JPH09500322A - ガス化装置スロート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ガス化装置（１０）の燃焼チャンバー（１３）内で炭質燃料混合物を部分燃焼するガス化装置（１０）。該ガス化装置は、合成ガスを含む、高温流出物または燃焼生成物が浸漬される水槽（２６）を備える。燃焼生成物は、収縮されたスロートセクション（３１）を通して水槽（２６）中に送入される。流出物の高温に暴露される結果スロートセクション（３１）に過大な浸食作用および／または熱衝撃が生じるのを避けるために、スロートセクション（３１）は、パイプの内部骨組（３２）を有するように構成される。骨組（３２）は、冷却流体（４２）、好ましくは水の加圧源と連通され、それによって、スロートセクション（３１）を十分に冷却して、高温流出物との接触による暴露の悪影響を相殺する。

Description

【発明の詳細な説明】 ガス化装置スロート 発明の背景 発明の分野 従来のガス化装置における合成ガスの生産により、通常、比較的高温度で燃料 混合物の部分酸化が生じる。結果として生じる燃焼生成物には、所望の合成ガス と共にある量の未燃焼流出物が含まれる。 燃料混合物がコークスまたは石炭粉砕物などの固形物から成る場合、コークス または石炭の組成物は、一様でない量が燃焼されずに、ガス化装置を通過し固体 として残るようなことがある。かなりの量の固体流出構成成分がガス化装置の急 冷チャンバーに流入するが、前記固体流出物の少なくとも一部は、ガス化装置の 壁に保持されてスラグを形成する。高温の塑性状態の場合にスラグは、ガス化装 置の急冷槽へ徐々に流下するか、またはガス化装置が停止して、温度が下がると 、最終的に固化する。 合成ガスの生産工程のある段階において、ガス化装置内に過剰な量のスラグが 存在すると、ガス化工程を妨げることが明らかである。そのような時にはガス化 装置は手動で停止され、スラグを溶融したり脱スラグ操作を実施する。 そのような操作は基本的に、温度が十分に上昇したときに、スラグが溶融し、 自然流下で急冷槽へ流入するように、燃焼混合物をガス化装置の燃焼チャンバー へ導入することからなる。 この手順にとり１つの不利な点は、部分燃焼した混合物の組成中にある量のバ ナジウムが含まれるときに特に明らかになる。引き続き行われる脱スラグ操作は 、この成分の存在により阻害され、ガス化装置の収縮されたスロートに、ガス化 装置耐火物の残りの部分よりも高い率で、損傷をもたらすことが非常に多い。ガ ス化装置耐火物の残りの部分は、流出流路のこの狭い部分の周りのスラグ蓄積と それが受けることが多い熱衝撃により、物理的に浸食または腐食される傾向があ る。 したがって簡単に言明すると、本発明の目的は、循環媒体を使用する冷却シス テムを備える新規なガス化装置スロート構造物を提供することにある。 発明の概要 ガス化装置脱スラグ工程における主な欠陥を克服することに向けて、しばしば スロートの浸食をもたらす要因である、高温および熱衝撃の影響に耐えることが できる新規なスロートセクションがここに提供される。以下に説明されるガス化 装置スロートは、主としてガス化工程中に達する通常高い温度への暴露へ耐え得 る耐火材料からなる。 しかしながらスロートには、スロートを通して液体冷却媒体を流す相互接続さ れるパイプおよび／またはチューブのネットワークまたは支持フレームから成る 内部冷却システムが設けられる。液体冷却剤は、特に流出物が接触するスロート 面において最も効果的な冷却剤である。 図面の説明 図１は、ガス化装置の断面立面図である。 図２は、図１の拡大部分図である。 図３は、スロートセクションの内部サポートおよび冷却構造部材の部分図であ る。 図４は、図３の部分図である。 