JPS6140278B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、石油系減圧残渣油（重質油）および
石炭のガス化の工程より改質ガス化を行いクリー
ンな燃料を製造する際、反応器内へ原料を常時安
定して連続的に供給することのできるスラリー噴
霧ノズルに関するものである。

石油資源の枯渇が懸念され始めてから石油資源
に代わる代替エネルギー、特に石炭の利用が重要
視され、種々の研究がなされている。なかでも、
石炭をガス化して天然ガスの替わりに使用したり
発電用に利用する方法が注目されている。

一方、従来から用いられてきた重油も環境規制
に伴なつてその中に含有しているイオウ濃度を低
下させなければ燃料として用いることが困難にな
つてきた。そのため、重金属分の多い石油系減圧
残渣油（重質油）に対しては、ガス化してイオウ
分を除去するプロセスが種々開発されている。

以上のような情勢から我国では原料取扱い、貯
蔵、輸送等の面から原油中で最重質油分で最もイ
オウ濃度が高い石油系減圧残渣油（重質油）を石
炭と混合してスラリー化し、スチールと酸素によ
りガス化して天然ガスの代替エネルギーとして利
用する方法の開発が進められている。

この方法ではガス化を効率よく行なうことと同
時に、そのガス化炉にこれら石油系減圧残渣油
（重質油）と石炭の混合物を連続的に噴霧供給す
ることが重要な要素技術である。

従来のスラリー噴霧ノズルは第１図から第３図
に示すように、原料供給中心流路１に微粒化され
るべき石炭と石油系減圧残渣油（重質油）の混合
物すなわちスラリー２が圧送されて供給され、原
料供給中心流路１を形成する内側管としての原料
供給管３の先端部の原料供給管出口孔４より流出
する。内側管としての原料供給管３は原料供給管
出口孔４の周辺部において半円錘状面５を有す
る。

原料供給管３の外周には同心状に外側管として
のスチーム管６が設けられている。このスチーム
管６の先端部にはノズル外側片７が形成されてお
り、このノズル外側片７の内面は円錐状面８とな
つている。

前記内側管としての原料供給管３と外側管とし
てのスチーム管６とは２つの管の間に介装される
心出部材９により同心の２重管となつている。原
料供給管３の外面とスチーム管６の内面とで構成
される流通路１０には噴霧用スチーム１１が圧送
されて供給される。

また、前記原料供給管３の先端の半円錐状面５
には管の軸方向に平行なスチーム流通溝１２が４
個所設けられている。原料供給管３の半円錐状面
５とスチーム管６の円錐状面８とは接触するよう
に挿入されている。

噴霧用スチーム１１は流通路１０中を圧送され
半円錐状面５と円錐状面８の接触部でスチーム流
通溝１２に至り、先端の混合物噴出口１３より原
料供給管３より圧送されて来たスラリー２と共に
噴出する。

ところが、従来のこのようなノズルではノズル
出口におけるスチーム流速が70m／ｓ以上あれば
良好な噴霧が得られるが、負荷変動時特に炉内圧
が上昇する場合にはノズル出口のスチーム流速が
減少するためスラリー噴霧が不安定になり、スラ
リーはノズル先端部からたれ落ちたり、スチーム
管内に逆流して流通路を閉塞したりしてスラリー
の連続供給ができなくなり運転を中断せざるを得
なくなるという欠点があつた。

本発明の目的は、炉内圧の変動に伴いスチーム
流速が低下した場合でも、スラリーのノズル先端
からのたれ落ちや炉内粒子のかみ込みもなく、良
好なスラリーの噴霧状態をスチーム流速の広範囲
に渡つて保て、スラリーを安定供給できるスラリ
ー噴霧ノズルを提供するものである。

本発明は、スチーム管と原料供給管の接触部出
口の渦流室内において、スチームを旋回せしめる
ことによりスラリー自体をも旋回させて噴出させ
ることで噴霧状態を安定させようとするものであ
る。

すなわち、外側管内にスチームを、内側管内に
スラリーを供給する同心の二重管の先端ノズル部
に形成されるスチーム流通溝を管の軸方向に対し
一定の角度にて設けることにより、スチームがこ
の流通溝を通過する際旋回エネルギーが付与され
て、その旋回力によりスラリー自体も渦流室内で
旋回させて噴出させることにより、負荷変動時、
特に炉内圧変動時にノズル出口スチーム流速が増
減しても、ノズル先端部からのスラリーのたれ落
ちや、スチーム管内への逆流もなく、良好な微粒
化を得るとともに連続的に安定噴霧できるように
しようとするものである。

以下、本発明の一実施例を第４図から第６図に
基づいて説明する。なお、ここにおいて前述従来
例と同一構成部分は同一符号を用いるものとし、
説明を簡略化する。

スラリー噴霧ノズルは中心に内側管としての原
料供給管１６が設けられ、この原料供給管１６の
外周部には外側管としてのスチーム管６が配設さ
れている。これら２つの管はその間に介装される
心出部材９により所定の空隙をもつた同心状の二
重管に形成されている 内側管としての原料供給管１６の内面は原料供
給中心流路１として用いられ、原料供給管１６と
スチーム管６との空隙はスチーム１１の流通路１
０として用いられている。

