JPS5978291A - 石炭のガス化装置 - Google Patents

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】 この発明は、凝集流動ガス化炉（以下単にガス化炉とい
う）と噴流燃焼室（以下単に燃焼室という）とを上下に
組合せ粉炭を使用して石炭ガスを取得するガス化装置に
おいて、ガス化炉内に生成する凝集灰を炉内で流動する
チャーと分離し排出するための燃焼室からの吹き上げガ
ス生成用バーナノズルに関するものである。

近年のエネルギー逼迫問題にからむ諸事情に鑑み、石炭
エネルギー再利用の検討が世界的に行われはじめている
。

エネルギー源としての石炭は、その形状が固体であるこ
とから、石油ないしガスに依存したことから得た使い易
さ使用時や使用拶の固形状残留物のない形押に慣れすぎ
ている供給者・需要者の間で石炭の液化ないしはガス化
技術の確立力く要望されてきている。

この石炭の液化ないしはガス化技術が完成すれば、この
エネルギー供給ル−トカいしはイ吏用場面である末端装
部にそれ程の大きな改変を力えずに従前のものが使用で
きるから極めて大きな経済穴す果をもたらすであろう。

このような周囲の状況から、石炭の液化ないしはガス化
に関する技術的検討が進められており、既に数多くの検
討結果の発表や提案がなされている。

そのうちの石炭ガス化技術忙限ってみても、流動層式（
単一、多段）、噴流式その他があるが、本発明の技術は
流動層式の節部に含まれるガス化炉を用いて発電、燃料
ないしは化学原料用等のガスを製造するないしその装置
に関するものである。

石炭をガス化した場合に発生する灰をどのようにして取
シ除くかという問題に対する解決策は、石炭ガス化技術
の中でも大きな位置を占める重要事項となっている。

すなわち、石炭をガス化する際、高温で反応を行わせれ
ば炭素のガス化反応速度が大きくなシガス化効率が良く
なることは知られているが、一方ガス化の際に生ずる灰
のためにトラブルが惹起することも知られている。具体
的に述べると、ガス化反応の際の温度が灰の融点に近づ
くと灰が溶融を起しガス化炉中の分散板や壁面にこれが
融着していわゆるクリンカートラブルが発生する。その
ために一般の流動層のタイプのガス化炉では、１０００
℃以上の高温ガス化は難かしいとされている。

現在、流動層タイプのガス化炉として実用化されている
Ｗｉｎｋｌｅｒ方式の場合は、ガス化反応時温度が９０
０〜１０００℃であシ反応温度が低いことから一部での
ガス化効率が低いだけに留まらず、タール、フェノール
等の発生量モ多い。

ガス化効率を上昇させるには、クリンカートラブルを如
何にして零ないしは僅少にし得るかという解決策に依存
しておシ、このクリンカートラブルを防ぐためのガス化
方式として生成した灰を積極的にあるー・定平均粒径な
いしは重量になるまで凝集せしめ、しかる後これを系外
に排出するという流動ガス化方式が提案されている１、
この方法は、灰の融点付近の温度でガス化反応を行いな
がら凝集灰を流動層下部のスロートから取シ除くもので
あるが、これは流体の流量が変化すれば、凝集ガス化炉
中の粉体の流動状態及びガス化温度に影響を及ばずこと
になり両者のコントロール操作は極めて煩雑なものであ
る。

本発明者らは、クリンカートラブルを防ぐことにつき種
々検討を加え、ガス化炉の底部に耐熱性部材であること
が要求されかつ閉塞事故の原因となる目皿を使用するこ
となくガス化炉の下位に設けた燃焼室で生成ガスの一部
を燃焼させ、その燃焼ガスを流動用ガスとしてガス化炉
に導びき粉炭のガス化反応を行わせると共にここで生成
する灰の凝集を図り一定の粒度（ないしは重量）に成長
した凝集物は燃焼室を経て系外に排出させる石炭のガス
化方法及びその装置に到達し先に出願を行ったが、本発
明は更にこの装置において改良を図ったものである。

流体中に浮遊、流動する粒子をその重力沈降速度差によ
シ分級する技術は、湿式沈降分級、風力分級として実用
化されているが、このときの粒子層は希薄であり、濃厚
な流動層内の粒子を分級分離し重い大きな粒子は排出し
、軽い小さな粒子は層内に留まらせるという機能は持っ
ていない。

