耐火レンガ群が膨張しても、突設部に
耐火レンガ群が当たることもなく、突設部や耐火レンガ
群が損傷しない。そして、損傷した耐火レンガ群やそれ
を構成する耐火レンガ単体を取替える場合でも、耐火レ
ンガを横方向にずらして取出すだけでよく、損傷された
耐火レンガのみの単独の取りはずしおよび再築炉が容易
にできる。このため、耐火レンガの取りはずし時に無傷
の余分の耐火レンガまで取りこわす必要のなくなり、作
業性のアップと大幅なコストダウンが可能となった。

［実施例］ 第１図および第２図は本発明に係る高温用炉体の１実施
例を示し、第１図はその縦断面図、第２図は燃焼室下部
の要部拡大縦断面図である。

石炭のガス化工程において、ガス化するための炉、すな
わち内部に燃焼室10を有したガス化反応装置１が必要で
ある。

このようガス化反応装置１の構造は、ドーム形状を有し
た上部域と、直胴部形状すなわち垂直炉壁部を有した中
間域、および、ロート形状を有した下部域とからなり、
それぞれ必要に応じて後述する外殻2,断熱材３および耐
火レンガ5,8および11などにて築炉されている。

ガス化反応装置１は鋼または類似の任意適切な材料で作
り得る外殻２を有する。外殻２は燃焼室10と燃焼室10で
発生したガスを冷却するためのガス冷却室を一体にした
第１図に示すような直立状態のものである。ガス化反応
装置１の内部には、燃焼室10があり、燃焼室10の頂部に
は図示しない燃焼用バーナが取り付けられ、底部にはガ
ス冷却室に続くスロート部を有している。

図示のように、ガス化反応装置１の上端に位置するドー
ムを有した上部域は、最内部を耐火レンガ５で築炉さ
れ、続いて外殻２との間で断熱材３からなり、また、ガ
ス化反応装置１の中間に位置する中間域は、最内部を耐
火レンガ８に続いての断熱材３とからなっている。

さらに、ガス化反応装置１の下端に位置する下部域は、
最内部を耐火レンガ11と断熱材３からなり、最外部に
は、ガス化反応装置１の外殻の一端部９を有した構成と
なっている。

さらに、中間域と下部域においては、下部域の耐火レン
ガ11は、中間域の耐火レンガ８を支承することなく、ま
た何等の押圧力を負荷すること膨張し得るようになって
いる。中間域の耐火レンガ８によって構成されている垂
直炉壁部の内面下部の耐火レンガ11と断熱材３で構成さ
れたロート形状の下部域に続く箇所には、上端内周面部
に傾斜面を有するリング状の突設部8aが設けられてい
る。

ガス化反応装置１の下部出口部に耐火レンガで形成した
ロート形状の内面においては、垂直な穴を有する数個の
リング状の耐火レンガ群11e、11dを積み重ねた上に、内
面に下細状の傾斜面を有する数個のリング状の耐火レン
ガ群11c、11b、11aを順次積み重ねて、全体としてロー
ト形状の内面部が下部出口部に形成されており、各耐火
レンガ群11a〜11eは、通常行われているように、耐火レ
ンガ単体を順次横に繋げて形成されている。なお、各耐
火レンガ群11a〜11eは、それぞれ上下方向には、通常行
われているように、耐火レンガ単体を１個ずつ用いて形
成しても良いし、２〜３段千鳥状に積み重ねて形成して
も良い。また、各耐火レンガ群11a〜11eは上下間の合わ
せ面が水平になるように積み重ねられているとともに、
耐火レンガを積み重ねた垂直炉壁部の内面下部に設けた
傾斜面を有する突設部8aの下面8bと、下部出口部に形成
されているロート形状の耐火レンガ群11a〜11eの最上段
の耐火レンガ群11aの上面12との間に、一定の間隔が設
けられている構造に築炉してある。

ここで、上端内周面部に傾斜面を有する突設部8aを垂直
炉壁部の内面下部に設け、最上段の耐火レンガ群11aの
上平面を覆うように設けたのは、垂直炉壁部の内面に沿
って流下してきた液状スラグが耐火レンガ群11aの背面
部と耐火レンガ８との間の隙間に入らないようにし、耐
火レンガ群11a〜11eの再築炉を容易にするためと、すぐ
下にある耐火レンガ群11aに液状スラグができるだけ触
れないようにして耐火レンガ群11aができるだけ損傷し
ないようにするためと、垂直炉壁部の内面に沿って流下
してきた液状スラグができるだけ耐火レンガ群11aの内
側傾斜面部や下部出口部の中央部に向かって流れ易くす
るためである。

