WO2015072219A1 - スラグ排出装置及びスラグ排出方法 - Google Patents

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恭行 宮田
小山　智規
柴田　泰成
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    • C10K1/10—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids
    • C10K1/101—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids with water only

Definitions

  • the present invention relates to a slag discharging apparatus and a slag discharging method.
  • an ash hopper for collecting slag (molten slag) generated and dropped by the combustor (Patent Documents 1 and 2).
  • the ash hopper is provided with a slag crusher provided with a screen and a spreader.
  • the slag falling from the combustor is rapidly cooled and solidified with water and falls to the upper surface of the screen provided in the slag crusher.
  • the screen is provided to intersect the slug falling direction and has a plurality of openings. Thereby, the screen passes slag smaller than the diameter of the opening and drops it to the lower part of the ash hopper.
  • slag larger than the diameter of the opening and slag lumps which are deposits of slag smaller than the diameter of the opening are deposited.
  • the slag lumps are bonded by the cross-linking by the frictional force or the powder pressure in the particle layer of the slag.
  • a spreader provided on the upper surface of the screen moves on the upper surface of the screen by, for example, a hydraulic cylinder, and breaks down the slag deposited on the upper surface of the screen by applying a force to pass through the screen.
  • Slag that has fallen and accumulated from the opening of the screen to the lower part of the ash hopper is discharged from the gasification furnace through the lock hopper to the outside of the system.
  • the deposited slag may not be crushed and may only be gathered in the working direction of the slag crusher and not pass through the screen. Then, the amount of deposited slag on the upper surface of the screen increases, so that the slag may not be discharged from the gasification furnace and the ash hopper may be filled with the slag. In this case, it is difficult to continue the operation of the gasification furnace, and the gasification furnace is to be stopped.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a slag discharge device and a slag discharge method which can more easily pass slag deposited on the upper surface of the screen from the opening of the screen. I assume.
  • the slag discharge device and slag discharge method of the present invention adopt the following means.
  • the slag discharge device is provided in a combustor of a gasification furnace for gasifying a carbon-containing fuel, and is a slag discharge device which discharges slag generated and dropped by the combustor from the gasification furnace
  • a screen which is provided to intersect the falling direction of the slag and which has a plurality of openings, and which passes the slag smaller than the diameter of the openings; moving the upper surface of the screen, the screen And crusher means for crushing the slag deposited on the upper surface of the upper surface, and a jet hole for jetting a liquid pressurized against the slag deposited on the screen.
  • the slag discharge device is provided in a combustor of a gasification furnace that gasifies carbon-containing fuel, and discharges slag generated and dropped by the combustor from the gasification furnace.
  • a slag discharge device is equipped with a screen which is provided to intersect with the falling direction of the slag and has a plurality of openings. Slag smaller than the diameter of the opening of the screen passes through the opening and drops. On the other hand, the slag deposited on the upper surface of the screen without passing through the opening is broken by the crushing means moving on the upper surface of the screen.
  • the slag deposited on the upper surface of the screen includes a slag lump in which slag smaller than the diameter of the opening is bonded by the cross-linking by the frictional force or the powder pressure.
  • a liquid pressurized against the deposited slag on the upper surface of the screen is ejected from the ejection holes.
  • the pressurized liquid is ejected from the particles of the slag bonded by the crosslinking, whereby the bond due to the crosslinking is broken.
  • the slag fluidizes slowly from the stationary state.
  • the liquid jetted to the slag is, for example, water.
  • the slag which became easy to flow is flowed by the liquid from a jet nozzle. Thereby, the slag falls together with the liquid from the opening of the screen without moving the crushing means. In addition, slag can be easily dropped from the opening also by moving the crushing means.
  • this configuration can more easily pass the slag deposited on the upper surface of the screen from the opening of the screen.
  • the jet holes be provided on side walls of the screen erected parallel to the operating direction of the crushing means.