発明の説明 図１を参照すると、意図される形式のガス化装置１０が示され、それは、耐火 煉瓦などの耐火物内張り１２を有する細長い本体１１から構成され、その耐火物 内張り１２は、内部で注入された燃料混合物の部分燃焼が生じる燃焼チャンバー １３を形成する。 ガス化装置の上端には、部分酸化または脱スラグ操作のために、バーナー１４ を位置決めする開口が設けられる。１実施形態におけるバーナーは、１６および １７のような１つ以上の弁付き導管を通して、燃料または燃料混合物の加圧源１ ８と連通している。燃料は例えば、酸素および／または他の添加物と共に、粒状 化した石炭またはコークスから構成できる。 ガス化装置本体の下端には、高温燃焼生成物および固体流出物を収縮されたス ロート開口部２１中の真下へ流出させる、一般に円錐形の形状を有する床部１９ が備えられている。床部１９は、本体１１の側壁の続きを構成し、それにも同様 に、約２，５００°Ｆのレベルに達することがある通常の燃焼チャンバー温度に 耐えられる耐火物内張り２２が設けられる。 収縮されたスロート開口部２１の機能は、流下する高温ガスまたは流出物を急 冷チャンバー２３中に案内することにあり、そのチャンバーにおいてガスと固体 粒状物の両方が排出前に急冷される。急冷チャンバー２３には、浸漬チューブ２ ４が備えられ、そのチューブは、収縮されたスロート開口部２１の下に離して設 けられ、また流下するガスおよび流出できる固形物を水槽２６中に案内するよう に位置決めされる。 浸漬チューブ２４には、急冷リング２７が設けられ、そのリングは、冷却水を 外部の加圧源４２から浸漬チューブ２４の壁に対して注入し、上記の高温のガス と固体との接触の結果生じる損傷からその壁を保護するように機能する。 急冷工程後に、通常ある量の粒状物を共に搬送する合成ガスは、出口２８によ りガス化装置から１つ以上の熱交換部へ排出されて、さらに処理される。水槽２ ６に流入する固形物は、自然流下でその水槽を通って、遮断ホッパー２９に流下 し、そのホッパーは、定期的にこの固形物を排出処分し空にされる。 また図２、３および４を参照すると、ガス化装置１０のスロートセクション３ １は、ガス化装置床部１９の耐火物内張り２２と本質的に継続している。かくし てスロート３１は、燃焼チャンバーの壁と床から水槽２６に流入する移動スラグ の影響、および高い工程温度に相当程度耐えられる耐火材料から基本的に形成さ れる。スロートには、ほぼ垂直配置で位置決めされるのが好ましい中心軸が含ま れる。 物理的に言うと、スロートセクション３１は、高級鋼などから通常成る導管ま たはパイプ３２の内部骨組から構成される。好ましい実施形態においてパイプは 、外方へ放射状に広がるセグメント３３がスロート開口部２１の周りに等しい間 隔で離して配置され、また対応する離れた端部または入口端部３４がマニホール ド３６へ接続される。マニホールドは、導管３７により冷却水の加圧源４２へ連 通され、スロート耐火物の内部に埋め込まれるか、またはその外部へ取り付けら れる。 各パイプセクション３２には、スロート開口部２１の中心軸とほぼ平行に位置 する内部垂直構成部材３３が含まれる。前記パイプセクション３２それぞれの上 部は、上方へ角度を付けて曲げられて、ガス化装置床部１９と隣接する冷却チャ ネルを形成できる。冷却チャネルの第３のセクションは、下方に延びて、排出パ イプ３８で終端する。 上述したように、排出パイプ３８の各セグメント３３は好ましくは冷却剤とし ての水を循環し、加熱された冷却剤を水槽２６に直接流入させるように配置され る。しかしながら、この水流は、脱スラグ操作の期間中、およびガス生成操作段 階の期間中、過大ではないが適切なレベルの水が水槽２６内で維持されるように 監視される必要がある。 冷却水は、パイプ骨組を通過した後に、好ましくはパイプ３８を通して水槽２ ６に排出される。