JPH083101B2

JPH083101B2 - ガス化装置

Info

Publication number: JPH083101B2
Application number: JP33128393A
Authority: JP
Inventors: 康常勝田; 昭雄植田; 陸雄山田; 進吉岡; 栄次木田
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1996-01-17
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPH07188676A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微粉固体炭素質原料の
可燃分を生成ガスとして取り出し、灰分を溶融スラグと
して排出する気流層式のガス化装置に係り、特に、溶融
スラグを安定に排出するガス化装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、石炭等の微粉固体炭素質原料をガ
ス化する装置には、固定層、流動層、気流層等の各装置
が種々提案されている。これらの装置の中で、気流層は
微粉固体炭素質原料を微粉にして酸素、空気等の酸化剤
と共に原料灰の融点以上の温度（約１３００〜１６００
℃）の炉内に供給して微粉固体炭素質原料中の可燃分を
生成ガスに、灰分を溶融スラグに変換させ、溶融スラグ
はこのガス化装置下部から系外へ排出するものである。
このため、気流層式のガス化装置は、他の装置に比較し
ガス化効率が高く、適用炭種が広いことから環境適合性
が優れている等の特徴を有している。従って、気流層式
のガス化装置は、複合発電や燃料電池等の燃料、合成ガ
ス等の原料製造に適しており、国内外で開発が進められ
ている。

【０００３】従来、高いガス化効率が得られる気流層式
のガス化装置に関しては、例えば図４に示すようなもの
が知られている。このガス化装置１は、ガス化部１０、
急冷部２０及びその下方に設けたスラグロックホッパ３
０からなリ、加圧型のガス化部１０で発生した溶融スラ
グ６を急冷したスラグ７を排出するに当たり、急冷部２
０とスラグロックホッパ３０とを結ぶ均圧ライン５０を
設け、スラグロックホッパ３０には加圧気体を常時満た
しておき、急冷部２０からのスラグ移動時に均圧ライン
５０により気体を急冷部２０側に逃がさせるようにした
ものである（特開昭６１−２４３８９６号公報）尚、図
４において、参照番号５１はスラグクラッシャ、５２は
ロータリ弁、５３は安全弁、５４は圧力調節器、５５は
高圧空気又は蒸気等のガス供給ラインを各々示す。

【０００４】一方、図５に示すように、生成ガスを生成
するガス化装置１のガス化部１０内に発生する溶融スラ
グ６を冷却固化して排出するスラグ排出装置６０におい
て、上記ガス化装置本体２の下部に開閉するスラグ排出
口６２を形成し、このスラグ排出口６２の上方に、溶融
スラグ６を補集し冷却固化させる冷却水プール２１を形
成すると共に、この冷却水プール２１中に撹拌流を生じ
させる撹拌流生成手段６１を設けたスラグ排出装置６０
が知られている（実開平１−１６１２４１号公報）。
尚、図５において、参照番号３５はスラグ排出水系を示
す。

【０００５】更に、他のガス化装置としては、特開昭５
９−１７６３９１号、特開昭６０−９２３９１号、実開
昭６１−９８８４０号、実開昭６２−１６２２４４号、
実開平３−７０２５６号及び実開平３−１２３５３７号
等の各公報のものがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、ガス化装置は
２０〜３０気圧の加圧装置であり、ガス化部の下部には
冷却水プールを有する急冷部があり、この急冷部でガス
化部スラグタップから流下した溶融スラグは熱応力によ
って数ｍｍに水砕される。この急冷部と、加圧、常圧を
繰り返しスラグを溜めるスラグロックホッパとの間は配
管と弁で接続されているが、一般には、この弁の大きさ
は内径が２００ｍｍ程度である。従って、急冷部の下部
は円錐状に形状が絞られており、更に、この弁の上下に
はこの弁の内径に等しい短管が設置されている。

【０００７】先に記載した従来技術に係るガス化装置
は、主として急冷部の円錐状に絞られた部分におけるス
ラグの架橋（ブリッジ）に関するものであるが、本発明
者等の実験によれば、円錐状に絞られた部分で架橋（ブ
リッジ）が起こり、堆積したスラグの自重を最大に受け
る部分である。又、径が最も小さくなった短管の部分に
おいても閉塞が発生し、この短管が他の機器等により振
動を受ければスラグは極度に圧密化されることが分かっ
た。この短管でスラグの閉塞がおこれば、円錐状の部分
が例え撹拌されていても、短管のスラグ圧密化による閉
塞解消には何ら効果がない。更に、スラグが急冷部から
スラグホッパに落下し、その落下スラグ量に応じてスラ
グロックホッパ内の冷却水が上部へ上昇するため、冷却
水が落下スラグの落下速度を抑制し、この現象がスラグ
の閉塞原因にもなる。又、図５に示した従来技術に係る
ガス化装置は、急冷部の円錐状に絞られた部分又は短管
にスラグが架橋しないようにすることはできるが、その
場合には非常に多量の冷却水を供給せねばならず、大き
な径の供給配管及び供給ポンプが必要となり、非現実的
である。更に、スラグが急冷部から排出出来ずに堆積
し、スラグが冷却水面以上になると、急冷部において溶
融スラグが冷却されないため大きな塊となる。その結
果、ガス化部が破損したり、再度立上げ出来ない場合も
起こり得る。