  • the pressurized liquid can be ejected easily and uniformly to the deposited slag.
  • the ejection hole is preferably provided in the crushing unit.
  • the said crushing means is equipped with the inclined surface forwardly inclined with respect to the crushing direction of the said slag.
  • the ejection holes be provided on the inclined surface and eject the liquid in the direction of the screen.
  • the jet holes be provided in the screen.
  • the deposition of slag on the upper surface of the screen can be suppressed, and the pressurized liquid can be ejected easily and uniformly to the deposited slag.
  • the ejection holes eject gas instead of liquid.
  • the gas is ejected from the upper surface of the screen in a state in which the upper surface of the screen is filled with water, whereby the bond due to the crosslinking of the slag is cut by the rise of the air bubbles.
  • the slag is fluidized, the slag deposited on the upper surface of the screen is more likely to pass through the opening of the screen.
  • a slag discharge method is a slag discharge device provided in a combustor of a gasification furnace for gasifying a carbon-containing fuel, and discharging slag generated and dropped by the combustor from the gasification furnace.
  • the method for discharging slag used is to eject pressurized liquid from the jet holes to slag deposited on the upper surface of the screen provided so as to intersect the falling direction of the slag and having a plurality of openings.
  • the first step, and a crushing step of crushing the slag deposited on the upper surface of the screen includes a second step of moving the upper surface of the screen.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a gasification furnace 10 according to the first embodiment.
  • the carbon-containing fuel applied to the gasification furnace 10 according to the first embodiment includes heavy fuel such as coal, petroleum coke, coal coke, asphalt, pitch, oil shale, etc., waste tires, plastics, etc. Waste is an example.
  • heavy fuel such as coal, petroleum coke, coal coke, asphalt, pitch, oil shale, etc., waste tires, plastics, etc. Waste is an example.
  • the carbon-containing fuel to be gasified is coal will be described.
  • pulverized coal supplied from a coal supply facility (not shown) and a dust removing device (not shown) are recovered.
  • the char supplied is reacted with the oxidant.
  • the pulverized coal is burned at a high temperature in the combustor 12 to generate coal gas, which is a combustible gas, and to generate the slag 14 in which the ash in the pulverized coal is melted.
  • the high temperature coal gas obtained by the high temperature combustion of the combustor 12 flows into the reductor 16 provided on the upper stage of the combustor 12.
  • pulverized coal and char are supplied, and the supplied pulverized coal and char are further gasified to generate combustible gas by coal gas.
  • the combustor 12 which concerns on the 1st Embodiment of this invention is a spouted bed type, not only this but a fluidized bed type and a fixed bed type may be sufficient.
  • an ash hopper 18 is provided which collects the slag 14 produced and dropped by the combustor 12.
  • the ash hopper 18 is provided with a slag crusher 20 that crushes the slag 14 and discharges it from the gasification furnace 10.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the slag crusher 20 according to the first embodiment.
  • the slag crusher 20 includes a screen 22, a spreader 24, and a nozzle 26.
  • the slag 14 falling from the combustor 12 is rapidly cooled and solidified by water (hereinafter referred to as "ash hopper water”) ejected from the ash hopper water supply pipe 28, and falls onto the upper surface of the screen 22 provided in the slag crusher 20.
  • ash hopper water water
  • the screen 22 is provided to intersect with the falling direction of the slug 14 and has a plurality of openings 30 and passes the slug 14 smaller than the diameter of the opening 30.
  • the screen 22 is, for example, a plate-like member having an opening 30.
  • the slag 14 which has passed through the opening 30 falls to the lower part of the ash hopper 18 together with the ash hopper water.
  • the lock hopper 34 is connected to the lower part of the ash hopper 18 as shown in FIG. 1, and the slag 14 dropped to the lower part of the ash hopper 18 is discharged out of the system through the lock hopper 34.
