JPS6239193B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、後ガス化ゾーンの上に位置するガス
ダクトを間接に冷却しながら、微粒状燃料、こと
に石炭またはコークスを、流動床状態で常圧また
は高圧においてガス化する直立炉に関する。

粒状、微粒状燃料を常圧または高圧において流
動床状態でガス化し、その際吸熱反応性ガス化剤
を流動床の最下部へ導入し、そして発熱反応性ガ
ス化剤を燃料床中へその上にある距離をおいて導
入することは知られている。流動床中で生成した
ガスで上向きに同伴された燃料粒子は、流動床の
上のゾーンにおいてこのゾーン（後ガス化ゾー
ン）中に導入されるガス化剤によつてさらにガス
化される。

この方法を用いるとき、ガス化装置を早期に破
壊することに関し焼結効果が起こらないように、
ガス出口の到着前に、生成したガスで同伴される
溶融フライアツシユからある量の熱を抽出するよ
うに、注意しなくてはならない。他方において、
熱の抽出は焼結効果を防ぐのに必要なものよりも
大きくあつてはならない。そうでないとそれはそ
の下に配置された後ガス化ゾーン中のガス化温度
の維持に不利な影響をおよぼすからである。

ドイツ国公告明細書1421655によれば、この熱
の抽出に水冷表面を使用し、この水冷表面は直立
炉の上部に配置され、そして閉じた水路と小さい
水含量をもつ放射管ボイラとして設計されてお
り、この管ボイラは廃熱ボイラの一部分である。
この構造を用いると、廃熱を良好に使用するとい
う利点に加えて、管が破裂した場合でさえ、温度
の危険な低下は流動床で起こることがなく、そし
て冷却効果は放射管ボイラの運転圧力の選択によ
り、ならびに冷却表面の面積により、制御でき
る。冷気のガス化ゾーン中への放射は流過するガ
スへの冷却効果と積極的に結合されている。この
冷たい放射は望ましくない。なぜなら目的は、と
くに後ガス化ゾーンにおいて、温度を高くしてフ
ライアツシユを完成に燃焼させることにあるから
である。経済的制限なしに冷たさのガス化ゾーン
中への放射の不利益を抑制するためには、冷却表
面の高さはその表面が配置されているシヤフトの
直径に限定しなければならない。これはまた通過
するガスへの冷却効果を制限し、そしてガス化温
度がフライアツシユの焼結点よりも約120℃高い
だけであることを意味し、これにより反応性石炭
がガス化されるときでさえ、フライアツシユは最
高わずかに80％が燃焼するだけである。

本発明の目的は、初めに述べた直立炉を、第１
に、流動床の上のゾーン中の燃料粒子の完全なガ
ス化に必要である約1300℃までの高いガス化温度
が達成されるが、第２に、高温で生成ガスに同伴
される液状の灰粒子は、該高いガス化温度に実質
的に悪影響を与えずに冷却表面中の冷たさの放射
によつて、粒子がガス化直立炉の上部および連続
するガスダクト中の装置の部分へもはや焼結でき
ないような程度に冷却されるような方法で改良す
ることにある。これは液状灰粒子が従来よりもい
つそう強く、すなわち300℃まで強く冷却されな
ければならないことを意味する。

したがつて、本発明は、ガス化直立炉中に取付
けられ、水蒸気発生器の部分として設計された放
射管加熱表面の形の冷却された内部表面を有す
る、放射管ボイラから成り、該放射管ボイラは燃
料床の熱含量と比較して少ない水含量を有し、そ
してガス化直立炉中に取り付けられた放射管ボイ
ラ表面は、その冷却効果が、ガスで同伴されるガ
ス化残留物が連続するガス通路中の装置の部分へ
もはや焼結できないだけの大きさであるような寸
法をもつ、後ガス化ゾーンの上のガスダクトを間
接に冷却しながら、微粒状燃料、ことに石炭また
はコークスを、流動床状態で常圧または高圧にお
いてガス化する直立炉に関する。