しかしながら代わりに、パイプ骨組から流出する高温水を、急 冷リング２７へ導入し、ついでそこから、浸漬チューブ２４の壁に対して送水す ることもできよう。 スロートセクション３１の内部パイプ骨組３２は、ウエブ３９又は羽根板で固 定されている。これらはパイプの外部表面にパイプの長さ方向に延びるように取 り付けられ、隣接するパイプセクションを互いに溶接して複合構成部材を形成い ている。 スロートセクション３１の耐熱性の環状部または本体部は、成形可能な耐火物 から構成され、その耐火物は、固定されたパイプ骨組３２との間およびその周り に押し込まれるように当初は十分に柔軟性があり、また所要の形状に機械的に押 し込まれて、ガス化装置床部１９およびその耐火物内張り２２または被覆物へ寸 法的に一致させることができる。成形可能な耐火物は、固形物の形態に硬化され るが、適正に離され、かつウエブ３９からまたはパイプ構造部材から外方に突出 しており、耐火物を支持する耐火物留め金４１により補強される。 成形可能な耐火物材料を支持パイプ骨組３２へ成形する際に、スロート外装面 は、少なくとも１つのスラグ滴下点またはリング４３で輪郭をつけることができ 、それによって、流下するスラグをスロート壁から分離させ、ついで水槽２６に 落下するのを助長する。構造的に、ガス化装置スロートセクション３１はもとか らある設備としての床部１９中に固定することも、あるいは床構造物中に脱着自 在かつ取替自在の構成要素として設置することもできる。かくしてスロートセク ションは、ガス化装置床部１９から取外し可能なように構成でき、またガス化装 置の鋼製支持床により、また床自体中に延びるボルトにより、所定位置に暫定的 に保持できる。 本発明の修正および変形は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく実施で きるが、付属の特許請求の範囲に示されるような制限しか課せられないことを理 解されない。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項 【提出日】１９９５年４月２１日 【補正内容】 補正請求の範囲（Ｉ） １． 合成ガスを含む炭質燃料混合物を部分酸化するガス化装置であって、 ａ） 床部を有し、炭質燃料混合物が流入して部分的に酸化される燃焼チャ ンバーと、 ｂ） 液体冷却剤を保持する、前記燃焼チャンバーの床部の下側にある槽セ クションと、 ｃ） スロート開口部を有する、チャンバーの床部におけるスロートセクシ ョンであって、そのスロート開口部を通して、前記燃焼チャンバーが前記槽セク ションと連通して、前記部分酸化の生成物を前記燃焼チャンバーから前記槽セク ションに導通させるようにしたスロートセクションと、 から構成され、 ｄ） 前記スロートセクションは、 １） 前記床部と液体冷却剤を受容する前記槽セクションとの間にある 壁に埋め込まれるマニホールドと、 ２） 一端を前記マニホールドの壁に接合させて、前記マニホールドか ら冷却剤を受容する複数のパイプであって、そのパイプは、前記燃焼チャンバー の床部に隣接する冷却チャネルを形成するＵ形部分および前記槽セクションへ向 けられる開放排出端部を有する複数のパイプと、 を備えることを特徴とするガス化装置。 ２． 前記スロートセクションと前記槽セクションとの間にある急冷リングと、 前記急冷リングから前記槽セクションへ向けて延びる浸漬チューブとを備え、前 記パイプの排出端部は、冷却剤を前記浸漬チューブへ向けて直接排出するように 配置されている請求項１のガス化装置。 ３． 前記スロートセクションと前記槽セクションとの間にある急冷リングと、 前記急冷リングから前記槽セクションへ向けて延びる浸漬チューブとを備え、前 記パイプの排出端部は、冷却剤を前記急冷リングに流入するように配置されてい る請求項１のガス化装置。 ４． 