  • the gasification furnace 10 of FIG. 1 employ
  • the spreader 24 moves on the upper surface of the screen 22 by the hydraulic cylinder 36 and breaks up the slag 14 deposited on the upper surface of the screen 22.
  • the position of the spreader 24 shown in FIG. 2 is a standby position before moving the upper surface of the screen 22.
  • a support plate 38 is provided on the opposite side of the standby position of the spreader 24. That is, the spreader 24 scrapes the slag 14 deposited on the upper surface of the screen 22 by moving from the standby position to the backing plate 38. Then, the spreader 24 crushes the deposited slag 14 by sandwiching the slag 14 with the receiving plate 38.
  • a protrusion 40 is provided on the front of the spreader 24 in order to facilitate the crushing of the slag 14.
  • the spreader 24 which concerns on the 1st Embodiment of this invention is equipped with the inclined surface 24A inclined forward with respect to the crushing direction of the slag 14. As shown in FIG.
  • the inclined surface 24A is provided at the lower portion of the spreader 24.
  • the spreader 24 mainly scrapes the deposited slag 14 by the inclined surface 24A.
  • Above the inclined surface 24A is a vertical surface 24B perpendicular to the screen 22.
  • the nozzle 26 is an ejection hole for ejecting a liquid pressurized against the slag 14 deposited on the screen 22.
  • the nozzle 26 according to the first embodiment is provided on the inclined surface 24A of the spreader 24. As shown in the front view of the spreader 24 of FIG. 3, the nozzles 26 are horizontally provided on the inclined surface 24A, for example.
  • the pressurized liquid ejected from the nozzle 26 is, for example, water, but it is not limited to this, and may be any liquid that can cut the crosslinking of the slag 14 as described later.
  • pressurized water is referred to as high pressure water in the following description.
  • the pressure of high pressure water is, for example, 3 to 5 MPa.
  • a water supply pipe 42 for supplying high pressure water to the ash hopper water supply pipe 28 is branched and connected to the nozzle 26. More specifically, the branched water supply pipe 42 is connected to the high pressure hose 44.
  • the high pressure hose 44 is flexible to accommodate the movement of the spreader 24 and is supported by the high pressure hose receiver 46.
  • the high pressure hose 44 is connected to the high pressure water header 48.
  • the high pressure water header 48 supplies high pressure water to the plurality of nozzles 26.
  • the slag 14 produced by the combustor 12 falls on the top surface of the screen 22.
  • the slug 14 smaller than the diameter of the opening 30 of the screen 22 passes through the opening 30 and falls to the lower part of the ash hopper 18, that is, the lower part of the gasification furnace 10 .
  • slag 14 which is larger than the diameter of the opening 30 and slag lumps which are deposits of slag 14 smaller than the diameter of the opening 30 can not pass through the opening 30 and is deposited on the upper surface of the screen 22. Therefore, the spreader 24 moves the upper surface of the screen 22 from the standby position to the support plate 38 at predetermined time intervals. As a result, the spreader 24 fractures the deposited slag 14 so that the slag 14 can easily pass through the opening 30.
  • the spreader 24 since the spreader 24 according to the first embodiment applies a downward force to the deposited slag 14 by the inclined surface 24A, the deposited slag 14 can be crushed more reliably.
  • slag lumps in which small slags 14 are linked by crosslinking may not be crushed by the spreader 24 and may be gathered in the moving direction of the spreader 24 without passing through the opening 30. Therefore, high pressure water is jetted from the nozzle 26 provided on the inclined surface 24A of the spreader 24 toward the slag 14. The high pressure water is ejected to the particles of the slag 14 bonded by the crosslinking, whereby the bond due to the crosslinking is cut. As a result, the slag 14 fluidizes slowly from the stationary state.
  • the nozzle 26 on the inclined surface 24A, the high pressure water is more reliably ejected to the slag 14 crushed by the spreader 24, so that the deposited slag 14 can be crushed more reliably.
