JPS621995B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流動床から上昇するガス中に含有さ
れる粒子を反応室内で遠心力作用で分離すること
により、流動床を具備する反応室中でガス化剤を
用いてガス化することにより固体燃料からガスを
生成する方法及び該方法を実施するための発生炉
に関する。

流動床中で固体燃料をガス化する際に、強熱処
理されている流動床からの微粒子は空気力搬送作
用により絶えず搬出される。これらの粒子はガス
化されないか又は不完全にしかガス化されないの
で、これにより望ましくない炭素損失が起こる。
生成ガス用の通路にサイクロンを設けることは知
られている。サイクロンを発生炉タンク中に設け
ることも提案され、その際にサイクロンの下端か
ら、発生炉内室に連結されていて、流動床にまで
達している案内炉が突出しており、これにより分
離する粉塵が流動床に再び供給される。

流動床中に導入された粉塵はそれが反応不活性
であるので所望の程度にはガス化されずに、ガス
化されないままで流動床から再び搬出されて、サ
イクロンを再度負荷しかつわけても重大なのはプ
ロセス経過にも不利に作用する。

本発明の課題は、生じる欠点及び不十分さを除
きかつ流動床原理を適用して、殊に燃料で供給さ
れる炭素の良好な利用を可能にし、固体粒子によ
るガス流の負荷を有効に低減しかつプロセスの有
利な実施を許容する、固体燃料からガスを生成す
る有利な方法を開示することである。

冒頭に挙げた種類の方法の場合に本発明によ
り、固体を発生炉中流動床の上方で分離しかつ直
ちに、別個に供給されるガス化剤により行なわれ
る、流動床とは別の副反応において流動床−及び
スラグ溶融温度を上廻る温度で後ガス化し、すべ
ての後ガス化生成物は直接流動床中に導き、かつ
残留物は下方から搬出し、その際融液は流動床中
で、及び場合によりその下方に設けられている固
定床中で固化するまで冷却することにより解決さ
れる。

ガス化剤としては、まず第一に水蒸気及び酸素
が該当する。分離工程から生じる粒子は直接ガス
化剤流により捕捉される。この方法により粒子の
全炭素分のガス化を達成することができる。これ
により燃料は従来よりも著しく良好に利用され
る。更に、全プロセス、殊に分離工程への望まし
くない負荷は繰返し循環する燃料粒子により回避
される。

ガス化を灰融点を越える温度で実施すると有利
であり、従つて乾燥している固体灰粒子は生ぜ
ず、液状スラグが生じ、これは流動床中に滴下
し、冷却されかつ固化し、比重が比較的高いので
そこを通して下方向に沈降し、その後で常用の手
段による適当な方法で搬出される。それ故、流動
床から上昇するガス流により捕捉されてかつ改め
て分離されるべき微細な乾燥灰粒子は存在しな
い。

本方法の他の利点は、分離した粒子を別個にガ
ス化する際に発生する熱が完全に利用されること
である。熱いガスはその顕熱を流動床に与え、こ
こでこのエネルギーは発熱性ガス化反応に役立つ
かもしくはそれにより利用される。

更に、従来の流動床ガス化による方法に対し
て、生成ガスが比較的冷時に反応室を流出するこ
とが達成される。

特に有利に、分離した粒子の別個のガス化は、
同一の反応室内での流動床ガス化かつまた固定床
ガス化を包含するガス化プロセスで行なわれる。
これにより全体的に非常に有利なプロセスが得ら
れ、その結果ばかりではなく、その実施に関して
も、詳しくは固定床の下方で、殊に回転火格子を
介して行なうことのできる灰分搬出にまで及ぶ。

本方法は圧力下に実施すると有利である。しか
し加圧せずに操作することも全く可能である。

詳説した本方法を実施するための発生炉は、流
動床ガス化区域を包含し、燃料用の導入装置少な
くとも１個並びにガス化剤用の供給導管を具備す
る発生炉タンクを有しており、このタンク中に流
動床ガス化区域の上方に固体粒子を分離するため
のサイクロンが設けられている。本発明ではその
ような発生炉が、ガス化剤が供給されるインゼク
タを有するガス化室がサイクロンと連結している
ことを包含する。

ガス化室はサイクロンと中間部分を通して連結
していてよい。特に有利な実施形では、ガス化室
は直接サイクロンの流出口と連結している。それ
により分離した粒子はインゼクタから流出するガ
ス化剤流により直ちに捕捉されかつガス化され
る。