前記原料供給管１６の先端ノズル部外周には半
円錐状面１７が形成されており、この半円錐状面
１７には４個所のスチーム旋回溝１８が設けられ
ている。このスチーム旋回溝１８は管路の軸心に
対し所定角度だけ傾斜して設けられている。

半円錐状面１７はスチーム管６の先端ノズル部
内面に形成されている円錐状面８に当接されてお
り、流通路１０から圧送されて来たスチーム１１
は、先端部においてスチーム旋回溝１８を流れ
る。

スチーム管６の先端に穿設されている混合物噴
出口１３と原料供給管１６の出口孔４との間に形
成される空間は渦流室１９となり、原料供給管１
６にて圧送されて来たスラリー２とスチーム管６
にて圧送されて来たスチーム１１とが混合される
ところである。

次に作用を説明する。内側管としての原料供給
管１６の原料供給中心路１には微粒化されるべき
石炭と石油系減圧残渣油（重質油）の混合物すな
わちスラリー２が圧送されて供給され、原料供給
出口孔４より流出する。

一方、流通路１０を通り圧送されて来たスチー
ム１１は先端部のスチーム旋回溝１８にて旋回エ
ネルギーが付与されて渦流室１９に流出する。こ
の渦流室１９では、原料供給管出口孔４より流出
したスラリー２自体をもスチーム１１の旋回力に
て旋回させて混合物噴出口１３よりスラリー２を
連続的に噴出する。

本実施例におけるスラリー噴霧ノズルと従来例
のノズルとの特性試験を行すた。試験は大気圧下
でスラリー供給量を一定にし、スチーム供給量を
変化させ、ノズル出口から噴霧される微粒子の大
きさ及び状態から噴霧の良否を判断した。その結
果を第７図の線図に示す。

試験条件としては、噴出口径3.5mm、スラリー
供給量3.0Kg／ｈ、スチーム供給量1.0〜5.0Kg／
ｈ、ノズル内温度250度である。線図は横軸にノ
ズル出口スチーム流速（ｍ／ｓ）を縦軸に噴霧粒
径（mm）をそれぞれ表わしており、破線は従来例
を実線は本実施例をそれぞれ示している。

線図からわかる様に、従来例のノズルではノズ
ル出口スチーム流速が70m／ｓ以下になると噴霧
粒径が急激に上昇し、間欠的にしかスラリーを噴
霧できなかつた。一方、本発明の実施例である旋
回型のスラリー噴霧ノズルでは、ノズル出口スチ
ーム流速が45から50m／ｓでも噴霧粒径は0.4mm
とほとんど変化できず、均一な微粒化が得られ
た。

以上の結果より、従来型のノズルよりも噴霧良
好なスチーム流速下限範囲が広くなり、噴霧性能
が70％も向上することがわかつた。すなわち、ス
ラリー２とスチーム１１とを渦流室１９内にて一
旦旋回状態にさせて噴霧する構造により噴霧性能
が向上したといえる。

本発明は、前述したとおりスラリー噴霧ノズル
において内側管としての原料供給管出口部の半円
錐状面にスチームを旋回せしめる様に管軸に対し
所定角度傾斜した旋回溝を設け、渦流室内にてス
チームの旋回力によりスラリー自体も旋回させて
噴出せしめる構造としたので、負荷変動時、特に
炉内圧上昇によるスチーム供給量低減時において
ノズル出口のスチーム流速が低下しても、ガス化
炉内粒子のノズル内への混入やスラリのノズル先
端からのたれ落ちさらにはスチーム管内へのスラ
リー逆流等が無くなり、スラリーを微粒化して連
続的に長時間安定噴霧できるスラリー噴霧ノズル
を提供できるというすぐれた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスラリー噴霧ノズルを示す断面
図、第２図は第１図の―線断面図、第３図は
第１図の原料供給管を示す正面図および側面図、
第４図は本発明に係るスラリー噴霧ノズルを示す
断面図、第５図は第４図のＶ―Ｖ線断面図、第６
図は第４図の原料供給管を示す正面図および側面
図、第７図は従来例と本発明に係る実施例とのス
ラリー噴霧ノズルの特性を示す線図である。 １……原料供給中心流路、２……スラリー、４
……原料供給管出口孔、６……外側管としてのス
チーム管、８……円錐状面、１０……流通路、１
１……スチーム、１３……混合物噴出口、１６…
…内側管としての原料供給管、１７……半円錐状
面、１８……スチーム旋回溝、１９……渦流室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外側管内にスチームを、内側管内に石炭粒子
   と石油系減圧残渣油（重質油）とを混合したスラ
   リーを供給する同心の二重管を有し、外側管内先
   端の円錐状面に内側管先端の半円錐状面を接触さ
   せ、スラリーとスチームを１つの孔から噴出させ
   るスラリー噴霧ノズルにおいて、内側管先端の半
   円錐状面にスチールを旋回せしめる様な旋回溝を
   複数個所設け、スチーム旋回力により渦流室内で
   スラリー自体をも旋回させて噴出できる構造とし
   た事を特徴とするスラリー噴霧ノズル。