【０００８】本発明の目的は、加圧下のガス化部から落
下する溶融スラグが、急冷部の冷却水プール下部やその
下の短管に詰まって閉塞することもなく安定に、且つ確
実に系外に排出する気流層式のガス化装置を提供するこ
とである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本第１発明は、微粉固体炭素質原料をガス化して、
微粉固体炭素質原料の可燃分を生成ガスに、灰分を溶融
スラグに変換するガス化部と、このガス化部の下部に位
置し、ガス化部で発生した溶融スラグを急冷する冷却水
プールを有する急冷部と、この急冷部に蓄積したスラグ
を排出するスラグロックホッパとを設けた気流層式のガ
ス化装置において、スラグロックホッパは、気体溜タン
クを備えたものである。

【００１０】本第２発明は、本第１発明において、ガス
化装置は、前記スラグロックホッパと急冷部の冷却水プ
ールとを接続する水上昇用配管とこの水上昇用配管の管
路を開閉する弁とを備えたものである。

【００１１】本第３発明は、本第２発明において、気体
溜タンクは、水上昇用配管の管路を開閉する弁のスラグ
ロックホッパ側に設けたものである。

【００１２】

【作用】上記構成によれば、スラグロックホッパは気体
溜タンクを備えたので、ガス化部の下部に設けた冷却水
プールに堆積したスラグをスラグロックホッパに移動さ
せる場合には、冷却水プール下部に設けた接続配管を開
閉する弁を開いてスラグロックホッパに設けた気体溜タ
ンクの気体圧力を大気圧からガス化部の圧力にすると、
気体溜タンク内の気体が圧縮し、圧縮した容積分に相当
する冷却水プール内のスラグと冷却水とが急激に下部へ
降下し、冷却水プール及び短管内に発生していたスラグ
の架橋（ブリッジ）を破壊する。従って、スラグが安定
に急冷部からスラグロックホッパへ導かれる。

【００１３】更に、スラグロックホッパと冷却水プール
とを接続する水上昇用配管とこの管路を開閉する弁とを
備えたことにより、この弁を開くことによって、スラグ
ロックホッパに下降してきたスラグと冷却水の量に応じ
てスラグロックホッパの水が水上昇用配管内を通って冷
却水プールへ導かれるので、急冷部に堆積していたスラ
グの架橋（ブリッジ）崩壊の作用が一層確実になる。

【００１４】更に、気体溜タンクを水上昇用配管の管路
を開閉する弁のスラグロックホッパ側に設けたことによ
り、急冷部からスラグロックホッパ側へスラグを移動さ
せる際は、上記作用と共に、スラグロックホッパから急
冷部への水上昇毎に気体溜タンクの内部が洗浄されて気
体溜タンク自体が詰まることがない。

【００１５】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明を更に詳しく説
明する。図１は本発明に係るガス化装置の一部省略系統
図、図２は図１における急冷部及びスラグロックホッパ
を主体に示す要部拡大断面図、図３は図２に相当する他
の急冷部及びスラグロックホッパを主体に示す要部拡大
断面図である。

【００１６】図１は、本発明に係るガス化装置１の一部
省略系統図を示す。ガス化装置１は、微粉固体炭素質原
料をガス化するガス化部１０と、このガス化部１０の下
部に位置し、溶融スラグ６を急冷する急冷部２０と、急
冷部２０に配管で接続され、急冷部に蓄積したスラグを
排出するスラグロックホッパ３０と、ガス化部１０で生
成した生成ガスから熱を回収する熱回収部４５とが設け
られている。

【００１７】ガス化部１０は、微粉固体炭素質原料を供
給する原料供給ライン３と酸化剤を供給する酸化剤供給
ライン４に接続されたバーナ１１、１１と、ガス化部１
０底部に位置し、溶融スラグ６を排出するスラグタップ
１２を有する。急冷部２０は、溶融スラグ６を急冷する
冷却水プール２１と、この冷却水プール２１の上に位置
する上部空間２６と、冷却水を供給する冷却水供給ライ
ン２２及び冷却水を排出する冷却水排出ライン２３を有
する。又、弁２４によって冷却水のレベル制御が行なわ
れる。スラグロックホッパ３０は、気体溜タンク３１
と、水供給ライン３６と、オーバーブローする水排出ラ
イン３７とを有し、上下には弁３４ａ、３４ｃが設けら
れている。熱回収部４５は、生成ガス排出ライン４６
と、ボイラ水排出ライン１６とを有する。１４は耐火材
である。

