JPS5950001B2 - 放射形ボイラ - Google Patents

放射形ボイラ

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JPS5950001B2
JPS5950001B2 JP55133085A JP13308580A JPS5950001B2 JP S5950001 B2 JPS5950001 B2 JP S5950001B2 JP 55133085 A JP55133085 A JP 55133085A JP 13308580 A JP13308580 A JP 13308580A JP S5950001 B2 JPS5950001 B2 JP S5950001B2
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heat exchanger
boiler
radial
gas flow
gas
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ヨ−ゼフ・ヒツベル
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ハインリヒ・シエ−ヴエ
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はとくに灰分および炭素含有燃料をガス化する際
に発生するプロセス熱を回収するために使用する放射形
ボイラに関する。
このエネルギーの利用はガスをその顕熱の必要なしに使
用するすべての場合に経済的理由から必要である。
しかしプロセスで発生した熱による蒸気の製造は、一般
に加圧下に実施されるたとえば石炭または天分を形成す
る石油のガス化法の場合のように、溶融灰分粒子がガス
相に同伴される場合とくに困難である。
灰分が使用材料に応じて異なる組成、したがって種々の
物理的性質を有することによって付加的問題が生し、そ
のため排熱回収装置に特殊な要求が課される。
西独公開特許公報第２７０５５５８号には固体燃料のガ
ス化法が記載され、それによれば反応ガスは燃焼残渣と
ともに反応器の直下に配置された放射形ボイラ内で、ガ
スによって細滴として運ばれる溶融した燃焼残渣が凝固
し、次に後置の対流形ボイラに達するように冷却される
。
粗い凝塊の形で生ずる燃焼残渣は放射形ボイラ内の下部
に配置された水槽の表面でガス流が方向変換する際に水
中へ分離される。
この公知法の場合天分は反応混合物の前冷却のもとにほ
とんど分離される。
ガス中に残る粒子の温度は熱交換器表面への焼付きが避
けられる程度まで低下される。
熱伝達は主として放射によって行われる。
溶融灰分と熱交換器壁の直接接触は避けられる。
というのは中心空間の直径がガスの入口孔および熱交換
器要素の長さに比して十分大きく選ばれているからであ
る。
放射形ボイラのあとに接続された第２の冷却段では熱伝
達は主として対流で行われる。
熱回収の公知法は実用可能なことが実証されているけれ
ど、種々の点でなお改善が必要である。
天分の分離率は９０％以上であり、意外に高いけれど、
それにもかかわらず灰分分離をさらに改善することが要
求される。
さらに熱伝達は熱交換器表面の厚さ数ｍｍの非常に弛い
連続的天分層によって、溶融灰分が壁へ達しない場合に
も妨げられる。
この灰分層は１定の厚さに達すると熱交換器表面から局
部的に剥れるけれど、この層によって熱伝達は著しく低
下される。
溶融灰分の滴が水槽へ直接入ると、とくに比較的低いか
さ比重を有する固体灰分が発生する。
圧力系からの排出ゲートの寸法をできるだけ小さく選ぷ
゛ため、粗粒のち密な灰分を得ることが望まれる。
粗粒灰分の形成は全灰分を炭素の低い粗い灰分と炭素を
含む微細灰分と炭素を含む微細灰分へ分割するためにも
有利である。
それは微細灰分はガス化プロセスへ戻されるからである
。
最後に公知法によれば溶融天分の顕熱がほぼ完全に失わ
れることが指摘される。
本発明により前記欠点が除去される。
本発明の放射形ボイラによれば固体および溶融粒子を含
むガス流を放射形ボイラの頭部から垂直に導入して冷却
し、粒子は冷却後凝固し、放射形ボイラの下部にある水
槽を介して取出される。