インゼクタは直接サイクロンとガス化室との間
の通過区域中に又はサイクロンの流出口中に設け
ることができる。更に、インゼクタがガス化剤の
ために、少なくとも１個の、ガス化室の長手軸に
対して傾斜して設けられている排出ノズル等及
び／又は偏心して設けられている排出ノズル等を
有しているかもしくはそれ自体が傾斜して及び／
又は偏心して設けられているように行なうことが
できる。これにより、ガス化工程の粒子の動きは
有利に、特に粒子がサイクロン中で受けたラセン
状運動をするように作用を受ける。

有利には、サイクロンは発生炉タンクの最上部
に又はそのヘツド中に位置する。サイクロンは流
動技術的要件、ガス速度及びガスに付随する粒子
の大きさに応じて当業者が精通している方法で据
え付けることができる。それは高温安定性材料か
ら成り、その際に鋼以外にセラミツク工材等が該
当する。サイクロンは発生炉タンク中に設けられ
ているので、ガス化工程が圧力下に実施される場
合でもその壁は耐圧性である必要はない。

サイクロンに取入装置を設け、これを通してガ
スを特に有利な方法でサイクロン中に導入すると
有利である。例えば、そのような取入装置はサイ
クロン装置の周囲にわたつて規則的に分布する通
路を有しかつ特に案内羽根リムの形成で構成する
か又はそのようなものを具備している。

有利には、生成ガスの排出のためにサイクロン
から上向きに発生炉タンクを貫通しているガス排
出路を備えている。特にこれはサイクロンの長手
軸の方向においてそこから突出している。

発生炉は純粋に流動床発生炉であつてよい。特
に有利な実施形は、ガス化室を有するサイクロン
を、組み合せた流動床−及び固定床ガス化系の上
方に設けることである。

次に本発明を添付図面につき詳説する。

第１図による発生炉は全反応室Ｒを包囲する発
生炉タンクＧを有し、これはこの実施例では中間
部２に流動床ガス化区域Ｗ及びその下方の下部１
に固定床ガス化区域Ｆを包含する。これは、同一
の発生炉タンクＧ中に固定床発生炉Ｆ及び流動床
発生炉Ｗが相互に連結して設けられていることを
表わす。

固定−又は準固定層中の燃料をガス化する固定
床ガス化区域Ｆはシヤフトの形状を有しかつ公知
種類の回転火格子４を具備している。５は回転火
格子中に開口しているガス化剤（例えば実施され
るプロセスもしくは所望のガスに応じて空気又は
酸素及び／又は水蒸気）の供給導管を表わす。固
定床ガス化区域Ｆからガス化残留物を取出すには
公知種類のロツクゲート６を使う。

固定床ガス化区域Ｆに続く流動床ガス化区域Ｗ
には燃料の入口１０が備えられている。燃料挿入
装置はその都度駆動可能なスクリユーコンベア１
１を有しておりかつ燃料用の受器１２の下端に設
けられている。その上にその都度公知種類のロツ
クゲート１３が存在する。スクリユーコンベアの
代りに燃料を装入するための他の装置、例えばシ
ユート、振動コンベア等が具備されていてもよ
い。

燃料用入口１０の下部にその都度リング状にそ
の周囲に分けて設けられているガス化剤（例えば
空気、酸素、水蒸気）用の数個の供給導管１４が
設置されている。その際に、区域Ｗに開口してい
るそれらの入口は図面から明らかであるように異
なる高さに存在する。流動床ガス化区域Ｗを包含
するタンクＧのこの中間部２は上向きに拡がつて
いる、特に円錐形の内部断面を有する。この形状
並びにこの中間部２の上端及び下端断面は、所定
の粒径範囲の粒状燃料が供給されるガス化剤並び
に固定床ガス化区域Ｆから上昇するガスの作用下
に流動状態に保持されるように選択される。

タンクＧは閉じておりかつガス生成が高められ
た内圧で実施され得るように構成されている。し
かし高められた圧力を適用せずに作業することも
できる。後者の場合には場合によりロツクゲート
６及び１３を使わないか又は他の装置に代えるこ
とができる。

発生炉タンクＧの上部３の中心にサイクロン２
０が設置されており、これは常法で遠心力原理に
より作業しかつここで固体粒子を流動床Ｗより上
昇するガスから分離するのに使われる。２１は取
入装置を表わし、ここを通して粒子で負荷された
ガスがサイクロン２０中に流入する。この装置２
１は例えば第２図で明らかなように取付けられて
いる案内羽根２２により制限されている通路２３
を有する。分離した粒子を含まない生成ガスはサ
イクロン２０の軸線内に設けられている出口接続
管片２４を通つて発生炉から排気される。

