JPS5839467B2 - 石炭のガス化プラント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は石炭ガス化プラントに関する。

更に詳細には本発明は石炭又は他の含炭素燃料をコラム
様のガス化容器の頂部の中へ導入し、羽目を経て燃料床
（ｆｕｅｌ ｂｅｄ ）の中へ導かれるガス（例えば酸
素及び水蒸気）によって高温高圧下にガス化する態様の
石炭のスラグ化ガス化器プラント（ｃｏａｌ ｓｌａｇ
ｇｉｎｇ ｇａｓｉｆｉｅｒ ｐｌａｎｔｓ ）に関す
るものである。

残留物としての成分を溶融状のスラグ及び鉄分としてガ
ス化器の炉床内に集め、この炉床から該炉床内のスラグ
タップ（溶灰）の出口即ちオリフィスを経て下方へ定期
的に排出させ〔通常はスラグ−タッピング（ｓｌａｇ−
ｔａｐｐｉｎｇ）（溶灰取出法）として知られている〕
、冷却室容器内の水の中へ落す。

溶灰取出オリフィス（ｓｌａｇｔａｐ ｏｒｉｆｉｃｅ
）（７）−下方に位置するバーナからの有熱の・燃焼生
成物を溶灰オリフィスの上方に導きスラグと鉄分との貯
留物を炉床内に維持する方式により溶融したスラグと鉄
分との貯留物を炉床内に通常は保持する。

溶融したスラグと鉄分との取出はバーナ出口の停止又は
縮少化及び冷却室内の圧力の減少化により遂行され及び
制（財）される。

該冷却室内の圧力減少化は換気系を経て通風を制御する
ことにより行われ、該通風の制（財）は冷却室とガス化
器との間に圧力差を生せしめることで遂行される。

米国政府は米国エネルギー研究間発局（ＵＳＥｎｅｒｇ
ｙ Ｒｅ５ｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎ
ｔ Ａｄ−ｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ）により査定さ
れた主契約ＡＥ（４９−１８）−２０１２の下でのブリ
ティッシュガスコーポレーション（Ｂｒｉｔｉｓｈ
Ｇａｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）及びコンチネンタ
ルオイルコンパー（Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ Ｏｉｌ
Ｃｏｍｐａｎｙ ）との間の１９７７年６月２日付の下
請は契約にもとづき本発明における諸権利を保有するも
のである。

石炭のスラグ化ガス化器プラントの諸例は英連邦特許明
細書第９７７１２２号及びガスカランシルリサーチ コ
ミュニケーション（Ｔｈｅ Ｇａ５Ｃｏｕｎｃｉｌ Ｒ
ｅ５ｅａｒｃｈ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ）Ｎｏ
’５ＧＣ５０及びＧＣ１１２に開示された諸例に該当す
る。

ガス化器を操作する際に溶灰接触部と炉床とは溶融状の
スラグと鉄分とにより侵略的腐食と熱的攻撃とを受ける
。

溶灰取出操作及びスラグ保持操作の際のスラグ及び鉄分
の高温と流動性とは溶成の受器材料及び溶成が直接触れ
る炉床域を腐食と熱的攻撃とに供する要因をなすもので
ある。

本出願人の出願性である英連邦特許願１９７６年第１１
４４５号明細書はスラグ化ガス化器を開示しているけれ
ども該明細書においてスラグ取出オリフィス（ｓｌａｇ
ｒｅｍｏｖａｌ ｏｒｉｆｉｃｅｓ ）はガス化器
炉床内の中央部に位置しており、該ガス化器炉床は取外
し可能の環状炉床要素から戊り、この環状炉床要素は溶
成取出オリフィス（ｓｌａｇｔａｐ ｅｒｉｆｉｃｅ）
の上方部及び周囲部に対し寸法的に適合するように位置
していて高度の熱良導性をもつ物質の固体塊を具えてお
り、又該環状炉床要素は該固体塊を貫通して循環する冷
却液をみちびく一体的な通路を有すると共に該固体塊の
外側部と該一体的通路とを連結させる入口及び出口を有
する。

本発明θつ目的はスラグ化ガス化器に具えられる改良さ
れた炉床配置（ｈｅａｒｔｈ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ
）の提供にある。

本発明に従えばガス化器；該ガス化器内で石炭をガス化
するために該ガス化器中へ石炭を導入する手段；ガス化
器内で石炭をガス化させる酸素と水蒸気とを該ガス化器
へ導入する手段；及びガス化器からスラグを取出すため
に炉床の中央部に位置してスラグ取出オリフィスを有す
る液体冷却方式の溶灰取出要素を具えた炉床であってガ
ス化器の底部に位置する該炉床を有するスラグ化ガス化
器において、該炉床は液体冷却方式の取外し可能の環状
炉床要素を更に具え、この環状炉床要素は上記の容灰取
出要素の上に位置していて該溶灰取出要素の開口部と該
環状炉床要素の開口部とがこれらの開口部経由のスラグ
排出のために垂直な一線上にある。