この直立炉を用いて、前述の目的は、本発明に
従い、冷却表面が配置されているガス化直立炉の
シヤフト部分の横断面を、その下に位置しかつガ
ス化反応が起こるシヤフト部分よりも大きくする
ことによつて達成される。冷却ゾーンにおけるシ
ヤフトの横断面を拡大したため、抜き出されるガ
スの滞留時間は増加する。その上、大きい横断面
にわたる冷却表面の分布、すなわち、冷却表面密
度の減少のため、冷たさの後ガス化ゾーン中への
放射は、ガス化ゾーンおよび冷却ゾーンにおける
同じ横断面と同様な冷却表面積とを有する直立炉
に比べて、減少する。冷却表面は好ましくはシヤ
フト部分の拡大によつて形成されたくぼみ中へ戻
されるので、反応ガス流は冷却ゾーンにおいて放
射管によつて環状に取り囲まれている。後ガス化
ゾーン中への冷気の放射は同様にこの冷却表面の
配置により大きく減少し、これにより高いフライ
アツシユ温度の低下に冷却表面をいつそう効果的
に使用でき、それゆえ高いガス化温度を使用でき
る。

好ましくは、冷却表面を有するシヤフト部分の
横断面は、ガス化または後ガス化のためその下に
位置するシヤフト部分のほぼ２倍の大きさであ
る。結局、通過するガスの帯溜時間は同様に２倍
とされ、そして冷却効果はそれに応じて増加され
る。その態様により、燃料の組成および品質の通
常の変動、こうしてフライアツシユの焼結点の通
常の変動があつた場合でさえ、冷却ゾーンの装置
の下流へのフライアツシユは焼結は存在しないこ
とが確保される。

冷却表面の高さは、好ましくは冷却表面が配置
されている拡大されたシヤフト部分の直径に比例
する。本発明に従う炉はこうして両方のゾーンに
おいて同じシヤフト横断面を有する既知の態様に
比べて大きい冷却表面を有し、その結果通過する
ガス流について増大した冷却効果が生ずる。

さらに、好ましくはガス化ゾーンのシヤフト部
分は冷却ゾーンの拡大したシヤフト部分中に直接
にはいり込んでいるので、シヤフトの拡大に伴う
かつガスの渦巻きによる浸食効果は冷却管表面に
おいて避けられる。この方法において、ガス化ゾ
ーン中への冷気の放射はさらに減少する。２つの
シヤフト部分を、炉軸に対して45゜の角度で傾斜
する円すい壁部分で接続すると、有利であること
がわかつた。この配置を用いると、第１に放射管
におけるガスの渦巻きのための浸食効果は存在せ
ず、第２にガス化ゾーン中への冷たさの不必要な
放射は避けられる。

放射管ボイラは好ましくは閉じた水回路を有す
る自由対流ボイラとして設計する。発生した水蒸
気の熱は水蒸気の発生のための凝縮器を介して、
好ましくは水管ボイラへ接続することによつて使
用する。閉じた水回路としての放射管ボイラは、
水蒸気発生プラントのこの部分において小さな水
体積含量を用いて作動できる。したがつて、放射
管ボイラ中で管が破裂した場合、シヤフト内容物
の温度はシヤフト中へ出る水によつてほんのわず
かに減少するだけであるので、ガス化反応のため
に温度が低く過ぎることによる炉からの酸素の逃
散の危険は存在しない。管の破裂の結果ガス化直
立炉へ流れ込む水がこの水の蒸発および加熱によ
り燃料床の感知できる熱の約20％以上を燃料床か
ら抽出しないようにして、温度が燃料の酸素によ
る転化の反応温度より低くならないようにすべき
である。

本発明に従う直立炉の一態様を、添付図面に線
図で示す。

粒度０〜６mmの白熱石炭約20トンを、内径4.40
ｍのガス化直立炉１内に配置した。流動床２をこ
の石炭でガス化剤の使用により維持する。このガ
ス化剤はガス化直立炉１中へノズル３，４，５か
ら注入される。流動床２の高さは新らしい石炭を
開口８から連続的に供給することによつて一定に
維持する。石炭は流動床２中で980℃において部
分的にガス化される。反応性に劣る微細粒子は流
動床からガスとともに逃げ、そしてシヤフト部分
９で取り囲まれた後ガス化ゾーン６において1280
℃の温度でノズル７から供給される酸素により完
全にガス化される。

