JPS5846237B2 - 粉末状燃料ガス化設備の運転法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、粉末状燃料ガス化設備の運転法に関し、更に
詳細に云えば、事故時におけるこの種の設備の技術的安
全性を向上する方法に関する。

合成ガス、環元ガス、加熱ガスおよび都市ガスを周体燃
料から製造する技術では、粉末状燃料を部分的に酸化し
てガス化する方法が、有利な解決法として導入されてい
る。

この種の方法では、粉末状燃料を、自由酸素を含む酸化
剤（以后、「ガス化剤」と呼ぶ）を用いて、正常圧また
は高圧において、例えば、１，２００〜１，６００℃の
温度範囲で燃焼反応により置換して、ＣＯおよびＨ２を
発生させる。

置換反応は、空の反応室内で行わへ燃料あるいは燃料か
ら発生するガスの高温反応室内滞留時間は、０．５〜１
０秒のオーダである。

ガス化剤は、一般に、工業用酸素と水蒸気との混合物で
あり、工業用酸素の割合は、燃料の種類とガスの使用目
的により異なり、６０〜９５％の範囲である。

プロセスの制御、特に、反応室の最適温度の保持は、工
業用酸素と粉末状燃料との比の調整によって行うが、例
えば、酸素・燃料質量比が目標値から１０％外れると、
反応室の温度が同一方向に２００に変化する。

この種のガス化設備の運転においては、燃料供給に擾乱
が生じた場合、特に、粉末状燃料の供給が不測に減少し
た場合、反応室の温度が、設備の技術的安全性がもはや
確保されなくなるような高温に上昇すると云う危険性が
存在する。

粉末状燃料の供給量が減少して、酸素・燃料比が完全燃
焼に必要な化学量的量を越えるかあるいは粉末状燃料の
供給が完全に中断された場合には、かくして過剰になっ
た酸素が、高温の反応室内に発生しているＣＯおよびＨ
２と短時間のうちに反応することになる。

酸素の供給が、上記の如き段階が終了するまで、確実に
阻止されない場合には、反応室の温度は再び降下するが
、未反応の自由酸素が、数秒以内に、高温の反応室から
後続の発生ガス冷却・調製装置内に侵入し、その結果、
該装置内に、酸素と可燃性の水素含有ガスとの爆発性混
合物が生成し、重大な爆発が生起されると云う危険性が
存在する。

この種の危険な状態を防止するために、この種の粉末状
燃料ガス化設備には、粉末状燃料供給量が所定値を下回
った場合、酸素供給量が所定値を上回った場合且つまた
反応室の温度が下限値または上限値を越えた場合に特に
、酸素の供給を確実に阻止して設備を安全状態とする自
動式非常遮断装置が設けである。

自動式非常遮断装置には、心性的に、測定値処理機構の
不感時間と酸素阻止弁の閉鎖時間とによって実質的に定
まる不動時間が存在する。

なかんずく、高出力の設備では、上記閉鎖時間は、数秒
の範囲にあり、全不動時間を本質的に決定する。

単位時間に流入する酸素量と正常状態において反応室内
に存在するＣＯ量およびＨ２量との比を十分に小さくし
且つ反応室内で十分な循環を行えば、上記閉鎖時間が長
いにも拘らず、粉末状燃料の供給が突然に止まった場合
にも、酸素侵入に対する十分な安全性が得られる。

しかしながら、このような解決法は、反応器の単位出力
の低下を招き、従って、大寸法の反応器が必要となる。

別の解決法では、反応室を、それぞれ固有の燃料供給系
・ガス化剤供給系を備え相互に独立に運転される多数の
セレクションに分割して、事故時に、１つのセレクショ
ン内に場合によっては存在する未反応酸素を、設備の低
温部分に流入する前に、反応室の別のセレクション内に
発生するガスと反応させるようにしている。

しかしながら、この解決法は、設備費の増大を伴う。

本発明の目的は、反応器への粉末状燃料の供給が擾乱さ
れた場合に、特に、上記供給が突然中断された場合に、
発生ガス冷却・調整装置内への酸素の侵入の危険性を排
除する、粉末状燃料ガス化設備の運転法である。

本発明の課題は、反応器への粉末状燃料の供給が擾乱さ
れた場合に、特に、上記供給が突然中断された場合に、
自動制御酸素担止弁の閉鎖時間極限値を考慮して、発生
ガス冷却・調整装置への酸素の侵入の危険性を排除し、
反応室の高単位負荷を可能にし、高出力の設備に好適な
粉末状燃料ガス化設備の運転法を提供することにある。

設定せる課題は、本発明にもとづき、適切なタンク内に
、流動性良好な補助燃料を反応器の運転圧よりも高い圧
力状態で貯蔵し、上記タンクを正常運転時には自動制御
仕切弁を用いて担止した管路を介して反応器の反応室に
接続し、仕切弁を開いた際には、流動性良好な補助燃料
が、反応室内への酸素または酸素含有ガス化剤の供給個
所にあるいはその近傍に達し得るようにし、反応室への
粉末状燃料の供給が擾乱された際には、自動式非常遮断
装置のレリーズと同時の仕切弁の自動開放によって、タ
ンク内に蓄積した流動性良好な補助燃料が、存在する圧
力差に帰因して、反応器内へ供給されるようにすること
によって、解決される。

