JPS6158114B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は石炭ガス化炉におけるスラツグタツプ
検知装置に係り、灰分を溶融状態で処理する高温
高圧の石炭ガス化炉内の溶融スラツグを良好な流
動状態に保ち、スラツグタツプからのスラツグの
流下を最適な状態に維持するようにガス化に必要
な空気または酸素などの酸化剤の供給量を制御す
るためにスラツグタツプを監視する検知装置に関
する。

発明の技術的背景 一般に石炭をガス化して燃料用ガス或いは合成
原料用ガスを製造する場合、ガス化効率の向上と
処理量の増大をはかるため、ガス化炉は次第に高
温、高圧で操作されるようになつている。

しかしながらガス化炉内の温度を1100℃以上に
上げると、灰は溶融し始め、クリンカー生成、或
いは溶融固定などの現象を呈し、炉内閉塞などの
トラブルを発生する。このため炉内は灰を溶融す
る温度まで高め、溶融スラツグとして炉下部より
流下させ、急冷破砕して系外に取出す噴流層、溶
融層方式のガス化炉が用いられている。このよう
なガス化炉では灰を溶融するため、ガス化炉下部
酸化反応ゾーンでは1200℃〜2000℃の高温とな
り、耐火材が侵蝕を受け、長時間の運転に耐え得
ることが不可能である。このため耐火材の外側す
なわちガス化炉シエルを水冷壁として冷却し内側
を溶融スラツグ自身で覆い熱を遮蔽して耐火材を
保護するセルフコーテングの方法が採用されてい
る。そして耐火材の外側は冷却されているので、
炉内とは温度勾配があり、耐火材の表面とスラツ
グの接触面ではスラツグは固化しており、高温の
スラツグ表面が流動して中央のスラツグタツプよ
り流下する状態を維持することにより耐火材の耐
久性が向上される。

従来のスラツグタツプによる石炭ガス化炉で
は、炉内温度を検出して反応に必要な酸化剤の供
給量を制御し、炉内温度を一定に制御するように
している。しかしながら、このような制御方式で
は、石炭の品質が一定で、かつ灰の溶融温度も一
定であれば問題は少ないが、石炭の品質は不安定
で、ばらつきがあり、灰の含有率、溶融温度は一
定ではなく、種々の石炭を同一のガス化炉でガス
化する必要もあり、同一条件の炉内温度で制御す
ることは不可能になる。すなわち供給石炭の灰の
性質に合つた温度が設定されていない場合には溶
融スラツグ層が必要以上に薄くなつたり、厚くな
つたりする危険性があり、極端な場合にはスラツ
グ層がなくなつて耐火材が侵蝕されたり、厚くな
り過ぎてスラツグタツプを閉塞するおそれがあ
る。

発明の目的 本発明は上記欠点に鑑みなされたもので、石炭
ガス化炉の運転中スラツグタツプの開口面積を監
視し、その開口面積に応じて酸化剤の供給量を制
御し、石炭の種類、品質のばらつき、灰の含有
率、溶融温度などの変動の如何に関係なく溶融ス
ラツグ層を適切な厚さに維持できるようにした石
炭ガス化炉において、前記スラツグタツプの開口
面積を確実に監視でき、かつ炉内温度に耐え得る
スラツグタツプ検知装置を提供するものである。

発明の実施例 次に本発明の一実施例の構成を図面について説
明する。

１は石炭ガス化炉で上部にガス化室２、下部に
スラツグ冷却水槽３が形成されている。また前記
ガス化室２の底部中央部に前記水槽３に連通する
スラツグタツプ６が開口されている。さらに前記
ガス化室２の上部にガス化炉出口７が形成されて
いる。また前記ガス化室２に設けた複数のバーナ
ー８には石炭供給管４と酸化剤供給管５とが連通
接続されている。

そしてこの各バーナー８は、前記ガス化室２に
石炭をガス化室２内で旋回するようタンゼンシヤ
ルに噴射するように設けられ、このバーナー８の
石炭の供給は循環ガス、スチーム等の気流輸送、
水スラリーによる流体によつて輸送しガス化室２
内に噴射するまでに水を蒸発させてスチーム化さ
せる流体輸送などの適宜の手段で行われる。