前記パイプは、耐火物材料用の骨組を形成し、かつ前記スロート開口部を 形成するように、前記マニホールドの周りに配置される請求項１のガス化装置。 ５． 前記スロート開口部は軸を有し、また前記パイプのＵ形部分は、前記スロ ート開口部の軸にほぼ平行な対向パイプを備える請求項１のガス化装置。 ６． 前記燃焼チャンバーは前記床部に空洞を備え、また前記スロートセクショ ンは前記空洞に脱着自在に挿入される請求項１のガス化装置。 ７． 前記マニホールドは前記スロート開口部を囲む請求項１のガス化装置。 ８． 燃焼チャンバーの床部に位置決めして、ガス化装置の燃焼チャンバーと槽 セクションとの間を連通させるガス化装置の燃焼チャンバー用スロート組立体で あって、 ａ） 液体冷却剤を受容する環状冷却マニホールドと、 ｂ） 冷却チャネルを形成するＵ形部分を備え、冷却剤を前記マニホールド から受容するために一端を前記マニホールドへ接合させる複数のパイプとから構 成され、 ｃ） 前記パイプは、前記Ｕ形部分から延び、かつ前記槽セクションへ向け られる開放排出端部を有し、また前記パイプは、耐火物材料用の骨組を形成し、 かつ前記燃焼チャンバーと前記槽セクションとの間を連通するスロート開口部を 形成することを特徴とするスロート組立体。 ９． 前記パイプの開放排出端部は、耐火物材料が前記パイプの窪み部分で支持 されて、スラグがスロートから槽セクション中に分離するのを助長するスラグ滴 下部分を形成できるように、前記パイプの前記入口端部へ向けて窪んでいる請求 項８のスロート組立体。 １０． 前記パイプは前記スロート開口部の形成を助けるように、前記マニホー ルドの周りに配置される請求項８のスロート組立体。 １１． 前記マニホールドは前記スロート開口部を囲んでいる請求項８のスロー ト組立体。 【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年６月２０日 【補正内容】 補正明細書（３４条補正） スロートには、ほぼ垂直配置で位置決めされるのが好ましい中心軸が含まれる。 物理的に言って、スロートセクション３１は、高級鋼などから通常成る導管ま たはパイプ３２の内部骨組から構成される。好ましい実施形態においてパイプは 、外方へ放射状に広がるセグメント３３がスロート垂直開口部２１の周りに等し い間隔で離間され、また対応する離れた端部または入口端部３４においてマニホ ールド３６へ接続される。マニホールドは、導管３７により冷却水の加圧源４２ へ連通され、スロート耐火物の内部に埋め込まれるか、またはその外部へ取り付 けられる。 各パイプセクション３２には、スロート開口部２１の中心軸とほぼ平行に位置 する内部垂直構成部材３３が含まれる。前記パイプセクション３２それぞれの上 部は、角度を付けて曲げられて、ガス化装置床部１９と隣接する冷却チャネルを 形成できる。冷却チャネルの第３のセクションは、下方に延びて、排出パイプ３ ８で終端する。 上述したように、排出パイプ３８の各セグメント３３は、好ましくは、冷却剤 としての水を循環し、加熱された冷却剤を水槽２６に直接流入させるように配置 される。しかしながら、この水流は、脱スラグ操作の期間中、およびガス生成操 作段階の期間中、過大ではないが適切なレベルの水が水槽２６内で維持されるよ うに監視される必要がある。 冷却水は、パイプ骨組を通過した後に、好ましくはパイプ３８を通して水槽２ ６に排出される。しかしながら代わりに、パイプ骨組から流出する高温水を、急 冷リング２７へ導入し、ついでそこから、浸漬チューブ２４の壁に対して送水す ることもできよう。 スロートセクション３１の内部パイプ骨組３２は、ウエブ３９又は羽根板で固 定されている。これらはパイプの外部表面にパイプの長さ方向に延びるように取 り付けられ、隣接するパイプセクションを互いに溶接して複合構成部材を形成い ている。 スロートセクション３１の耐熱性の環状部または本体部は、 補正請求の範囲（ＩＩ） １． 