本発明の放射形ボイラの特徴は２つまたは多数の同心配
置の円筒形熱交換器要素を有し、そのうちもつとも内側
の要素をガスが上から下−・、貫流し、それぞれ内側の
熱交換器要素の外面とそれぞれ外側にある熱交換器要素
の内面によって形成される環状空間をガスがガス流の１
回または数回の方向変換の後に貫流し、個々の熱交換器
要素表面の掃除をノズルから高圧下に導入するプロセス
ガスによって行い、水槽の上に熱交換器要素として形成
された中心配置の衝突円錐を有し、この円錐が水で掃除
するためのノズル系を有することである。
本発明による放射形ボイラは２つまたは多数の同心に配
置された円筒形の熱交換器要素を有する。
多数の熱交換器要素の配置により熱交換面積が拡大され
るので、プロセス熱の回収が確実に改善される。
１つの熱交換器要素しか使用しない場合、この熱交換器
要素の内面だけしか熱導出に利用されない。
というのは熱交換器要素は放射形ボイラの耐圧外壁を熱
負荷から保護する目的も有するからである。
２つまたは多数の同心配置の円筒形熱交換器要素を組込
む場合、冷却すべきガス流が１回または数回方向変換し
た後、そのつど内側にある熱交換器要素の外面およびそ
のつど外側にある熱交換器要素の内面がガス流冷却のた
めに利用され、したがって１つだけの熱交換器要素の組
込に比して熱導出に利用される表面が２倍以上になる。
熱交換器要素としては当業界に常用公知の装置たとえば
板冷却器を使用することができる。
フィン付管の集合によってフィンを備える壁の形に形成
された発電所のボイラ構造に使用される熱交換器要素が
とくに有効なことが明らかになった。
フィン付壁の導管系には任意の冷却媒体とくに水または
飽和蒸気を送ることができる。
飽和蒸気を供給する場合、高温で生ずる腐食を避けるた
め、フィン付管を耐硫化水素材料で製造することが必要
である。
ガスはもつとも内側の熱交換器要素を通って下向きに流
れ、その熱をこの熱交換器要素の内面へ与える。
方向変換した後このガスは上向きに流れ、その熱を放射
によって内側熱交換要素の外面およびこの内側熱交換器
要素の周りに同心に配置された外側熱交換器要素の内面
へ伝達する。
使用する熱交換器要素の数に応じてガスは系内で１回ま
たは数回方向変換する。
たとえば４つの熱交換器要素からなる場合、中心の熱交
換器要素を上から下へ流れるガス流の方向変換は放射形
ボイラの下部に配置した水槽と中心に組込んだ衝突円錐
およびそれぞれの熱交換器要素に固定されて水槽へ浸漬
する方向変換板またはホッパによって行われる。
それによって下から上へ流れるガスは熱交換器要素の上
端でそれぞれ２つの熱交換器要素を結合する冷却された
方向変換板によって新たに方向変換される。
さらに上から下へ流れるガスは放射形ボイラの下部に配
置された水槽およびそれぞれの熱交換器要素に固定され
て水槽へ浸漬する方向変換板またはホッパによって新た
に方向変換される。
中心に配置した衝突円錐はフィン付壁の熱交換器要素と
して設定され、とくに落下する粗い溶融灰分を捕集し、
それによって付加的にプロセス蒸気が得られる。
冷却された衝突円錐に沈積する天分は薄い層に凝固し、
これは収縮応力のためほとんど自動的に剥れ、水槽へ滑
り落ちる。
この過程は衝突円錐の上に配置されたノズル系から水を
周期的に噴射することによって促進される。
衝突円錐の表面の掃除は衝突円錐へ付加的圧力水を供給
することによって行われ、圧力水は適当な数の出口孔か
ら衝突円錐の掃除すべき表面へ達する。
したがって不所望の厚いスラグ層はもはや形成されない
。
この方法で炭素分の低いち密な灰分が形成され、これは
ガス化プロセス再循環される炭素含有微細天分と容易に
分離することができる。
さらに溶融灰分に含まれる熱はプロセス蒸気の製造に利
用される。
これは灰分に富む低品位炭を使用する場合有利である。
灰分凝塊が水槽の下部にあるゲートの遮断器官を通過し
なければならないので、凝塊を前置粉砕機によって粉砕
し、ゲートの遮断器官を大きい個々の塊に対して保護す
るのが有利である。
放射形ボイラの運転中、熱交換器表面がガス流に同伴さ
れる灰分によって被覆されるため、急速に熱伝達が低下
し、熱交換器要素を介する熱導出が悪化することになる
。
この場合圧力水の使用は適当でない。
