JPH0995685A - 気流層ガス化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スラグ塊や異物をスラグ冷却部から系外に排
出する気流層ガス化装置を提供する。 【解決手段】 粉砕機１２の回転刃１３の中心部の上部
にスラグ塊や異物を排出するフラッパー２６を設置し、
固定刃１４は回転刃１３の粉砕回転方向部分にのみ設置
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は石炭に代表される微
粉固体炭素質原料の気流層方式のガス化装置に係り、特
にガス化部で発生した溶融スラグを安定に系外に排出さ
せるガス化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、石炭等の固体炭素原料をガス化す
る炉には、固定層、流動層、気流層等の各方式が種々提
案されている。これらの方式の中で、気流層は原料を微
粉にして酸素、空気などの酸化剤と共に原料灰の融点以
上の温度（約１３００〜１６５０℃）の炉内に供給して
ガス化させるため、他の方式に比較しガス化効率が高
い、適用炭種が広い、環境適合性が優れているなどの特
徴を有しており、合成ガス、複合発電、燃料電池等の燃
料および原料製造に適しているので、国内外で開発が進
められている。

【０００３】図４に従来の気流層ガス化装置の系統図を
示す。石炭に代表される微粉固体原料７ａ，７ｂを、酸
素、空気および水蒸気等の酸化剤８ａ、８ｂと共にバー
ナ６ａ、６ｂから原料の灰の溶融温度以上の温度に保持
されたガス化炉１のガス化部３に投入し、原料の可燃分
を水素（Ｈ₂）および一酸化炭素（ＣＯ）に富むガス
に、原料の灰分をスラグに変換する。スラグタップ９か
ら流下する溶融スラグ３２は、下方に位置するスラグ冷
却部４内の空間部１１を経て冷却水５に落下するので、
スラグ表面と内部に温度差が生じて熱応力が発生し、冷
却水５中で２〜５ｍｍ程度の大きさに水砕される。しか
し、水砕されなかった５ｍｍ以上のスラグは、冷却水５
が貯められた水槽中に設けてある複数の回転刃１３と固
定刃１４とからなる粉砕機１２で５ｍｍ以下に粉砕され
る。粉砕されたスラグは、他の微細なスラグと共に配管
１５からバルブ１６を経てスラグホッパー１７に導入さ
れた後、系外に排出される。また、スラグ冷却部４には
スラグタップ９に噴出方向が向けられたバーナ１０が設
置されている場合があるが、これはスラグタップ９を加
熱してスラグ固化によるスラグタップ９の閉塞を防止し
ている。

【０００４】一方、ガス化反応によって生成したガスは
ガス化部３の上方に位置する、主に輻射伝熱によって熱
を回収する熱回収部２で冷却される。その後生成ガスラ
イン１８を経て図示していない後続の対流伝熱によって
熱を回収する熱回収ボイラ、サイクロン等の脱塵器に至
る。なお、ガス化部３の下部側壁内および熱回収部２の
上部側壁内にはヘッダ１９ａ、１９ｂが設けられ、通常
はボイラ水がボイラ給水ライン２０から供給されて水冷
壁を構成する伝熱管２２を経て排水ライン２１から排出
される。２３はパージガスラインで、伝熱管２２によっ
て囲まれた高圧の内部圧力より若干高くしてパージガス
を空間部２４に供給して、ガス化部３で生成した生成ガ
スが空間部２４に流入するのを防止している。