  • the high-pressure water jetted from the nozzle 26 may be synchronized with the time interval in which the spreader 24 moves, or may be performed intermittently or continuously regardless of the time interval in which the spreader 24 moves.
  • the slag 14 which became easy to flow is flowed by the high pressure water which ejects from the nozzle 26. As shown in FIG. As a result, the slag 14 falls together with the high pressure water from the opening 30 of the screen 22 without moving the spreader 24. In addition, the slag 14 is easily dropped from the opening 30 also by moving the spreader 24.
  • the slag crusher 20 is provided so as to intersect the falling direction of the slag 14 and has a plurality of openings 30 and is smaller than the diameter of the openings 30.
  • a spreader 24 for moving the upper surface of the screen 22 and breaking the slag 14 deposited on the upper surface of the screen 22; a nozzle 26 for injecting high pressure water to the slag 14 deposited on the screen 22; And.
  • the slag crusher 20 can more easily pass the slag 14 deposited on the upper surface of the screen 22 from the opening 30 of the screen 22. Thereby, even if the slag 14 is deposited on the upper surface of the screen 22, the slag crusher 20 can more reliably discharge the slag 14. As a result, it is possible to prevent the operation of the gasifier 10 from being stopped due to the deposition of the slag 14, and the continuous operation of the gasifier 10 becomes possible.
  • the slag crusher 20 which concerns on the 1st embodiment of this invention equips the inclined surface 24A of the spreader 24 with the nozzle 26, you may provide the nozzle 26 not only with this but the perpendicular surface 24B of the spreader 24.
  • FIG. 1 the slag crusher 20 which concerns on the 1st embodiment of this invention equips the inclined surface 24A of the spreader 24 with the nozzle 26.
  • the configuration of the gasification furnace 10 according to the second embodiment is the same as the configuration of the gasification furnace 10 according to the first embodiment shown in FIG.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the spreader 24 according to the second embodiment, as viewed from the side.
  • FIG. 5 is a longitudinal cross-sectional view of the spreader 24 according to the second embodiment as viewed from the front, and is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • the same reference numerals as in FIGS. 2 and 3 denote the same parts in FIGS. 4 and 5 as in FIGS. 2 and 3, and a description thereof will be omitted.
  • the nozzle 26 according to the second embodiment is provided on the inclined surface 24A and spouts high pressure water in the direction of the screen 22.
  • a header 50 is provided inside the spreader 24.
  • a plurality of downwardly directed nozzles 26 are connected to the header 50, and high pressure water is jetted from the nozzles 26 to the upper surface of the screen 22.
  • the high-pressure water jetted from the nozzle 26 may be synchronized with the time interval in which the spreader 24 moves, or may be performed intermittently or continuously regardless of the time interval in which the spreader 24 moves.
  • the header 50 may not be provided.
  • the slag crusher 20 can crush the deposited slag 14 more reliably because the downward force is applied to the slag 14 crushed by the spreader 24 even by the high pressure water.
  • the configuration of the gasification furnace 10 according to the third embodiment is the same as the configuration of the gasification furnace 10 according to the first embodiment shown in FIG.
  • the screen 22 is provided with a nozzle 60 for spouting high pressure water.
  • FIG. 6 is an example of a longitudinal sectional view of the screen 22 according to the third embodiment.
  • the side surface of the opening 30 of the screen 22 is provided with a nozzle 60 to which high pressure water is supplied via the header 62.
  • a water supply pipe 42 for supplying high pressure water to the ash hopper water supply pipe 28 is branched and connected.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a screen 22 according to a modification of the third embodiment.
  • the top surface of the screen 22 is provided with a nozzle 60 to which high pressure water is supplied via the header 62.
  • the ejection of high pressure water from the nozzle 60 may be synchronized with the time interval in which the spreader 24 moves, or may be performed intermittently or continuously regardless of the time interval in which the spreader 24 moves.