【００１８】急冷部２０とスラグロックホッパ３０と
は、短管３５とこの短管３５の管路を開閉する弁３４ａ
を介して接続されている。更に、スラグロックホッパ３
０と冷却水プール２１とは、水上昇用配管３２と、この
水上昇用配管３２に設けられた弁３３を介して接続され
ている。スラグロックホッパ３０の下部は、スラグ７を
排出する弁３４ｃと、その下流に高圧水ライン３９の高
圧水によって作動するエジェクタ３８及びスラグ搬送ラ
イン４０が設けられている。スラグ搬送ライン４０は、
図示していないが固液分離装置、スラグタンク及び排水
処理設備に至る。

【００１９】上記構成を有する本発明のガス化装置１
は、次のように作用する。ガス化部１０において、石炭
等の微粉固体炭素質原料は原料供給ライン３、３から、
空気等の酸化剤は酸化剤供給ライン４、４からそれぞれ
バーナ１１、１１に供給され、原料中の可燃分は水素及
び一酸化炭素に富む生成ガスに、原料中の灰分は溶融ス
ラグ６に各々変換される。即ち、溶融スラグ６は、原料
の灰の溶融温度以上の約１３００〜１６００℃の高温に
保持されたガス化部１０で発生し、スラグタップ１２か
ら急冷部２０の冷却水プール２１の中に落下する。溶融
スラグ６は、表面と内部とで数百℃の温度差が生じるた
め熱応力により約３ｍｍ以下に水砕されて、冷却水プー
ル２１の冷却水中に一旦溜められる。

【００２０】次に、水供給ライン３６の弁３４ｄ、水排
出ライン３７の弁３４ｂを開いて高圧水を供給し、スラ
グロックホッパ３０が高圧の冷却水で満水になると弁３
４ｂ及び３４ｄを閉めて冷却水の供給を止め、弁３４ａ
を開けてスラグロックホッパ３０の圧力をガス化部１０
と同じ圧力にする。勿論、この時弁３３、３４ｃは閉じ
られている。スラグロックホッパ３０に備えられた気体
溜タンク３１の気体、例えば空気の圧は、急激に常圧か
ら３０ｋｇ／ｃｍ²ｇに圧縮され、気体溜タンク３１の
液高がｈ₀からｈ₁となる。そのため、冷却水プール２１
の円錐部２５に堆積していたスラグ７は、気体溜タンク
３１の気体圧縮容積分Ｖ₁に相当する量のスラグ７がス
ラグロックホッパ３０側に急激に移動し、スラグロック
ホッパ３０内の水は、流下してきたスラグ量に応じて水
上昇用配管３２を経て冷却水プール２１へ導かれ、一定
時間経た後に、弁３４ａは再び閉じられる。この際、水
上昇用配管３２を開閉する弁３３を開く時期は冷却水プ
ール２１の下側の弁３４ａが開いた後である。この様
に、弁３４ａと弁３３の開閉時期をずらすことにより、
加圧下の冷却水プール円錐部２５のスラグ７をスラグロ
ックホッパ３０側へ安定に、且つ確実に流下させること
が出来る。スラグロックホッパ３０の下部の弁３４ｃを
開くと、スラグロックホッパ３０は、減圧し常圧にな
る。その後、図１に示すように、高圧水ライン３９によ
り、エジェクタ３８を作動させて、スラグロックホッパ
３０のスラグと水の混合物をスラグ搬送ライン４０を介
して系外に排出する。

【００２１】図３は、図２に相当する他の急冷部及びス
ラグロックホッパを主体に示す要部拡大断面図である。
図３に示したガス化装置１は、図２で示したスラグロッ
クホッパ３０と冷却水プール２１とを接続している水上
昇用配管３２を開閉する弁３３のスラグロックホッパ３
０側に、気体溜タンク３１を設けたものである。その他
の構成については、図１、２のものと同様であるので、
同一機能部分には同一参照番号を付して、その説明を省
略する。

【００２２】図３のガス化装置１は、次の様に作用す
る。先ず、ガス化部での溶融スラグ６が急冷部冷却水プ
ール２１にスラグとして溜められる作用は、上記図１、
２の説明と同様であるのでその説明を省略する。次に、
水供給ライン３６の弁３４ｄ、水排出ライン３７の弁３
４ｂを開いて高圧水を供給し、スラグロックホッパ３０
が高圧の冷却水で満水になると弁３４ｂ及び３４ｄを閉
めて冷却水の供給を止め、弁３４ａを開けてスラグロッ
クホッパ３０の圧力をガス化部１０と同じ圧力にする。
この時、弁３３、弁３４ｃは閉じられている。