サイクロン２０にガス化室３０が接続してお
り、その際にサイクロンの流出口２５はそれと同
時にガス化室３０への通過区域を形成する。通過
区域２５中には矢印で示したインゼクタ２６が設
けられており、これに対して導管２７を介して外
からガス化剤、即ち過熱水蒸気及び酸素を、発生
炉中の圧力と相応する高さの圧力で供給すること
ができる。サイクロン２０中で分離された粒子は
サイクロンの流出口内でインゼクタ２６から流出
するガス化剤流により捕えられかつ室３０中でガ
ス化される。その際に、これらの粒子の全炭素分
は灰融点を越える温度、例えば範囲約1300〜1500
℃でガス化される。粒子の全灰分は溶融し、その
際にガス化室３０の器壁の、既に存在した液状ス
ラグにより受容され得かつ滴の形で流動床Ｗ中に
落下する。そこにおいて残留物は下方に沈降しか
つ固定床Ｆを通り回転火格子４の方向に進み、こ
こを介してそれは他の残留物と一緒にロツクゲー
ト６に達し、このロツクゲートを通して取出され
る。回転火格子の代りに残留物用に他の適当な搬
出装置が設けられていてもよい。室３０中での高
温ガス化の結果、流動床Ｗからのガス流により把
持されかつ再びサイクロン中で分離されるはずで
ある乾燥した灰粒子は生じない。更に、室３０か
らの熱が流動床を付加的に加熱するという利点が
得られる。

図示した実施形を変形して、発生炉は流動床発
生炉（ヴインクラー（Winkler）発生炉）として
だけ構成することもでき、その際に第１図の下部
１を除くことができる。この場合、流動床Ｗの下
にガス化残留物に適当な搬出装置、例えば液状ス
ラグ排出口が存在している。

第３図には、発生炉の上部範囲の有利な実施形
が拡大して図示されている。全体的に１６で示し
たヘツドは純粋な流動床発生炉の接続部を構成す
るか或いは第１図に示した種類の組合せ発生炉に
包含されていてよい。

ヘツド１６の中央に適当な材料（例えば鋼又は
セラミツク）から成るハウジング４９を有するサ
イクロン４０が設けられており、図示されていな
い下部の流動床から記載した矢印の方向において
上昇するガスが開口しているサイクロンの上面４
３を通して又は場合により側部の開口部を通して
流入する。ラセン形の案内羽根４２を有する取入
装置を通してガスに回転運動が与えられる。サイ
クロン４０の排出口を構成する下端に、通過区域
４５と共に、ロウ斗状に拡がつていて冷却系を備
えているガス化室５０が連結している。これは図
示した優れた実施形では、巻いて作られているコ
イル状管５１から構成されており、この管は耐湿
性材料からの保護被覆５２で包まれておりかつ冷
却水が貫流する。冷却水は導管３７を介して供給
され、これはサイクロン４０に沿つて存在する管
３７ａにおいて延びており、これはコイル状管５
１の端と連結している。水はコイル状管５１を通
過した後でその他方の端と連結していてかつ同様
にサイクロン４０に沿つて存在する管３８ａを通
して流出導管３８へ流動する。通過区域４５中に
は、場合により軸線に対して傾斜して及び／又は
これに対して偏心して設けられている１個又は数
個のノズルを有するインゼクタ４６が存在する。
インゼクタ４６に上方から２つの導管４７及び４
８が通じており、これらはサイクロン４０に沿つ
て存在する導管４７ａ及び４８ａとして冷却水管
３７ａ及び３８ａを通つて貫通しており、その際
に案内路４７，４７ａは酸素及び案内路４８，４
８ａは水蒸気をインゼクタ４６に供給するのに利
用される。導管３７ａ，４７ａ及び３８ａ，４８
ａは夫々、ガス化剤の内部案内路が冷却水の案内
路によつてジヤケツトとして包囲されているよう
に管の同軸配置である。これは特に有利な実施形
を意味する。

サイクロン４０からの粒子の室５０中でのガス
化は、既に第１図につき詳説したように行なう。
分離した粒子を含まない生成ガスのサイクロン４
０からの搬出は中央に設けた出口管４４を通して
行なう。

構造上の実施形に関しては各々種々の可能性が
ある。ヘツドにおけるサイクロン４０の固持、支
持又は懸架に関しても同様である。そのために当
業者は適当な部材を自由に使える。ヘツド１６は
その上端に、継ぎ目３４だけで略示しているよう
に緊密に取り付けられている蓋等を有していてよ
く、それを取りはずした後でサイクロン全体を据
え付けることができる。サイクロンの重要部分の
組立て及び取りはずしを可能にする小寸法の盲フ
ランジ等を設けることもできる。

ヘツド１６は、直接発生炉タンクに付属してい
るかさもなければ発生炉タンク自体に嵌合されか
つこれと、例えば第３図で破線により表わされて
いるフランジ連結３５により緊密に結合されるユ
ニツトを形成していてもよい。