それはガス流中には多数の侵食性成分が含まれ、これが
水によって円筒形熱交換器要素の腐食およびエロージョ
ンに作用するからである。
本発明により熱伝達のこの低下は特殊な掃除系によって
防止される。
この場合機械的に清浄な冷却されたプロセスガスの周期
的噴射によって熱交換器表面はきれいに掃除される。
放射形ボイラが比較的高圧のガスで充てんされている際
のこの意外に強力な効果の前提は、フ冶セスガスの約１
％を放射形ボイラの作業圧力より５０〜３００バール高
い圧力へ再圧縮して得られるガス噴流の高い初期インパ
ルスである。
この掃除法を改善し、放射形ボイラおよび反応器内の激
しい圧力変動を避けるため、噴射形はそれぞれ個々に掃
除しうる多数の区分に分割される。
ごく少量の微細灰分しか含まない前冷却されたプロセス
ガス流からのプロセス熱の付加的回収は後置の対流形冷
却要素で行われる。
ガス流は本発明による放射形ボイラ内で次の経路をたど
る： 冷却すべきガス流は中心入口を通って軸と平行に放射形
ボイラへ入り、ごく僅かな半径方向成分をもって垂直に
下へ流れる。
粗い溶融灰分流子はこの場合捕そくされず、熱交換器要
素の壁へ投とばされずにとくに冷却された衝突円錐に達
する。
放射形ボイラの上部でガス流は１部再混合しながら内側
熱交換器要素の内壁ですでに強力な熱交換が始まり、そ
の結果ガス流は強力に冷却される。
内側熱交換器要素の下部範囲の中心に衝突円錐が配置さ
れ、この円錐はその下にある水槽および隣接外側熱交換
器要素に設置された水槽へ浸漬する方向変換板とともに
ガス流の方向変換に作用し、その際ガス流に同伴された
天分粒子は水槽へ投出される。
衝突円錐組込のため流れ断面積が縮小し、それに応じて
ガス流の流速の上昇が生ずる。
同心配置の円筒形熱交換器要素の間の環状空間の十分な
大きさによって、さらに灰分含量が低下するように上昇
方向のガス流の流速が急速に低下される。
ガス流はさらに他の同心の円筒形熱交換器要素の付加的
組込によって付加的に冷却され、さらに多数回方向変換
が行われる。
この手段の累積によって約６％の灰分を含む石炭を使用
する場合、天分分離率は９５％より高く改善される。
次に本発明を図面により説明する。
１は放射形ボイラの中心軸に関し回転対称の耐圧外壁を
表わす。
冷却すべきガス流は耐火物でライニングした入口管２を
通って放射形ボイラに入る。
ガスはまず内側熱交換器要素５の内面で冷却される。
次にガスは中心に配置された衝突円錐１１に達し、この
円錐で溶融している粗い灰分が分離され、冷却される。
掃除過程を強力にするため衝突円錐１１の上に水で作業
するノズル系１４が配置される。
放射形ボイラの下部の水槽９は旋回力によって投出され
るガス流の灰分粒子および衝突円錐に当って生ずるコン
パクトな灰分を吸収する。
水槽内に懸濁した灰分は取出管３を介して導出され、こ
の取出管はスラグ粉砕機を介して灰分貯槽に通ずる。
水槽９内にホッパ１０が配置され、これによって固体は
中心の取出管３へ案内される。
ホッパ１０は同時にガス流の方向変換板として役立つ。
中心に配置された衝突円錐１１には導管１２を介して冷
却水が供給され、発生するプロセス蒸気は導管１３から
導出される。
衝突円錐１１の掃除のため組込まれたノズル系１４には
導管１５から水が供給される。
同心配置の円筒形熱交換器要素５および６は１つまたは
多数の供給管７を介してその冷却媒体を得る。
熱交換器要素から発生するプロセス蒸気は１つまたは多
数の導管８から導出される。
ガス流は水槽９の表面で方向変換する。
次にガス流は同心配置の２つの熱交換器要素５と６の間
の環状空間へ入る。
この場合上昇中の冷却は内側熱交換器５の外面でも外側
熱交換器６の内面でも行われる。
このように冷却された機械的に前浄化されたガスは１つ
または多数の冷却された出口管および冷却された導管４
を介して放射形ボイラから出る。
熱交換器表面に付着する灰分の掃除はノズル系１７から
プロセスガスを吹込んで行われる。
このノズル系はすす吹きの方式でプロセス本来の貯蔵容
器２０およびコンプレッサ２１と結合している。
掃除のため使用するプロセスガスはノズル系に１つまた
は多数の導管１６を介して供給される。
ノズル系１７の冷却のためバイパス１８を介してノズル