次に９はスラツグタツプ検知装置で前記水槽３
内にスラツグタツプ６に対向して配設されてい
る。この検知装置９は前記スラツグタツプ６に対
向した開口部１０を有する筐体１１と、この筐体
１１の周囲に設けられた冷却装置１２とで構成さ
れている。前記筐体１１の開口部１０には透光性
を有する防塵ガラス１３が設けられこの防塵ガラ
ス１３にて開口部１０は気密に保持されている。
さらにこの筐体１１内には前記防塵ガラス１３の
内側に対向してレンズ１４が配設され、このレン
ズ１４に対向してフレキシブルフアイバー１５の
一端面１６が配設されている。このフレキシブル
フアイバー１５は多数本例えば４万本のグラスフ
アイバーにて構成され、一端面１６の有効面積は
２mm×２mmとする。そしてこのフレキシブルフア
イバー１５は前記筐体１１の下端から支持を兼ね
た導管１７を介して炉体１の外方に導出されてい
る。

また前記冷却装置１２を囲繞して第１の冷却媒
体通路１８を形成する筒管１９が設けられ、この
筒管１９の上端面は前記防塵ガラス１３の周縁を
覆うように内側に向つて彎曲された冷却媒体噴出
部２０が形成され、冷却媒体は前記防塵ガラス１
３の表面を拭掃するようになつている。またこの
筒管１９には前記第１の冷却媒体通路１８を囲繞
する第２の冷却媒体通路２１を形成している。こ
の第２の冷却媒体通路２１には仕切壁２２にて内
側の往流路２３と外側の復流路２４とが形成さ
れ、往流路２３と復流路２４は筒管１９の先端部
にて連通されている。

また前記フレキシブルフアイバー１５の他端面
２５に対向して光電素子（CCD）カメラ２６が
設けられ、このカメラ２６の光電素子に投影され
た映像に対応する電気信号出力を信号処理回路２
７にて電子技術処理し、前記スラツグタツプ６の
開口面積に相当する電気出力に変換し、この電気
出力によつて前記酸化剤供給管５から供給される
酸化剤の供給量を制御するようになつており、ま
たこの信号処理回路からの出力信号はモニターカ
メラ２８に入力され、スラツグタツプ６の開口面
積をモニターできるようになつている。

なお前記ガス化炉１の水槽３の底部にはスラツ
グスラリーの排出口２９が形成されている。

また酸化剤供給管５には酸化剤制御弁３０が設
けられ、この制御弁３０は前記信号処理回路２７
からの出力信号で制御される。

次にこの実施例の作用について説明する。

ガス化炉１のガス化室２に石炭供給管４から粉
砕石炭がまた酸化剤供給管５から酸素または空気
が共にバーナー８を通り高速で噴射され石炭が着
火する。そしてバーナー８はガス化室２の底部の
溶融スラツグ層３１に向けられているため、酸化
剤と合体して部分酸化、水性ガス化、その他の反
応を起し、ガス化される。この反応された生成し
た粗ガスはガス化炉出口７から流出される。また
石炭中の灰分は高温のため溶融し、スラツグ表面
を流れてガス化炉底中央に開口するスラツグタツ
プ６よりスラツグ冷却水槽３に流下される。そし
て酸化剤の量が比較的少なく、スラツグ温度が相
対的に低い場合はスラツグの流れが悪くなり、ス
ラツグタツプ６の開口部はスラツグの固着により
小さくなり、酸化剤の量が比較的多く、スラツグ
温度が相対的に高い場合には固着していたスラツ
グが流出を開始し、スラツグタツプ６の開口面積
は大きくなる。そして溶融スラツグが流下してス
ラツグ冷却水槽３に落下し、この水槽３の水との
温度差によりスラツグは破砕されて細粒化する。

そして前記ガス化炉１のスラツグタツプ６の開
口面積は検知装置９によつて検知し、前記酸化剤
供給管５に設けた酸化剤制御弁３０を制御する。
すなわちスラツグタツプ６に対向して設けられた
防塵ガラス１３を透してスラツグタツプ像はレン
ズ１４にて制光されてフレキシブルフアイバー１
５の一端面に投影され、このフレキシブルフアイ
バー１５によつてスラツグタツプ６の影像はガス
化炉１の外方に導かれ、フレキシブルフアイバー
１５の他端面に表われた画像は光電素子カメラ２
６で撮影され、このカメラ２６から出力される画
像信号は信号処理回路２７で電子的に画像処理さ
れ、この信号処理回路２７からのスラツグタツプ
像に応じた出力で前記酸化剤制御弁３０を制御
し、酸化剤の供給量を制御し、スラツグの流下状
況を適切に維持する。