更に、本発明は、発生炉タンクに嵌合可能なか
つそれと連結されるユニツトとして構成されてい
て、サイクロンを次のガス化室と共に包含してい
るヘツドが、第３図による実施形とは異なり、サ
イクロンを全体に包囲している上昇ガス用の環状
室を有していないで、個々のガス案内路、例えば
サイクロンに対して直径方向に設けられていて上
方でサイクロンに開口している相応する断面積の
管２個を備えている実施形もまた包含する。この
機能は、他方の実施形に関して詳説したのと同一
である。この場合、サイクロンを熱いガスによる
直接的な外的作用から解放することができる。ガ
ス化剤の供給導管を別様に設けることもできる。

個々のガス案内路は、サイクロンを直接包囲し
ていて、上昇ガスをサイクロンの入口に導く第３
図による実施形の場合の区域と同様に発生炉系に
含まれておりかつ圧力ガス化を適用する場合には
発生炉の他の部分と同じ圧力が適用される。この
ような実施形の場合にも、ヘツドが本来の発生炉
タンクと一体となつておらず、タンクに接合され
ているそれ自体組立てられていてよいユニツトを
形成しかつ別々の平行路がサイクロンの導かれる
上昇ガスに関して設けられているにもかかわらず
粒子のガス流からの分離は反応室中で行なわれ
る。

前記の説明及び図面に記載したすべての特徴は
でき得る限り、単独で又は組合せても本発明に包
含されるものと見なすことができる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明方法を実施するための装置の
１実施例であり、第１図は本発明による発生炉の
略示縦断面図、第２図は第１図の−線による
断面図及び第３図は本発明による発生炉のヘツド
の拡大図を表わす。 ２０，４０……サイクロン、３０，５０……ガ
ス化室、２６，４６……インゼクタ、２５，４５
……流出口、２１，４１……取入装置、４２……
案内羽根、２４，４４……ガス排出路、５１……
冷却系、３７ａ，３８ａ……冷媒導管、４７ａ，
４８ａ……ガス化剤導管、Ｇ……発生炉タンク、
Ｗ……流動床系、Ｆ……固定床系。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流動床から上昇するガス中に含まれる固体を
   遠心力により分離する、流動床中でガス化剤によ
   り固体燃料からガスを生成する方法において、固
   体を発生炉中流動床の上方で分離しかつ直ちに、
   別個に供給されるガス化剤により行なわれる、流
   動床とは別の副反応において流動床−及びスラグ
   溶融温度を上廻る温度で後ガス化し、すべての後
   ガス化生成物は直接流動床中に導き、かつ残留物
   は下方から搬出し、その際融液は流動床中で、及
   び場合によりその下方に設けられている固定床中
   で固化するまで冷却することを特微とする固体燃
   料からガスを生成する方法。 ２ 高められた圧力下に実施する特許請求の範囲
   第１項載の方法。 ３ 流動床から上昇するガス中に含まれる固体を
   遠心力により分離する、流動床中でガス化剤によ
   り固体燃料からガスを生成する方法を実施するに
   当り、流動床ガス化区域を包含し、少なくとも１
   個の燃料用取入装置、ガス化剤用供給導管並びに
   ガス化残留物用搬出装置を有する発生炉タンク並
   びに流動床ガス化区域の上方に設けられている、
   流動床から上昇するガスから固体を分離するため
   の、ガス化剤供給用導管を備えたインゼクタを有
   するサイクロンを具備する発生炉において、サイ
   クロン２０，４０の流出口２５，４５に後ガス化
   室３０，５０が接続しており、この後ガス化室が
   ガス化剤を供給されるインゼクタ２６，４６を有
   することを特徴とする固体燃料からガスを生成す
   る装置。 ４ サイクロン２０，４０が発生炉タンクＧ上に
   設けられかつそのタンクＧの内部とガス案内路を
   通して連結している特許請求の範囲第３項記載の
   装置。 ５ サイクロン２０，４０が案内羽根４２を備え
   ている取入装置４１を具備する特許請求の範囲第
   ３又は第４項記載の装置。 ６ 後ガス化室３０を有するサイクロン２０が組
   合せた流動床−固定床ガス化系Ｗ，Ｆの上方に設
   けられている特許請求の範囲第３項から第５項ま
   でのいずれか１項記載の装置。 ７ 後ガス化室５０が冷却系５１を備えている特
   許請求の範囲第３項から第６項までのいずれか１
   項記載の装置。 ８ 少なくとも１個のガス化剤供給導管４７ａ，
   ４８ａが、冷却系５１に接続している冷媒導管３
   ７ａ，３８ａの内部に設けられている特許請求の
   範囲第７項記載の装置。