JPS59219390A - ガス化炉の運転制御方法 - Google Patents

ガス化炉の運転制御方法

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JPS59219390A
JPS59219390A JP9245183A JP9245183A JPS59219390A JP S59219390 A JPS59219390 A JP S59219390A JP 9245183 A JP9245183 A JP 9245183A JP 9245183 A JP9245183 A JP 9245183A JP S59219390 A JPS59219390 A JP S59219390A
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cooling water
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signal
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Jinichi Tomuro
戸室 仁一
Shuntaro Koyama
俊太郎 小山
Atsushi Morihara
淳 森原
Toshio Yahagi
矢萩 捷夫
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は石炭9重質油等の炭素含有物質を原料としガス
化するガス化炉の運転制御方法および装置に係)、特に
、原料供給にバーナ状のノズルを用いて原料を酸化剤と
共に供給し、部分酸化してガス化する炉の運転制御方法
に関する。
〔発明の背景〕
従来、バーナ形式の原料供給ノズルは原料を均一に分散
して供給できるため、石炭2重質油等の原料をガス化炉
に供給する手段として広く利用されてきた。特に、原料
供給ノズルから酸素、空気、水蒸気等のガス化剤を原料
と合わせて噴霧供給すれば、原料とガス化剤との接触が
促進され、短時間で反応が完結する利点がある。しがし
、加圧されたガス化炉に原料を供給し、酸素、空気等の
酸素含有ガスで部分酸化する場合、単位容積当りの発熱
敏は圧力にほぼ比例して犬きくなシ、原料供給ノズルの
先端が過熱され易くなる欠点があった。
ノズルの先端が過熱されると、設計条件以上の熱応力が
加わり、構成材料にき裂が生じ、更に進めば、材料の溶
融等を招き重大な事故につながる。
石炭等の固体を原料とした場合には、原料供給速度が変
動し易く、部分酸化によるガス化では供給原料のわずか
な減少で酸素/原料の比が大きくなりガス化反応温度が
上昇するだめ、バーナ先端が過熱される可能性は更に高
くなる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、原料供給ノズルの先端の過熱を重大な
事故に至る前に検出し、原料供給系統、冷却系統の異常
に際しても、ガス化炉の安全を確保する運転制御方法お
よび装置を提供するにある。
〔発明の概要〕
本発明の要点は、原料供給ノズルの冷却系に圧力と温度
の検出端を設け、それぞれの指示値及び指示値の時間変
化率から冷却系を適切に制御し、制御の限界を逸脱した
場合に、ガス化原料及びガス化剤を低減ないし停止させ
るにある。
〔発明の実施例〕
第1図は本発明を噴゛流層形式の石炭ガス化炉に適用し
た一実施例を示す。平均粒径60μに粉砕された微粉炭
1と酸素2がバーナ12から加圧されたガス化炉11に
噴霧供給される。バーナ12は第2図に示すように、三
重管構造で、ガス化炉耐火壁111を貫通して設置され
る。少量の窒素ガスで搬送された微粉炭1が中心の石炭
供給管101を通してガス化炉11に供給される。酸素
2は石炭供給管101の外側に配した酸素供給管102
によりガス化炉11に供給される。酸素供給管102の
先端のノズルチップ104は酸素ガス2の吹き出し流速
を適正に保ち、火炎の逆火を防止し、良好な噴霧を実現
させる。バーナ12の最も外側に設けられた冷却ジャケ
ット1o3には加圧された冷却水3が供給され、バーナ
12を冷却する。冷却ジャケラ)103の内部には図示
されていないが、冷却水3がバーナ12の先端付近を通
過して冷却水3′として排出されるよう仕切シが設けら