【０００５】本従来例で示したスラグ粉砕機１２は、実
開平２―９０６４１に示されたものであるが、粉砕され
ない大きなスラグもしくは異物の排出はなく、総て粉砕
する構造になっている。スラグ粉砕器１２は複数個の回
転刃１３と固定刃１４からなる構造となっている。回転
刃１３の形状は回転方向に関係なくストレート状で、固
定刃１４は回転刃１３の直径と同一もしくは直径より大
きく、その形状はストレート状で水平に取り付けられて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ガス化装置を長時間連
続運転している中で、図５で示されるように以下に列挙
するものがスラグ冷却部４の冷却水５中へ落下し、粉砕
機１２で粉砕されず動力が大きくなってトリップ、もし
くは回転刃１３の変形、破損および配管１５の閉塞等に
よって装置が停止する問題が生じる。 １）スラグタップ９下方の周囲に溶融スラグ３２が固化
してきて氷柱状スラグ３２ａとして成長し、大きく成長
したものはスラグ塊３２ｃとして落下する。 ２）冷却水５の水面上の周壁に付着したスラグ３２ｂが
大きなスラグ塊３２ｃとなって落下する。 ３）一時的にスラグタップ温度が低下し溶融スラグの排
出が難しくなり、スラグタップ上に溶融スラグ３２が堆
積する。この堆積した大量のスラグが急激にスラグタッ
プ９から大きなスラグ塊３２ｃとなって流出落下する。 ４）ガス化装置の部品、例えば耐火構造物、金属等の異
物が落下する。 本発明の目的は、上記の粉砕されないスラグ塊や異物を
除去して系外に排出する気流層ガス化装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、微粉固体原
料の灰分の溶融温度以上に保持されかつ該原料の可燃分
を一酸化炭素および水素に富む生成ガスに、前記原料の
灰分をスラグにそれぞれ変換するガス化部、前記ガス化
部の下方に位置し該ガス化部からスラグタップを経て流
下するスラグを冷却水により水砕するスラグ冷却部とを
含んで構成され、前記スラグ冷却部には回転刃と固定刃
からなるスラグ塊の粉砕機を設けたガス化装置におい
て、前記粉砕機は回転方向を逆転可能とする制御器を備
え、前記回転刃の中心部の上部にスラグ塊もしくは異物
を排出するフラッパーを設置し、前記回転刃の下部でか
つ前記フラッパーから排出する側を除いた粉砕回転方向
部分に前記固定刃を設置することで達成される。

【０００８】

【発明の実施の形態】上記構成によれば、スラグ冷却部
の水槽内に設けてあるスラグ粉砕機の側面にスラグ塊お
よび異物の排出用フラッパーを備えてあるため、ガス化
炉、スラグタップおよび水槽の周壁部などから落下した
粉砕されないスラグ塊もしくは異物は、スラグ粉砕機の
回転刃と固定刃の間に噛み込まれ、粉砕機の動力が異常
に高くなると、一時的に回転方向を逆転させ、噛み込ま
れたスラグ塊もしくは異物は、再び回転刃に乗ってフラ
ッパー側に移動させられる。フラッパー側には固定刃が
ないためスラグ塊もしくは異物が直接にフラッパーから
排出される。その後、粉砕機を正転させて運転すれば、
スラグを効率的に粉砕することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明の実施例を示す気流層ガス化装置の系
統図であり、図２は図１のスラグ塊等の排出部分の拡大
断面図であり、また図３は図２の正面図である。図１に
おいて、図４と同じ符号は図４に示した部分と同一の対
象で同じ機能を有するものである。スラグ冷却部４内に
設置された粉砕機１２は、回転刃１３と固定刃１４を有
し、図３で示すように各々複数個で構成されていて、固
定刃１４は回転刃１３の下部に設置してある。回転刃１
３の周囲にはハウジング２５が備えられ、粉砕機１２で
粉砕されないスラグ塊もしくは異物を排出するフラッパ
ー２６は、回転刃１３の中心部もしくは粉砕側の回転軸
５７の外径の上部に設置してある。フラッパー２６は上
部のロート２７に固定され、蝶番２８で開閉を行うよう
構成している。ここでは図示していないが、フラッパー
２６は複数個の板で構成されていてもよい。フラッパー
２６の裏側にはスラグ塊もしくは異物の排出口２９、バ
ルブ３０およびスラグ塊もしくは異物を貯めるホッパー
３１が具備されている。固定刃１４は、回転刃１３の中
心から回転方向部分に設置する。すなわち、フラッパー
２６から排出される側の部分には設置しない。また、破
砕機１２の回転刃１３の回転方向（イ）は、図示しては
いないが正転、逆転を可能とする制御器が備えられてい
る。