合成ガスを含む炭質燃料混合物を部分酸化するガス化装置であって、 ａ） 床部を有し、炭質燃料混合物が流入して部分的に酸化される燃焼チャ ンバーと、 ｂ） 液体冷却剤を保持する、前記燃焼チャンバーの床部の下側にある槽セ クションと、 ｃ） スロート開口部を有する、チャンバーの床部におけるスロートセクシ ョンであって、そのスロート開口部を通して、前記燃焼チャンバーが前記槽セク ションと連通して、前記部分酸化の生成物を前記燃焼チャンバーから前記槽セク ションに導通させるようにしたスロートセクションと、 から構成され、 ｄ） 前記スロートセクションは、 １） 前記床部と液体冷却剤を受容する前記槽セクションとの間にある 壁に埋め込まれるマニホールドと、 ２） 一端を前記マニホールドの壁に接合させて、前記マニホールドか ら冷却剤を受容する複数のパイプであって、そのパイプは、前記燃焼チャンバー の床部に隣接する冷却チャネルを形成するＵ形部分および前記槽セクションへ向 けられる開放排出端部を有する複数のパイプと、 を備えることを特徴とするガス化装置。 ２． 前記スロートセクションと前記槽セクションとの間にある急冷リングと、 前記急冷リングから前記槽セクションへ向けて延びる浸漬チューブとを備え、前 記パイプの開放排出端部は、冷却剤を前記浸漬チューブへ向けて直接排出するよ うに配置されている請求項１のガス化装置。 ３． 前記スロートセクションと前記槽セクションとの間にある急冷リングと、 前記急冷リングから前記槽セクションへ向けて延びる浸漬チューブとを備え、前 記パイプの開放排出端部は、冷却剤を前記急冷リングに流入するように配置され ている請求項１のガス化装置。 ４． 前記パイプは、耐火物材料用の骨組を形成し、かつ前記スロート開口部を 形成するように、前記マニホールドの周りに配置される請求項１のガス化装置。 ５． 前記スロート開口部は軸を有し、また前記パイプのＵ形部分は、前記スロ ート開口部の軸にほぼ平行な対向パイプを備える請求項１のガス化装置。 ６． 前記燃焼チャンバーは前記床部に空洞を備え、また前記スロートセクショ ンは前記空洞に脱着自在に挿入される請求項１のガス化装置。 ７． 前記マニホールドは前記スロート開口部を囲む請求項１のガス化装置。 ８． 燃焼チャンバーの床部に位置決めして、ガス化装置の燃焼チャンバーと槽 セクションとの間を連通させるガス化装置の燃焼チャンバー用スロート組立体で あって、 ａ） 液体冷却剤を受容する環状冷却マニホールドと、 ｂ） 冷却チャネルを形成するＵ形部分を備え、冷却剤を前記マニホールド から受容するために一端を前記マニホールドヘ接合させる複数のパイプとから構 成され、 ｃ） 前記パイプは、前記Ｕ形部分から延び、かつ前記槽セクションへ向け られる開放排出端部を有し、また前記パイプは、耐火物材料用の骨組を形成し、 かつ前記燃焼チャンバーと前記槽セクションとの間を連通するスロート開口部を 形成することを特徴とするスロート組立体。 ９． 前記パイプの開放排出端部は、耐火物材料が前記パイプの窪み部分で支持 されて、スラグがスロートから槽セクション中に分離するのを助長するスラグ滴 下部分を形成できるように、前記パイプの前記入口端部へ向けて窪んでいる請求 項８のスロート組立体。 １０． 前記パイプは前記スロート開口部の形成を助けるように、前記マニホー ルドの周りに配置される請求項８のスロート組立体。 １１． 