反応器内に達した流動性良好な補助燃料は、反応器内の
温度が高温である故、自動遮断操作が完了するまでに反
応室内に後から流入する酸素と反応して、酸素侵入を防
止する。

タンクの圧力、貯蔵容積ならびにタンクと反応室との間
の管路の流動抵抗に関する条件は、本発明にもとづき、
非常遮断装置のレリーズと反応器への酸素供給の完全阻
止との間の時間インターバル内に反応室に供給される流
動性良好な補助燃料の量が、後から流入する酸素の完全
な化合に化学量論的に必要な量よりも多量であるよう、
相互に整合されている。

上記補助燃料の配量に関する特別な要件はない。

本発明に係る解決法では、流動性良好な補助燃料の種類
またはタンクの圧力を公知の態様で選択することによっ
て、タンクと反応室との間の接続管路の横断面積を、該
接続管路内の仕切弁の開放時間が酸素供給管路内の仕切
弁の閉鎖時間よりも短かい場合に適合するような大きさ
とすることができる。

しかしながら、本発明に係る解決法は、上記接続管路内
の仕切弁の開放時間が酸素供給の阻止時間に比して無視
できないような場合にも、有効である。

即ち、慣用の仕切弁の流通特性および非常遮断装置のレ
リーズの瞬間に存在する、タンクと反応室との圧力差の
最大値に対応して、仕切弁が僅かに開いた際にすでに、
補助燃料が、最大流量に比して多量に流れ、能力、酸素
の供給は、逆に、酸素仕切弁が最終位置に達する直前に
、大巾に減少する。

本発明の好ましい実施例では、流動性良好な補助燃料と
して、本ガス化設備で生産せる可燃性で、できる限り高
熱価のガスかまたは外部から得たガス（例えば、天然ガ
ス）を使用する。

本発明の別の実施例では、液体燃料を使用し、該液体燃
料の固有の蒸気圧によっであるいは中性ガスまたは可燃
性ガスによる緩衝作用によって、タンク内に十分な圧力
を確保する。

液体燃料を使用する場合には、雰囲気温度において流動
性が良く且つ樹脂または別の固体沈澱物を形成する傾向
のないような燃料を使用することを推奨する。

上記補助燃料の所要量は設備の生産量に比して極めて少
量であるので、高価値で高価な燃料の使用も経済的に見
て可能である。

設備費（例えば、加熱設備）は余分にかかるが、中油ま
たは重油を使用した場合にも本発明の原理を適用できる
。

更に、本発明にもとづき、非固結性の粉末状固体燃料も
上記補助燃料として使用できる。

この場合には、補助燃料タンクとして、好ましくは反応
器の供給開口よりも高所に配設した、反応器の運転圧よ
りも高圧の中性ガスまたは可燃ガスを充填した容器を使
用する。

この種の容器の構造および作動態様は、空気圧式移送技
術から公知である。

上記目的に使用する微粉燃料は、ガス化原料として使用
する粉末状燃料と同一でよいが、より良好な非固結性を
得るために、補助的調製手段（例えば、篩別け）によっ
て主材料から分離した部分とするか、良好な非固結性を
得るのに特に適切な特殊調製法にもとすき作製すればよ
い。

本発明の適用に際して、正常運転において粉末状燃料を
、如何なる形式で且つ如何なる手段を用いて、ガス化反
応器の１つまたは複数のバーナに供給するかは、末梢的
問題である。

本発明は、有利なことには、粉末状燃料と同時に別の流
動性燃料をガス化反応器に供給して該反応器において自
由酸素を含むガス化剤と反応させてＣＯおよびＨ２含有
ガスを得る場合にも適用できる。

本発明は、特に、粉末状燃料を液体燃料（例えば、燃料
油、タール）中に懸濁させて、ガス化反応器に供給する
場合にも、適用できる。

本発明を、２つの実施例について２つの図面を参照して
説明する。

実施例 １ 粉末状燃料ガス化装置１は、運転圧２．５Ｍｐａにおい
て、能力が粗ガス５０．０００ Ｎｍ” ／ｎあるるよ
うに設計しである。

中性担体ガス、工業用酸素および水蒸気中の濃厚懸濁体
としての粉末状燃料を、反応器ヘッドのバーナ２を介し
て反応室内に導入する。

この場合、３種の流れは、バーナ口から出た直後に反応
室内で混合する。

工業用酸素の所要量は、１４．０００ Ｎｍ３／ｎで、
工業用酸素の純度が９６％の場合、純酸素量１３．４０
０ Ｎｍ” ／ｎまたは３．７ Ｎｍ３／ｓｅｃ、に対
応する。