系には連続的に少量のガスが供給される。
弁１９を介みてノズル系１７には周期的に、個々の熱交
換器セグメントの掃除に必要な多量のガスが供給される
。
個々の熱交換器セグメントの掃除に必要なガス流の高い
初期インパルスは放射形ボイラの作業圧力より５０〜３
００バール高い貯蔵容器２０の過圧によって保証される
。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の放射形ボイラの縦断面図である。 １・・・耐圧外壁、２・・・ガス入口管、３・・・灰分
取出管、４・・・ガス出口管、５，６・・・熱交換器要
素、７．１２・・・給水管、８，１３・・・蒸気導出管
、９・・・水槽、１０・・・ホッパ、１１・・・衝突円
錐、１４，１７・・・ノズル系。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 固体および溶融粒子を含むガス流を放射形ボイラの
    頂部中心に垂直下向きに導入して冷却し、冷却および凝
    固の後に粒子を放射形ボイラの下部にある水槽を介して
    取出す放射形ボイラにおいて、２つ以上の同心配置の円
    筒形熱交換器要素５．６を有し、そのうちの゛もっとも
    内側の要素がガス入口管２と結合され、ガス出口管４が
    頂部外周近くに配置され、 下向きに流れるガス流を上向きに方向変換するため、そ
    れぞれ上向きに流れるガス流の外側を仕切る熱交換器要
    素の下端が水槽へ一部浸漬する方向変換板またはホッパ
    １０を備え、 上向きに流れるガス流を下向に変換するため、それぞれ
    上向に流れるガス流の内側を仕切る熱交換器要素の上端
    と、下向きに流れるガス流の外側を仕切る熱交換要素の
    上端が水冷した方向変換板によって結合され、 水槽の上方に熱交換器要素として形成された中心配置の
    衝突円錐１１を有し、この円錐が水で掃除するためのノ
    ズル系１４を備え、この円錐の後部にスラダ粉砕機が配
    置され、 円筒形熱交換器要素の熱交換面を掃除するため、冷却お
    よび粒子除去の処理をしたプロセスガスを高圧下に円筒
    形熱交換面に吹付けるための、円筒形熱交換面に近接し
    て配置されたノズル系１７を備える ことを特徴とする放射形ボイラ。
JP55133085A 1979-10-04 1980-09-26 放射形ボイラ Expired JPS5950001B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE29402571 1979-10-04
DE2940257A DE2940257C2 (de) 1979-10-04 1979-10-04 Strahlungskessel für die Abkühlung eines feste und schmelzflüssige Partikel enthaltenden Gasstromes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5661503A JPS5661503A (en) 1981-05-27
JPS5950001B2 true JPS5950001B2 (ja) 1984-12-06

Family

ID=6082697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP55133085A Expired JPS5950001B2 (ja) 1979-10-04 1980-09-26 放射形ボイラ

Country Status (14)

Country Link
US (1) US4372253A (ja)
JP (1) JPS5950001B2 (ja)
AU (1) AU535827B2 (ja)
BE (1) BE885454A (ja)
BR (1) BR8006377A (ja)
CA (1) CA1126107A (ja)
DE (1) DE2940257C2 (ja)
GB (1) GB2061758B (ja)
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