前記マニホールドは前記スロート開口部を囲んでいる請求項８のスロー ト組立体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｆ２３Ｊ 1/02 6908−3Ｋ Ｆ２３Ｊ 1/02 Ｚ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，Ｎ Ｌ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ファルセッティ，ジェイムズ・サミュエル アメリカ合衆国 06812 コネチカット 州・ニュー フェアフィールド・ヴァレリ ー レイン・３ (72)発明者 ウルフェンバーガー，ジェイムズ・ケネス アメリカ合衆国 90503 カリフォルニア 州・トレンス・オーシャン アヴェニュ・ 21413 (72)発明者 ヴォン，ディン−クーン アメリカ合衆国 77627 テキサス州・ネ ダーランド・サウス 17ティエイチ スト リート・1419

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 高温雰囲気において炭質燃料混合物を部分酸化して、合成ガスを含む高温 流出物を生成するガス化装置において、該ガス化装置は 炭質燃料混合物が流入して部分的に酸化される燃焼チャンバーと、 液体冷却剤を保持する、前記ガス化装置内の槽と、 前記ガス化装置に対してほぼ垂直に配設されるアクセスを有し、前記燃焼チャ ンバーを前記槽へ連通させて、前記部分燃焼の高温生成物を前記液体冷却剤中に 導通する、前記ガス化装置内のスロートとからなり、 前記スロートは、液体冷却剤の源と連通する内部冷却システムを備えるもので あり、 かつ前記液体冷却剤を前記冷却システムを通して循環させる手段とを具備する ガス化装置。 ２． 前記液体冷却剤を循環する前記手段は、耐熱性耐火物材料内に埋め込まれ る配管ネットワークを備える請求項１のガス化装置。 ３． 前記液体冷却剤循環手段は、耐火物材料内に埋め込まれる配管ネットワー クを備え、また液体冷却剤の前記源と係合および連通する少なくとも１つの入口 を有する請求項２のガス化装置。 ４． 前記液体冷却剤を循環する前記手段は、複数の個別のパイプセクションを 備え、各セクションは、液体冷却剤の前記源と連通する液体冷却剤入口と、およ び冷却剤排出出口とを有する請求項３のガス化装置。 ５． 前記複数の個別のパイプセクション入口それぞれは、共通のマニホールド と連通する請求項４のガス化装置。 ６． 前記複数の前記個別のパイプセクションのそれぞれは、前記スロートの軸 とほぼ平行に整合される、ほぼ垂直のセグメントを備える請求項５のガス化装置 。 ７． 前記配管骨組は、前記スロートの軸と直角をなす平面に位置する一連のパ イプコイルを備える請求項２のガス化装置。 ８． 前記共通のマニホールドは前記耐火物材料内に埋め込まれる請求項２のガ ス化装置。 ９． 前記共通のマニホールドは、前記耐火物材料の外部に位置決めされる請求 項４のガス化装置。 １０． 前記液体冷却剤源における前記液体冷却剤は水である請求項１のガス化 装置。 １１． 前記燃焼チャンバーは、内部に空洞を有する耐火物内張りを備え、また 前記スロートは、前記空洞に脱着自在に挿入される請求項１のガス化装置。 １２． 前記液体冷却剤を循環する前記手段は、液体冷却剤を前記槽中に排出す るように位置決めされる請求項１のガス化装置。 １３． ガス化装置内で高温雰囲気において炭質燃料混合物を部分酸化して、合 成ガスを含む高温流出物を生成する方法において、 炭質燃料混合物が流入して部分的に酸化される燃焼チャンバーを使用する段階 と、 前記ガス化装置内で液体冷却剤の槽を使用する段階と、 前記ガス化装置に対してほぼ垂直に配設されるアクセスを有するスロートを、 前記ガス化装置内で位置決めする段階と、 前記部分燃焼の高温生成物を、前記燃焼チャンバーから前記液体冷却剤中に導 通する段階と、 液体冷却剤の源と連通する内部冷却システムを前記スロート内で使用する段階 と、および 前記液体冷却剤を前記冷却システムを通して循環する段階とから構成される 方法。 １４． 前記循環段階は、前記液体冷却剤用の配管ネットワークを耐熱性耐火物 材料内に埋め込む段階を含む請求項１３のガス化方法。