円筒形シヤフトはその上部１０において直径
6.0ｍに拡大されている。放射管冷却表面１１は
この部分に配置されていて、シヤフト壁に密接し
た冷却ゾーンを提供する。シヤフトの下部９と上
部は円すい壁部分１６によつて接続されている。
石炭のガス化によつてフライアツシユとともに形
成されるガスは、シヤフト部分１０へはいる前に
約1250℃の温度であり、そして該シヤフト部分を
去るとき反応器出口１８においてまだ980℃の温
度である。放射管ボイラは放射管冷却表面１１
と、パイプ１２により冷却表面１１へ接続された
水収集ドラム１３と、パイプ１７によりドラム１
３へ接続された凝縮器１４とから成る。放射管ボ
イラ１１〜１４はパイプ１５により廃熱ボイラ
（図示せず）へ接続されており、この中で980℃の
温度で１８を出たガスは180℃に冷却される。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本発明に従う直立炉の一態様の縮
図である。 １……ガス化直立炉、２……流動床、３……ノ
ズル、４……ノズル、５……ノズル、６……後ガ
ス化ゾーン、７……ノズル、８……開口、９……
シヤフト部分、１０……シヤフト部分、１１……
放射管冷却表面、１２……パイプ、１３……ドラ
ム、１４……凝縮器、１５……パイプ、１６……
円すい壁部分、１７……パイプ、１８……反応器
出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流動床と、排出ガスを間接的に冷却するため
   の装置を有する該流動床上の希釈された後ガス化
   ゾーンからなるガス化ゾーンにおいて、石炭また
   はコークスのような微粒状燃料を、ガスで同伴さ
   れるガス化残留物が連続するガス通路中の装置の
   表面へ焼結しないように、常圧または高圧でガス
   化させる直立炉であつて、 (a) 燃料ガス化ゾーンを画定するシヤフト部分で
   あつて、燃料後ガス化ゾーンを画定する上部シ
   ヤフト部分と、この燃料ガス化ゾーンの下部に
   位置させ保持させる粒状燃料の流動床とガス化
   剤を該流動床において注入するための設備を有
   する該燃料後ガス化ゾーンの下の下部シヤフト
   部分とからなるシヤフト部分； (b) 前記燃料後ガス化ゾーンの上にあつて、これ
   に接続しているガス冷却ゾーンを画定し、この
   ガス冷却ゾーンが前記燃料ガス化ゾーンの横断
   面積より大きな横断面積を有する、上部拡大冷
   却シヤフト部分； (c) 燃料床の熱含量と比較して少ない水含量を有
   し、ボイラー管表面が前記上部シヤフト部分を
   通過する排出ガスを環状に取り囲むように、放
   射管ボイラー表面が前記ガス冷却シヤフト部分
   の拡大によつて形成されるくぼみ内に完全に位
   置決めされた状態で水蒸気発生器の部分を形成
   するための放射管ボイラーであつて、反応ガス
   流が冷却ゾーンを通つて移動するときに、該反
   応ガス流がこのボイラー管表面によつて妨げら
   れないように、該ボイラー管表面を前記くぼみ
   内に位置させ、そしてさらに該ボイラー管表面
   が、その冷却効果が極めて大きいので、排出ガ
   スによつて同伴されるガス化残留物が連続する
   排出ガス通路中の装置の表面に焼結することが
   できないだけの大きさであるように寸法を有す
   る放射管ボイラーからなる直立炉。 ２ 冷却表面を有するガス冷却ゾーンの横断面積
   はその下に位置するシヤフト部分の横断面積のほ
   ぼ２倍の大きさであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の直立炉。 ３ ガス冷却ゾーンの冷却表面の高さはその表面
   が配置されている拡大シヤフト部分の直径に比例
   することを特徴とする特許請求の範囲第１または
   ２項記載の直立炉。 ４ 燃料後ガス化ゾーンのシヤフト部分はガス冷
   却ゾーンの拡大シヤフト部分へ接続し、これによ
   つてシヤフトの拡大に伴うかつガスの渦巻きによ
   る浸食効果を冷却管表において避けることを特徴
   とする特許請求の範囲第１〜３項のいずれかに記
   載の直立炉。 ５ 燃料後ガス化ゾーンとガス冷却ゾーンのシヤ
   フト部分は炉軸に対して45゜の角度で傾斜してい
   る円すい壁部分によつて接続されていることを特
   微とする特許請求の範囲第４項記載の直立炉。