【００２３】スラグロックホッパ３０と冷却水プール２
１とを接続する水上昇用配管３２を開閉する弁３３のス
ラグロックホッパ３０側に設けた気体溜タンク３１の気
体、例えば空気の圧は、急激に常圧から３０ｋｇ／ｃｍ
²ｇに圧縮され、気体溜タンク３１の液高がｈ₀からｈ₁
となる。そのため、冷却水プール２１の円錐部２５に堆
積していたスラグ７は、気体溜タンク３１の気体圧縮容
積分Ｖ₁に相当する量のスラグ７が冷却水プール２１側
からスラグロックホッパ３０側に急激に移動する。次
に、弁３３を開くとスラグロックホッパ３０の水は、流
下してきたスラグ量に応じて水上昇用配管３２を経て冷
却水プール２１へ導かれ、一定時間経た後に、弁３４ａ
は再び閉じられる。この際、水上昇用配管３２の弁３３
を開く時期は冷却水プール２１の下側の弁３４ａが開い
た後である。同時に、スラグロックホッパ３０の水が、
流下してきたスラグ量に応じて水上昇用配管３２を経て
冷却水プール２１へ導かる時、気体溜タンク３１内が上
昇する水によって洗浄されて、スラグその他の異物等が
気体溜タンクの中に詰まることがない。この様に、弁３
４ａと弁３３の開閉時期をずらすことにより、加圧下の
冷却水プール円錐部２５のスラグ７をスラグロックホッ
パ３０へ安定に、且つ確実に流下させることが出来る。
次に、スラグロックホッパ３０の下部の弁３４ｃを開く
と、スラグロックホッパ３０は、減圧し常圧になる。そ
の後、図１に示したものと同様の高圧水ライン３９によ
り、エジェクタ３８を作動させて、スラグロックホッパ
３０のスラグと水の混合物をスラグ搬送ライン４０を介
して系外に排出される。

【００２４】

【発明の効果】本第１発明によれば、スラグロックホッ
パは気体溜タンクを備えたので、冷却水プールに堆積し
たスラグをスラグロックホッパに移動させることによ
り、急冷部及び短管内に発生していたスラグの架橋（ブ
リッジ）が破壊され、スラグが安定に急冷部からスラグ
ロックホッパへ導かれる。

【００２５】本第２発明によれば、本第１発明におい
て、スラグロックホッパと冷却水プールとを接続する水
上昇用配管とこの管路を開閉する弁とを備えたので、ス
ラグロックホッパに下降してきたスラグと冷却水の量に
応じてスラグロックホッパ内の水が水上昇用配管内を通
って冷却水プールへ導かれ、上記第１発明の効果が一層
確実になる。

【００２６】本第３発明によれば、本第２発明におい
て、気体溜タンクを水上昇用配管の管路を開閉する弁の
スラグロックホッパ側に設けたことにより、スラグロッ
クホッパから急冷部への水上昇毎に気体溜タンクの内部
が洗浄されて、気体溜タンクが詰まることがなく、上記
第２発明の効果に加え、スラグの安定排出が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガス化装置の一部省略系統図であ
る。

【図２】図１における急冷部及びスラグロックホッパを
主体に示す要部拡大断面図である。

【図３】図２に相当する他の急冷部及びスラグロックホ
ッパを主体に示す要部拡大断面図である。

【図４】従来技術に係るガス化装置系統図である。

【図５】従来技術に係る他のガス化装置の要部断面図で
ある。

【符号の説明】

１ガス化装置６溶融スラグ７スラグ１０ガス化部２０急冷部２１冷却水プール３０スラグロックホッパ３１気体溜タンク３２水上昇用配管３３弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉岡進広島県呉市宝町３番36号バブコック日立株式会社呉研究所内 (72)発明者木田栄次広島県呉市宝町６番９号バブコック日立株式会社呉工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微粉固体炭素質原料をガス化して、該微
粉固体炭素質原料の可燃分を生成ガスに、灰分を溶融ス
ラグに変換するガス化部と、該ガス化部の下部に位置
し、前記溶融スラグを急冷する冷却水プールを有する急
冷部と、該急冷部に蓄積したスラグを排出するスラグロ
ックホッパとを設けた気流層式のガス化装置において、
前記スラグロックホッパは、気体溜タンクを備えたこと
を特徴とするガス化装置。
【請求項２】請求項１において、前記ガス化装置は、
前記スラグロックホッパと前記冷却水プールとを接続す
る水上昇用配管と該水上昇用配管の管路を開閉する弁と
を備えたことを特徴とするガス化装置。
【請求項３】請求項２において、前記気体溜タンク
は、前記水上昇用配管の管路を開閉する弁の前記スラグ
ロックホッパ側に設けたことを特徴とするガス化装置。