本発明において環状炉床要素は溶灰取出要素の上に存在
しているものであって両者の相互接触表面（複）の間に
結合部（Ｊｏｉｎｔ）を形成させること、及びこの結合
部の上に密封部（ｓｅａｌ）を設けて相互接触表面（複
）間への溶融スラグの進入を防止するために該炉床要素
はその開口部の下部域において下方へ伸びる部分を具え
るように造られることが好適である。

該下方へ伸びる部分は環状のくちばし形又はくちびる形
の伸長部の形状をなし、この伸長部の外側周辺表面は溶
灰取出口０内側周辺表面と合致することによって両表面
が密封接触を保つようにすることが便利である。

環状炉床要素及び溶灰取出要素の対腐食抵抗性は設計上
の臨界的諸要因に依存する。

該臨界的諸要因には熱的攻撃に曝される表面に関して使
用材料の熱伝導度、その金属材質の形状と寸法、オリフ
ィスの寸法と形状、及び冷却媒体通路の寸法、長さ並び
に位置及びその他の要因が含まれる。

環状炉床要素及び溶灰取出要素の設計に際し冷却液の量
と流速とが又重要な要因である。

というのは許容され得る表面温度の保持のために曝露表
面は有効に冷却されねばならないからである。

けれども他面において炉床から過量の熱が奪われないこ
とも重要である。

典型的には冷却液通路の壁の温度を恒常に保つための冷
却液流速は６．０９６〜９．１４４ｍ／秒（２０〜３０
ｆｔ／５ｅｃ）の程度である。

好ましくは溶灰取出要素及び環状炉床要素は銅又は銅と
他金属との合金で造られる。

又好ましくは冷却媒体通路はら旋状でその回旋は環状炉
床要素と溶灰取出要素との曝露表面の少くとも周囲及び
近傍に伸びている。

冷却媒体通路はら旋状に巻いた形状の金属管で造られ、
その端部（複）は周辺金属材質部品Ｕ）外方へ延びて入
口と出口とを提供することが便利である。

炉床要素の最頂部の環状表面は凹んだ形状をなし、その
内側周辺壁は表面にら旋を有し、その形状は溶灰取出開
口部の内側形状と合致する放散形（末広形）又は収れん
形の漏斗を決定することが好適である。

通常の場合には環状炉床要素を取巻く炉床域は下方へ向
って傾斜しており、耐火材の床を有し、この床の中に液
体冷却導管を具えている。

けれども例えば傾斜をもつ炉床が耐火れんがの部分的に
重なり合った環状の多層によって内張すされるか又は追
加的に造成されている場合には環状炉床要素は該耐火れ
んがの最低部（最下部）の環状層によって蔽われていて
もよく、この最下環状層はそれを支える液体冷却式炉床
要素との相互接触により便利に冷却され得る。

以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

まず第１図について本発明のガス化器は耐火れんがで内
張すされた加圧式ガス化室１０を有し、このガス化室１
０に対しロック（止め）ホッパ１２から石炭を送給し回
転可能の分散機１４により石炭を分散させる。

羽目１６を経て燃料床（図示せず）０）中へ酸素と水蒸
気とを導入し石炭のガス化を促進させる。

ガス化器の使用により貯留する溶融スラグは傾斜炉床１
８の上に集まり、定期的にスラグ出口即ちスラグタップ
（溶固取出口）２０を経て水溜め２２の中へ落下する。

水溜め２２は急冷室２４内にあり、この急冷室２４でス
ラグは乱流水域中で急冷される。

乱流水は有孔管形リング２６から供給される。

次にスラグは濃厚な小粒状フリットの形で急冷水の一部
を伴ったままバルブ３０の操作によりロックホッパ２８
へ移送される。

フリットはロックホッパ２８から作動コンベヤ３２上へ
排出される。

送水口３４を経て急冷リング２６へ供給される水はその
一部が急冷室２４からの排水口３６及びスラグロックホ
ッパ２８からの排水口３８の夫々を経てポンプ及び済過
器処理により再循環する水であってもよい。

スラグタップ２０を取巻く炉床域は環状炉床要素４０を
具える。

第２図を参照すると急冷室２４は中間物即ち取外し可能
めサンドイッチ型フランジアセムブリ（ｓａｎｄｗｉｃ
ｈ ｆｌａｎｇｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ）４１を介して
ガス化室１０の底部へ気密を保って固定されている。

該フランジアセムブリ４１は円筒状鋼製はめ管（スリー
ブ）４２の下端に溶接された厚形鋼製フランジ４４及び
該スリーブ４２の上端に溶接された鋼製環状ブロック４
６を有する該円筒状鋼製スリーブ４２から成る。

スラグタップ２０はボルト４７によりブロック４６で支
持される。

冷却水を送水管５２及び排水管５４を経てスラグタップ
２０内に設けられている旋水路５１へ送給する。

送水管５２と排水管５４との外部への夫々Ｑつ連結部５
６．５８はフランジ４４を貫通している。

環状炉床要素４０はスラグタップ要素２０及び環状ブロ
ック４６ｏ）頂部上に支持される。

冷却水は、送水管６８及び排水管６９を通り鋳造体６６
内に設けられたら旋水路６γ（複）に対しても送給され
る。

送水及び排水管６８．６９の外部への連結部も又フラン
ジ４４を貫通する。

スラグタップ要素２０の直下に該要素のおよそ中央部の
オリフィスと同心的にノズル混合リングバーナ（ｎｏｚ
ｚｌｅ−ｍｉｘ ｒｉｎｇ ｂｕｒｎｅｒ ） ６０を
固定し、リングバーナ６０へ空気及び（又は）酸素並び
にガスを供給する管（複）６１の最終連結部（図示せず
）はフランジ４４内にある。