れる。更に、冷却ジャケラ)103内を貫通するように
、熱電対105を取シ付け、熱電対105の先端の測温
点は冷却ジャケラ)103のガス化炉11に最も近い面
の内壁に接するようにした、冷却ジャケット103を出
た冷却水3′は弁23に至る以前に、圧力指示警報器3
2により、圧力が測定される。圧力指示警報器32では
、ガス化炉11の炉内圧力を測定する圧力指示器31か
らガス化炉圧力信号54を警報下限値として受は取シ、
測定した冷却水3′の圧力が、ガス化炉圧力信号54で
示される圧力よシ低い場合には、冷却水圧力低下警報信
号55を緊急停止装置41に出力する。熱電対105か
ら取シ出された温度信号51は二分割され、一方は、温
度信号52として温度指示警報器33に入力され、他方
は温度信号53として温度変化率監視装置42に入力さ
れる。温度指示警報器33では、温度信号52の示す温
度が、あらかじめ冷却水の沸点以下に設定された温度警
報上限値を越えた場合に、バーナ過熱警報信号56を緊
急停止装置41に出力する。温度変化率監視装置42は
、温度信号53が示す温度を基に、一定時間間隔毎に、
バーナ温度の時間変化率を計算し、あらかじめ設定され
た周期数以上で、連続して、あらかじめ設定された温度
上昇速度限界値を越えてバーナ温度が上昇した場合、(
以下、このような場合を過熱状態と呼ぶ)冷却水流量設
定値を一定幅で増加させ、増加させた流量設定値に対応
する冷却水流量設定信号58を冷却水流量設定値34に
出力する。冷却水3′の流量を調節する弁23の応答時
間経過後、温度変化率監視装置42はバーナ温度の上昇
速度の監視を再開する。バーナの過熱状態が続き、冷却
水流量設定値がその最大値に至った場合、温度変化率監
視装置42は冷却水流量設定値を最大に保ったまま、酸
素流量抑制信号59を酸素流量調節器35に出力する。
酸素流量を調節する弁22の応答時間経過後、温度変化
率監視装置42はバーナ温度の上昇速度の監視を再開す
る。再開後も、更に、バーナ温度の過熱状態が続く場合
には、温度変化率監視装置42は温度変化率異常警報信
号57を緊急停止装置41に出力する。緊急停止装置4
1は、冷却水圧力低下警報信号55、バーナ過熱警報信
号56、温度変化率異常警報信号57のうち、少なくと
もひとつの警報信号が入力されると、石炭遮断弁22に
遮断信号60、酸素流量調節器35に酸素停止信号61
をそれぞれ出力する。酸素流量調節器には微粉炭1の流
量に応じた正常時の酸素流量が設定されるが、酸素停止
信号61が入力された場合には、前述の酸素流量設定値
にかかわらず、弁22を全閉する。酸素停止信号61が
入力されている間は、酸素流量抑制信号59は無視され
る。酸素停止信号61が入力されていない時に、酸素流
量抑制信号59が入力された場合、酸素流量設定値をあ
らかじめ設定された比率で減じた値を設定値とみなし、
弁22を制御して酸素流量を調節する。酸素停止信号6
1、酸素流量抑制信号59がいずれも入力されない場合
は、酸素流量設定値を用いて弁22を制御し、酸素流量
を調節する。
温度変化率監視装置42のチェックで冷却水3の流量が
増加し、ある場合には、更に、酸素2の流量を低減して
、バーナ温度の上昇が収った場合、適切な条件を選定し
、該当する条件を満足した時は、酸素2の流量を回復し
たり、冷却水3の流量を低減できることが多い。この操
作は温度変化監視装置42によシ自動的に行なわせるこ
ともできるし、人為的に条件を解除してもよい。条件解
除を自動的に行なわせる場合には、一定時間内の再発を
よシ厳しく監視するなどの機能を合わせて組み込むこと
が好ましい。図中21は弁。
第1図の運転制御方法を用いて、微粉炭1を24に9/
h、酸素2を20 Kg / h供給し、ガス化炉11
をゲージ圧力4 Kp / cn¥に保って運転した。
冷却水3は供給源でポンプでゲージ圧力5.5〜6、3
 Kg / cniに加圧して供給した。各装置に設定
した値を第1表に示す。
第1表 温度指示警報器33 温度警報上限値      70  c酸素流量調節器
35 流量抑制信号59人力時の 設定値低減比率    50 チ 温度変化率監視装置42 変化率計算間隔       1 秒 過熱状態の判定規準 連続する周期数     5− 上昇速度       0.5C/秒 冷却水流量設定増加幅   50 % 弁23応答時間       5 秒 弁22応答時間      10 秒 始めに、人為的な外乱として、微粉炭1の供給量を15