反応器は、自動式非常遮断装置（第１図の参照数字３）
を装備している。

粉末状燃料量測定装置４によって表示される燃料供給の
擾乱（下限値以下への減少）が発生してから遮断プロセ
スが開始されるまでの不動時間は７秒である。

更に５秒経過すると、バルブ５を介する酸素の供給が完
全に担止される。

不動時間の第１段階において、２６Ｎｍ３の０２が反応
器に流入し、０２仕切の閉鎖時間によって決まる第２段
階において、１５Ｎｍ３の０２（正常平均流量の８０％
）が反応器に流入する設備は、本発明にもとづき、圧力
３．２Ｍｐａのメタン（天然ガス）が貯蔵された高圧容
器６を備えている。

高圧容器は、管路を介して、バーナ２の水蒸気供給スタ
ッドに接続している。

自動式非常遮断装置３によって非常遮断されると、バル
ブ７が開き圧力が平衡状態になるまで、天然ガスが容器
６から反応器１内へ放出される。

天然ガスは、後から流入した自由酸素と反応する。

酸素と化合するのに、最大２０．５ Ｎｍ３が必要であ
る。

残量は、補助冷媒として働く。

ガス化設備の始動前に、容器には、圧縮機８によって、
天然ガスが供給されて所定の圧力とされる。

実施例 ２ 実施例２のガス化反応器では、遮断プロセス時、天然ガ
スの代わりに、非固結性か良好な粉末状褐炭を使用する
。

高圧容器Ｃには、粉末状褐炭１３０ゆが貯蔵されており
、該容器の圧力は、窒素圧縮機８′により窒素を圧入す
ることによって、３．２Ｎｐａに保持される。

容器の全容積は６７７＋３であり、そのうち約０，２５
−に粉末状褐炭が充填しである。

高圧容器６′は、反応器１のバーナ２よりも高所に配設
してあり、管路を介して、バーナ２の粉末状褐炭供給ス
タッドに接続している。

自動式非常遮断装置３によって非常遮断されると、粉末
状褐炭の流通に好適な担止機構Ｔ′が開き、容器６′内
に貯蔵されている窒素が、圧力が平衡されるまで、反応
器１内に放出され、この際、容器６′内の粉末状褐炭が
搬送される。

粉末状褐炭は、反応器内に後から流入した酸素と反応す
る。

酸素との完全な化合に化学量論的に必要な粉末状褐炭量
は４０ｋｇである。

過剰量は、粉末状褐炭の不完全燃焼を補償する。

設備の始動前に、始めは大気圧にある容器６′は、貯蔵
バンカ９から所要量の粉末状褐炭が充填され、次いで、
窒素によって所定圧力３．２Ｍｐａに加圧される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、流動性良好な補助燃料として可燃ガスを使用
する本発明の実施例を示す図面（実施例１）、第２図は
、非固結性が良好の粉末状燃料をを使用する場合の回路
を示す図面である。 １・・・・・粉末状燃料ガス化反応器、２・・・・・・
バーナ、３・・・・・・自動式非常遮断装置、５、７、
７’・・・・・・バルブ、６，６′・・・・・・高圧容
器、８，８′・・・・・・圧縮機、９・・・・・・バン
カ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粉末状燃料を、機械的手段を用いであるいは可燃性
   または不燃性のガス状または液状媒体中に懸濁させて、
   反応器に供給し、自由酸素を含むガス化剤と燃焼反応さ
   せて置換してＣＯおよびＨ２含有の可燃性ガスを発生さ
   せるようにした、粉末状燃料ガス化設備の運転法におい
   て、適切なタンク内に、流動性良好な補助燃料を反応器
   の運転圧よりも高い圧力状態で貯蔵し、ガス化設備の遮
   断時特に、粉末状燃料の供給が擾乱された場合に、タン
   ク内に貯蔵しである流動性良好な補助燃料を、タンク内
   の圧力によって短時間内にガス化設備の反応室に、しか
   も、自由酸素を含むガス化剤または液ガス化剤の部分流
   れの１つまたは複数の供給個所の近傍に導入し、タンク
   の圧力、貯蔵容積ならびにタンクとガス化反応器の反応
   室との間の流動抵抗に関する条件は、遮断を招く擾乱の
   発生と自由酸素の供給の完全な担止との間の時間インタ
   ーバル内に反応室に導入される流動性良好な補助燃料が
   、上記時間インターバル内に反応室に後から流入する自
   由酸素を完全に化合するのに化学量論的に必要な量より
   も多量であるよう、相互に製合しであることを特徴とす
   る運転法０ ２ 流動性良好な燃料として、可燃性ガス好ましくは、
   高熱価の可燃性ガスを使用することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の運転法。 ３ 流動性良好な燃料として、液体燃料を使用し、タン
   ク内の圧力は、該液体燃料の個有の蒸気圧によっである
   いは可燃性または不燃性のガス状媒体を圧入することに
   よって作るようにすることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の運転法。 ４ 流動性良好な燃料として、非固結性良好な粉末状固
   体燃料を使用し、タンク内の圧力は、可燃性または中性
   のガス状媒体を圧入して作ることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の運転法。