好ましくは、フランジアセムブリ４１はガス化室の基部
にあるフランジに向って急冷室のフランジをひき上げて
しめつＩ−ｊるボルト（複）（図示せず）によって気密
を保ちながら固定され、かようにしてアセムブリ４１の
フランジ４４を締めつける（第１図参照）。

このように配置すれば、ボルトを外してガス化器から急
冷室を取外し、サンドインチ型フランジアセンブリ４１
を取外すことによってバーナ６０、スラグタップ２０及
び環状炉床要素を容易に取外すことができる。

炉床要素４０の下表面と溶灰取出要素（スラグタップ）
２０の上表面とを相互接触させるものは該両者間の結合
部６９である。

この結合部を通る溶融スラグの滲み出しによってひき起
される損傷を防止するために炉床要素４０は下方向へ伸
びる環状くち１よし部７０を形成し、この外部周辺表面
）まスラグタップ開口部の傾斜面７１に対応する。

このようにしてくちばし部７０は傾斜面７１と相互接触
を保つ。

この配置は上記の結合部の界面に対し有効な密封を達成
する。

既述の本発明の好適態様において炉床要素開口部７２の
ら旋をもつ表面は下方へ収れんする形状のものであるこ
とが示されたけれども、或場合には下方へ放散する形状
のものであってもよく、この形状を採用した場合にはガ
ス化器の導水路の中で起る乱流から、及びスラグの鉄分
め洗去の可能性からスラグタップ要素２０を有効に防護
するのみならず、生成する泡を破壊すると同時にバーナ
とスラグ貯留場（ｓｌａｇｐｏｏｌ ）との相互作用に
対し脈動的効果（ｐｕｌｓｉｎｇ）を与えるものである
。

【図面の簡単な説明】

添付図拵の第１図は本発明に従う炉床配置を有する固定
床スラグ化ガス化器の縦方向の断面を表す一般的な立面
図であり、第２図は第１図に示された環状炉床配置の縦
方向の断面を表す拡大立面図である。 １０・・・加圧式ガス化室、１２・・・止めホッパ、１
４・・・分散機、１６・・・羽口、１８・・・傾斜炉床
、２０・・・スラグタップ（溶成取出口）、２２・・・
水溜め、２４・・・急冷室、２６・・・有孔管形リング
、２８・・・止めホッパ、３０・・・バルブ、３２・・
・作動コンベヤ、３４・・・送水口、３６・・・排水口
、３８・・・排水口、４０・・・環状炉床要素、４１・
・・サンドインチ型フランジアセムブリ、４２・・・は
め管、４４・・・フランジ、４６・・・環状ブロック、
４７・・・ボルト、５１・・・ら導水路、５２・・・送
水管、５４・・・排水管、５６・・・連結部、５８・・
・連結部、６０・・・リングバーナ、６１・・・空気、
酸素、ガス供給管、６７・・・ら勝放水路、６８・・・
送水管、６９・・・排水管、７０・・・環状くちばし部
、７１・・・傾斜面、７２・・・炉床要素開口部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガス化器；該ガス化器内で石炭をガス化するために
   該ガス化器中へ石炭を導入する手段；ガス化器内で石炭
   をガス化させる酸素と水蒸気とを該ガス化器へ導入する
   手段；及びガス化器からスラグを取出すため（こ炉床の
   中央部ｌこ位置してスラグ取出オリフィスを有する液体
   冷却方式の溶成取出要素を具えた炉床であってガス化器
   の底部に位置する該炉床から成る石炭のスラグ化ガス化
   器において、該炉床が液体冷却方式の取外し可能の環状
   炉床要素を更に具え、この環状炉床要素は上記の溶成取
   出要素の上に位置していて該溶成取出要素の開口部と該
   環状炉床要素の開口部とがこれらの開口部経由のスラグ
   排出のために垂直な一線上にあることを特徴とする前記
   り石炭のスラグ化ガス化器。 ２ 環状炉床要素が溶成取出要素の上に位置して両者の
   相互接触表面が結合部を形成しており、又該炉床要素は
   該両者間への溶融スラグの進入を防止するため上記の結
   合部を密封する目的で該炉床要素開口部の下方域の所で
   下方向へ伸びる部分を有するように造られている特許請
   求の範囲第１項に記載の石炭スラグ化ガス化器。 ３ 下方向へ伸びる部分が環状くちばし形又はくちびる
   形伸長をなしておりその外側周辺表同は溶灰取出開口部
   の内側周辺表面と合致し、かようにして両者間に密封接
   触が保たれる特許請求の範囲第２項に記載の石炭のスラ
   グ化ガス化器。