また、耐火レンガ群11a〜11eを上下間の合わせ面が水平
になるように積み重ねたのは、耐火レンガ群11a〜11eな
いしはこれらを構成している耐火レンガ単体を横方向に
移動させるだけで、出し入れ、取替えを容易にし、築炉
および再築炉を容易にするためである。

また、突設部8aの下面8bと、下部出口部の最上段の耐火
レンガ群11aの上面12との間に、一定の間隔を設けたの
は、耐火レンガ群11a〜11eの熱膨張の逃げ代を確保して
おくためと、築炉および再築炉時の耐火レンガ群11a〜1
1eの取出し、差し込みを容易にするためである。

以上のように構成された高温用炉の築炉方法について動
作を説明する。

ガス化反応装置１において、燃焼室10頂部に配設された
バーナから酸素と石炭ガス化のために前処理された石炭
−スラリが供給され、燃焼室10内で高温下で石炭のガス
化が行なわれる。この時、石炭中の灰分は液状スラグと
なり、この液状スラグは炉壁を流下し、ガス冷却室にガ
スとともに送られる。

このとき、垂直炉壁部の内面に沿って流下してきた液状
スラグは、突設部8aの上端内周面部の傾斜面上を流れ、
順次、最上段の耐火レンガ群11aの内周側傾斜面部、耐
火レンガ群11bの内周側傾斜面部の上を流れ、下部出口
部の中央部に向かって流れ、耐火レンガ群11c、11d、11
eの垂直状の穴の中を流れてガスとともに外部に送られ
る。

このとき、突設部8aが最上段の耐火レンガ群11aの上半
面を覆うように設けられているので、垂直炉壁部の内面
に沿って流下してきた液状スラグは耐火レンガ群11aの
背面部と耐火レンガ８との間の隙間に入ることはなく、
また、液状スラグが流れにくい突設部8aのすぐ下にある
耐火レンガ群11aの外側上平面部にもほとんど触れず、
流れ易い内周側傾斜面部にのみ触れて流れるので、その
分、触れる時間も短く、液状スラグが耐火レンガ群11a
を損傷する度合いが少ない。ただし、下部出口部の中央
部になるほど、ガスの流速が早く、液状スラグの化学用
作用やガス中に同伴される未燃分の石炭粒やアッシュ分
等の固形分の作用とも相まって、より多く浸食磨耗す
る。例えば、耐火レンガ群11a〜11eの寿命は、耐火レン
ガ群11c〜11eが１ケ月〜数カ月、耐火レンガ群11bがそ
れよりも少し長い数ケ月、耐火レンガ群11aが１年程度
であり、垂直炉壁部を形成している耐火レンガ８や突設
部8aの寿命が２年程度である。

一方、突設部8aの下面8bと、下部出口部の最上段の耐火
レンガ群11aの上面12との間に、一定の間隔が設けられ
ているので、耐火レンガ群11a〜11eの熱膨張の逃げ代が
確保されていて、突設部8aと耐火レンガ群11aの接触に
よって突設部8aや耐火レンガ群11c〜11eが損傷すること
もなく、また、築炉および再築炉する場合には、空間が
あるので、耐火レンガ群11a〜11eないしはこれらを構成
している耐火レンガ単体の取出しや差し込みが容易に行
える。なお、耐火レンガ群11a〜11eを上下間の合わせ面
が水平になるように積み重ねてあることによっても、耐
火レンガ群11a〜11eないしはこれらを構成している耐火
レンガ単体を横方向に移動させるだけで、出し入れ、取
替えを容易に行える。

石炭ガス化の際に液状スラグの影響を受けやすい第２図
に拡大して示す下部スロート部においては、前記したよ
うに、耐火レンガの損傷の度合いおよび寿命は部位によ
って異なる。

このため、例えば、液状スラグの影響を受け、損傷した
耐火レンガ群11b,11c,11d,11eのみの取り替えを行なう
場合、損傷程度の少ない耐火レンガ群11aを取りはずす
必要はなく、高温の液状スラグの影響を受け損傷した耐
火レンガ群11b,11c,11d,11eのみ順に取りはずし再築炉
することができる。さらに、耐火レンガ群11cが不足し
た場合には、耐火レンガ群11dを使用してもよく、互換
性を有している。