石炭のガス化装置で噴流ノズルを使用する例は、特公昭
３３−１９５号公報やＫｏｐｐｅｒｓ−Ｔｏｔｚｅｋ　
法にその代表例をみることができ、前者は接線方向ノズ
ル、後者は対向ノズルを使用しているが単独の噴流層で
あるため、本発明が対象としているようなガス化炉と燃
焼室が上下に連接し燃焼室からの吹き上げガスをガス化
炉に導くことについての考慮は払われていない、 上述の２つのタイプの方式をそのまま利用し噴流層を形
成ネせた場合例えば前者の方式にあっては凝集灰の落下
効率は良いが同時にチャーが落下しこのチャーと凝集灰
の分離効率が悪く炭素の損失は増大する。また後者の場
合では逆にチャーと凝集灰との分離効率は良いが凝集灰
の落Ｆ効率が悪く流動ガス化炉における滞留量が増大す
るという欠点をそれぞれ有するものであった、。

本発明は、このような従来法にみられた諸欠点を排除す
るものであって、以下図面に基づき説明する。

上部凝集ガス化炉６ではチャーおよび凝集灰がス１−１
−ト２より吹き上がるガスにより中心部５でｔ」、上方
に吹き上げられ、上端部分６及びガス代炉周囲では移動
層として下方に動きガス化炉内を循環している４、この
場合粒径、密度が犬となった凝集灰が中心部のガス吹上
げ中心部５に入るとルカに」：る下刃への力がガス流の
抵抗にうち克ち、スロート２、燃焼室４を通って落下排
出され、小さくて密度が小のチャーその他は中心部５で
上方に吹き上げられ更に循環し、灰は凝集が進行しチャ
ーは反応のために消費される。

チャーと凝集灰の分離は、スロート２におけるガス速度
をチャーの終端速度より大きく且つ凝集灰の終端速度よ
シ小さい範囲に設定することで実施することができ、効
率的に凝集灰を落下させるにはチャーの終端速度よシ多
少高めの流速のガス流速とする。

しかし実際の場面では、ガス化炉６では、その内容物が
常時運動しているため通気抵抗が変化しスロート流速も
それに伴って変化することから、凝集灰の落下の際にチ
ャーも落下を起しその上運転操業の際は不規則な運転を
強いられることがしばしば起る。

このような不安定な運転を避ける方法として、スロート
におけるガス流速を上げることにより改善することはで
きるが、流速の増加と共に凝集灰の落下は妨げられる。

これに対してこの発明では第１図で燃焼室４に貫入して
いることを示したバーナーノズル１について検討を加え
、そのＡ−Ａ断面を第２図に示したように燃焼室４中心
に対して水平角度を９０だけずらせて設置し、スロート
ガス随に対して旋回力を力えるというものである。

ガス化装置の燃焼室貫入ノズルの設置をこのように行っ
て支燃性ガス、燃料の供給を行い、スロートにおけるガ
ス平均流速をチャーの終端速度以上に設定するだけで硬
めて安定的に操業することができＺ）。

第２Ｍにノズル角度を変えたときの凝集灰落下Ｎ：　（
ＡｓＩＩ、この値はψ＝Ｏのとき１．０と乃−る）と落
下する凝集灰に同伴するチャー（ＣＨＡＲ）のＡＳ）Ｉ
にＣＨＡＲ 対する比率（ＡＳＨ）とを示（ッた８ この図からノズル角度ψ０を増加させるに従かいＡＳＨ
値は増加するがψ０が１０°近辺で飽和してくる（Ｊｆ
ＡＲ ことがｎ忍められる。一方−λＳＨ−のイ的はψ０が１
０゜角近で急激に上昇することがＶ３’　ｎｆ＆でき、
このことはψ０を１０℃を超えることは好１しく々いこ
とが判る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る石灰ガス化装置の一部断面図、
第２図は第１図におけるＡ−Ａ断面図、第５図はグラフ
である。 １・・・ノズル、２・・・スロート、６・・・ガス化炉
、４・・・燃焼室 代理人　弁理士　木　村　三　朗 第１図 ハ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原料を流動状態でガス化する上部凝集流動ガス化炉と、
   その下位に位置し生成ガスの一部を燃料の一成分とする
   下部噴流燃焼室とを設けてこの両者を目皿のないスロー
   トで結合した石炭ガス化炉において、下部噴流燃焼室の
   バーナノズルを燃焼室中実軸心に対して水平角度ψ℃だ
   けずらせて設置したことを特徴とする石炭のガス化装置
   。