【００１０】スラグ冷却部４の冷却水５中で水砕されな
かったスラグは、粉砕機１２の固定刃１４上に落下し、
回転刃１３と固定刃１４で効率的に粉砕される。なお、
フラッパー２６は自重で垂れ下がっているが、回転刃１
３の回転によって水槽中の水の流れが回転方向に流れる
ため、図２に示すようにフラッパー２６の位置が（ニ）
のようになっている。そのため、水槽中に落下したスラ
グはロート２７およびフラッパー２６の垂れ下がり面に
沿って粉砕機１２の粉砕部分へ効率的に導かれ粉砕され
る。一方、図５に示したスラグタップ９下部の孔周壁部
に成長した氷柱状のスラグ３２ａおよび水槽の水面上の
周壁に付着したスラグ３２ｂ等のスラグ塊もしくは異物
（例えば耐火材）は粉砕機１２の回転方向（イ）側に寄
せられて回転刃１３と固定刃１４の間で噛み込まれて粉
砕動力が異常に高くなる。この場合、異常動力を検知し
て回転方向を一時的に逆回転させてスラグ塊もしくは異
物を回転刃１３上に乗せてフラッパー２６の方向へ移動
させる。その場合には、図２に示すようにフラッパー２
６の状態は粉砕機１２の逆転方向に水が流れるため、フ
ラッパー２６は図２の一点鎖線（ハ）で示すように少し
開いている。フラッパー２６側には、図２に示すように
固定刃１４がないためスラグ塊もしくは異物がスムーズ
に流れて効率的に排出される。その後、直ちに粉砕機１
２の回転方向は正転の方向に変更し、スラグを効率的に
粉砕する。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、粉砕されないスラグ塊
もしくは異物をスラグ冷却部から効率的に排出すること
ができ、ガス化装置を長期間安定に連続運転することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す気流層式ガス化炉
の系統図である。

【図２】図１のスラグ塊等の排出部分の拡大断面図であ
る。

【図３】図２の正面図である。

【図４】従来の気流層石炭ガス化装置の系統図である。

【図５】図４のスラグ冷却部における溶融スラグの付着
状況を示した図である。

【符号の説明】

１：ガス化炉 ２：熱回収部 ３：ガス化部 ４：スラグ冷却部 ５：冷却水 ６ａ、６ｂ：バー
ナ ７ａ、７ｂ：原料 ８ａ、８ｂ：酸化
剤 ９：スラグタップ １０：バーナ １１：空間部 １２：粉砕機 １３：回転刃 １４：固定刃 １５：配管 １６：バルブ １７：スラグロックホッパ １８：生成ガスラ
イン １９ａ、１９ｂ：ヘッダ ２０：ボイラ給水
ライン ２１：排水ライン ２２：伝熱管 ２３：パージガスライン ２４：空間部 ２５：ハウジング ２６：フラッパー ２７：ロート ２８：蝶番 ２９：排出口 ３０：バルブ ３１：ホッパー ３２：溶融スラグ ３２ａ、３２ｂ：スラグ ３２ｃ：スラグ塊 ３３：回転軸

フロントページの続き (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 (72)発明者 渡部 芳樹 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微粉固体原料の灰分の溶融温度以上に保
   持されかつ該原料の可燃分を一酸化炭素および水素に富
   む生成ガスに、前記原料の灰分をスラグにそれぞれ変換
   するガス化部、前記ガス化部の下方に位置し該ガス化部
   からスラグタップを経て流下するスラグを冷却水により
   水砕するスラグ冷却部とを含んで構成され、前記スラグ
   冷却部には回転刃と固定刃からなるスラグ塊の粉砕機を
   設けたガス化装置において、前記粉砕機は回転方向を逆
   転可能とする制御器を備え、前記回転刃の中心部の上部
   にスラグ塊もしくは異物を排出するフラッパーを設置
   し、前記回転刃の下部でかつ前記フラッパーから排出す
   る側を除いた粉砕回転方向部分に前記固定刃を設置する
   ことを特徴とする気流層ガス化装置。