こうして、従来のように損傷程度が少なく取り替えの必
要のない耐火レンガ群11aまで壊して、修復のための築
炉を行なうことがなくなったため、耐火レンガ群11の取
り替え作業は低廉な費用ででき、高価な耐火レンガを必
要最小限の数のみ準備するだけでよい。

［発明の効果］ 以上の説明により明らかなように、本発明によれば、上
端内周面部に傾斜面を有する突設部を垂直炉壁部の内面
下部に設けたので、突設部で最上団の耐火レンガ群の上
平面を覆うように設けたことになり、垂直炉壁部の内面
に沿って流下してきた液状スラグが耐火レンガ群の背面
部とその奥の耐火レンガとの間の隙間に入ることはな
く、耐火レンガ群の再築炉も容易になり、また、突設部
のすぐ下にある耐火レンガ群に液状スラグが触れないよ
うにしてその耐火レンガ群ができるだけ損傷しないよう
にすることができ、さらに、垂直炉壁部の内面に沿って
流下してきた液状スラグができるだけ早く耐火レンガ群
の内側傾斜面部や下部出口部の中央部に向かって流れ易
くし、耐火レンガ群の内周側傾斜面部に接触して流れる
時間を短くし、耐火レンガの損傷ができるだけ少なくす
るようにすることができる。

また、突設部の下面と、下部出口部の最上段の耐火レン
ガ群の上面との間に、一定の間隔を設けたので、耐火レ
ンガ群の熱膨張の逃げ代を確保しておくことができ、突
設部と耐火レンガ群の接触によって突設部や耐火レンガ
群が損傷することもなく、また、築炉および再築炉する
場合には、この空間があるので、耐火レンガ群ないしは
これらを構成している耐火レンガ単体の取出しや差し込
みを容易に行うことができる。

また、耐火レンガ群を上下間の合わせ面が水平になるよ
うに積み重ねたので、液状スラグによる損傷を受けて耐
火レンガ群を再築炉する場合にも、目的とする耐火レン
ガ群ないしはこれらを構成している耐火レンガ単体のみ
を、横方向に移動させるだけで、取りはずして、取替え
ていればよく、このため、再築炉の作業性が高まり、か
つ、従来のように無傷の高価な耐火レンガまで取り替え
る必要がなくなったため、工事費も減少し、大幅なコス
トダウンが可能となった。さらに、異なった段階におけ
る耐火レンガの互換性を生じるなど大きなメリットが生
じる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係る高温用炉体の１実施
例を示し、第１図はその縦断面図、第２図は燃焼室下部
の要部拡大縦断面図である。 １……ガス化反応装置、２……外殻、 ３……断熱材、 5,8,11……耐火レンガ、 8a……突設部、8b……下面、10……燃焼室、12……上面

フロントページの続き (72)発明者 糸永 裕 山口県宇部市大字藤曲2575番地 宇部アン モニア工業株式会社内 (72)発明者 辻野 敏男 山口県宇部市西本町１丁目12番32号 宇部 興産株式会社宇部本社内 (72)発明者 宮地 勝巳 山口県宇部市大字小串1978番地の10 宇部 興産株式会社宇部ケミカル工場内 審査官 恒川 勝正 (56)参考文献 特開 昭59−12989（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−89709（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外殻を有し、内部を耐火レンガ、断熱レン
   ガなどの耐火材で築炉され、炉の中間域に耐火レンガを
   を積み重ねた垂直炉壁部を有し、下部出口部に耐火レン
   ガで形成したロート形状の内面を有する高温用炉におい
   て、垂直な穴を有する数個のリング状の耐火レンガ群を
   積み重ねた上に内面に下細状の傾斜面を有する数個のリ
   ング状の耐火レンガ群を積み重ねて全体としてロート形
   状の内面部が下部出口部に形成され、各耐火レンガ群は
   耐火レンガ単体を順次横に繋げて形成され、各耐火レン
   ガ群は上下間の合わせ面が水平になるように積み重ねら
   れているとともに、上端内周面部に傾斜面を有する突設
   部が垂直炉壁部の内面下部に設けられており、この突設
   部の下面と、下部出口部に形成されているロート形状の
   耐火レンガ群の最上段の上面との間に、一定の間隔が設
   けられていることを特徴とする高温用炉。