に9/hとしたところ、約30秒後に酸素流量抑制信号
59が出力され、更に、約10秒後にバーナ温度の上昇
が止った。微粉炭1の流量を変化する前に比べ、バーナ
先端温度は約15C上昇し、酸素流量は抑制の効果で低
下した。
微粉炭1、酸素2の流量をそれぞれz4Ky/h。
20Kg/hに戻し、ガス化炉11内の温度が安定した
時点で、冷却水3の加圧に用いたポンプを停止させたと
ころ、約1分後に冷却水圧力低下警報信号55が出力さ
れ、微粉炭1、酸素2の供給が停止した。この時、バー
ナ先端温度の上昇は2C以下であった。
上記の動作確認試験の後、微粉炭1の流量が15〜28
Kq/h、酸素2の流量が12〜30に9/h、ガス化
炉11の圧力が2〜6Kg/Cl7fGの範囲で、累積
280時間運転した。この間に、輸送管内での閉塞によ
る微粉炭1の供給停止が7回、冷却水源の圧力低下事故
が1回、それぞれ発生した。いずれの場合も、バーナ先
端温度がそれ以前の定常状態に比べ、20C上昇するま
でには緊急停止装置41が作動し、バーナの過熱を防止
できた。試験修了後、バーナ12をガス化炉11,75
−らはずして点検した結果、使用前に比べ外形寸法の変
化は認められず、き裂が生じた箇所も皆無であった。
なお、第1表に示した設定値は制御する系の弁の開閉速
度、配管容積、温度検知端の設置位置等に依存する。本
発明の効果は対象となる系と使用する設定値によシ変化
するが、第1表の設定値は本発明の適用範囲を限定する
ものではない。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ガス化炉への原料、ガス化剤、冷却水
等の変動に対して、原料・ガス化剤の供給装置の過熱を
防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の適用に好適な一実施例の運転制御系統
図、第2図は第1図で使用する原料供給バーナの断面図
である。 1・・・微粉炭、11・・・ガス化炉、101・・・石
炭供給管、102・・・酸素供給管、3・・・冷却水、
105・・・奉 / 目 第 2 目 //1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、噴流層を用いて石炭2重質油等の炭素含有物質と酸
    化剤とを同一の原料供給装置内の近接する位置から供給
    し、前記炭素含有物質を部分酸化してガス化する方法に
    おいて、 前記原料供給装置の部分酸化反応が起きる領域に面した
    部分を水冷し、且つ、前記原料供給装置内で最も温度が
    高くなる部分に接する冷却水の温度を検知し、前記冷却
    水の供給源の圧力と前記検知冷却水温度を指標としてガ
    ス化炉の操作条件を選定することを特徴とするガス化炉
    の運転制御方法。 2、特許請求の範囲第1項において、前記冷却水の供給
    源の圧力が前記ガス化炉の操作圧力を下回った時、前記
    炭素含有物質と前記酸化剤とを同時に停止させることを
    特徴とするガス化炉の運転制御方法。 3、特許請求の範囲第1項において、検知した前記冷却
    水の温度が、前記冷却水供給源の圧力下での水の沸点に
    対して合らかしめ設定された温度差以下となった時、前
    記炭素含有物質と前記酸化剤とを同時に停止させること
    を特徴とするガス化炉の運転制御方法。 4、特許請求の範囲第1項において、検知した前記冷却
    水の温度の上昇速度を監視し、温度上昇速度が設定値以
    上となった時に、前記冷却水の温度が下降するまで前記
    冷却水の流量を増加し、前記冷却水の流量を最大として
    も前記冷却水の温度が下降しない場合に、前記原料供給
    装置への前記酸化剤の流量を低減させ、前記冷却水の温
    度の上昇を抑制すると同時に異常を警報することを特徴
    とするガス化炉の運転制御方法。
JP9245183A 1983-05-27 1983-05-27 ガス化炉の運転制御方法 Granted JPS59219390A (ja)

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