またガス化炉１の酸化反応ゾーンでは1200℃以
上の高温となり、水槽３に設けた検知装置９の周
辺も250℃程度に温度上昇されるが、第１の冷却
媒体通路１８に供給される窒素ガス、炭酸ガスな
どの不活性ガスまたは水にて冷却されるとともに
第２の冷却媒体通路２１を流動する空気などのガ
スまたは水にて冷却され、フレキシブルフアイバ
ー１５の耐熱温度（約80℃）以下に筐体１１内を
維持し、フレキシブルフアイバー１５、防塵ガラ
ス１３、レンズ１４を熱的に保持する。

さらに前記第１の冷却媒体通路１８を流動する
不活性ガスなどの冷却媒体はガス化炉１の圧力を
例えば30気圧とすればそれより高い35気圧程度で
筒管１９の上端の冷却媒体噴出部２０から噴射さ
れており、防塵ガラス１３の表面を拭掃し、スラ
ツグも防塵ガラスに附着することが防止される。

またスラツグタツプ６の状態を信号処理回路２
７からの出力をモニターカメラ２８に入力するこ
とにより、視覚的に監視することもできる。

なお前記検知装置９の筐体１１内には防塵ガラ
ス１３、レンズ１４およびフレキシブルフアイバ
ー１５の光学系を構成するために空隙を形成しな
くてはならず、ガス化炉１内は運転前には１気圧
で運転時には例えば30気圧程度となるので、筐体
１１の気密を保持することが困難であり、第３図
に示すような調圧装置３１を設ける。

この調圧装置３１は筐体１１の下部に調圧室３
２を形成し、この調圧室３２の一端に蛇腹状の伸
縮性を有する隔離膜３３を介してガス化炉１内と
仕切る仕切板３４を設ける。そして運転前は筐体
１１内の空隙容積V₁と調圧室３２の容積V₂とで
筐体１１内を１気圧に保持し、運転開始によつて
ガス化炉１内の圧力上昇で隔離膜３３が伸長され
て調圧室３２の容積が縮少し、筐体１１内の圧力
が上昇され、筐体１１内の容積V₁でガス化炉１
内の圧力例えば30気圧と同一に保持され、筐体１
１内の気密が保持される。

発明の効果 本発明によればガス化炉のスラツグタツプの開
口面積の状態をフレキシブルフアイバーの一端面
に投影させ、このフレキシブルフアイバーの他端
面に表われたスラツグタツプの画像を光電素子カ
メラで撮影してスラツグタツプの状況をガス化炉
外で直接監視でき、酸化剤の供給を制御でき、ガ
ス化反応を安定して継続することができ、石炭ガ
ス化炉の運転信頼性を大きく高めることができる
ものである。

またフレキシブルフアイバーは第１の冷却媒体
通路と第２の冷却媒体通路を流れるガスにて冷却
され耐熱温度以上に加熱されることなく、またレ
ンズ、防塵ガラスも熱的に保護され、さらに第１
の冷却媒体通路を流れるガスは防塵ガラスの表面
を拭掃し、防塵ガラスの表面にスラツグが附着す
ることなく、スラツグタツプの状況の検知が確実
にできるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すガス化炉の説
明断面図、第２図は同上スラツグタツプ検知装置
の一部を切欠いた正面図、第３図は同上調圧装置
部の説明図である。 １……石炭ガス化炉、６……スラツグタツプ、
１３……防塵ガラス、１４……レンズ、１５……
フレキシブルフアイバー、１８……第１の冷却媒
体通路、２０……冷却媒体噴出部、２１……第２
の冷却媒体通路、２６……光電素子カメラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高圧下で灰分を溶融スラツグ状態に保持して
   石炭をガス化し、この溶融スラツグを急冷スラリ
   ー化する石炭ガス化炉において、前記ガス化炉の
   スラツグタツプの下方にこのスラツグタツプに対
   向して防塵ガラス、レンズおよびフレキシブルフ
   アイバーの一端面を光学的に配列した筐体を設
   け、この筐体の周囲に上端に冷却媒体噴出部を形
   成した第１の冷却媒体通路を形成し、この第１の
   冷却媒体通路を囲繞して冷却媒体を環流させる第
   ２の冷却媒体通路を形成し、前記フレキシブルフ
   アイバーのガス化炉より導出された他端面に対向
   した光電素子カメラを設けたことを特徴とする石
   炭ガス化炉におけるスラツグタツプ検知装置。