  • the high pressure water is ejected to the particles of the slag 14 bonded by the crosslinking, whereby the bond due to the crosslinking is cut.
  • the deposited slag 14 becomes easy to fluidize.
  • high pressure water is spouted from the lower side to the upper side of the screen 22, so that the deposition of the slag 14 on the upper surface of the screen 22 can be suppressed, and the pressurized liquid can be simplified with respect to the deposited slag 14 It can spout uniformly.
  • the configuration of the gasification furnace 10 according to the fourth embodiment is the same as the configuration of the gasification furnace 10 according to the first embodiment shown in FIG.
  • FIGS. 8 and 9 are longitudinal sectional views of the screen 22 according to the fourth embodiment.
  • the same reference numerals as in FIGS. 6 and 7 denote the same parts in FIGS. 8 and 9 as in FIGS.
  • the screen 22 according to the fourth embodiment ejects high pressure gas (hereinafter referred to as “high pressure gas”) from the nozzle 60 instead of high pressure water. For this reason, the header 62 is connected to a high pressure gas supply pipe 42 for supplying high pressure gas.
  • high pressure gas high pressure gas
  • the high pressure gas may be jetted from the nozzle 60 synchronously with the time interval of movement of the spreader 24 or intermittently or continuously regardless of the time interval of movement of the spreader 24.
  • the upper surface of the screen 22 is filled with water by high-pressure water jetted from the nozzle 60 provided to the spreader 24 and water from the ash hopper water supply pipe 28. Then, in the slag crusher 20 according to the fourth embodiment, bubbles of high pressure gas rise from the upper surface of the screen 22 when the gas is spouted from the upper surface of the screen 22 in a state where water is applied to the upper surface of the screen 22 Do. The rise of the bubbles breaks the bond of the slag 14 due to the crosslinking. For this reason, since the slag 14 is fluidized, the slag 14 deposited on the upper surface of the screen 22 can pass through the opening 30 of the screen 22 more easily.
  • the configuration of the gasification furnace 10 according to the fifth embodiment is the same as the configuration of the gasification furnace 10 according to the first embodiment shown in FIG.
  • FIG. 10 is a top view of the slag crusher 20 according to the fifth embodiment.
  • FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the screen 22 and the side wall 70 according to the fifth embodiment, and is an AA sectional view of FIG.
  • the same reference numerals as in FIGS. 2 and 3 denote the same parts in FIGS. 10 and 11 as in FIGS. 2 and 3, and a description thereof will be omitted.
  • the slag crusher 20 has a nozzle 72 for spouting high pressure water on the side wall 70 of the screen 22 erected in parallel with the operating direction of the spreader 24. As shown in FIG. 11, the nozzle 72 is provided at the lower part of the side wall 70 as an example.
  • the slag crusher 20 can eject high pressure water simply and uniformly to the deposited slag 14. Further, since the nozzle 72 is provided on the side wall 70, it can be easily installed on the slag crusher 20. The high pressure water jetted from the nozzle 72 may be used as the ash hopper water.
  • the spreader 24 moves toward the receiving plate 38.
  • the present invention is not limited to this, and the spreader 24 is provided instead of the receiving plate 38,
  • the slag 14 may be broken by moving the pair of spreaders 24 on the upper surface of the screen 22.

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Abstract

スクリーンの上面に堆積したスラグをスクリーンの開口部からより通過し易くなる、ことを目的とする。スラグクラッシャ（２０）は、炭素含有燃料をガス化させるガス化炉（１０）のコンバスタに設けられ、コンバスタで生成されて落下したスラグをガス化炉（１０）から排出する。スラグクラッシャ（２０）は、スラグの落下方向に対して交差するように設けられると共に複数の開口部（３０）を有し、開口部（３０）の径より小さなスラグを通過させるスクリーン（２２）と、スクリーン（２２）の上面を移動し、スクリーン（２２）の上面に堆積したスラグを破砕するスプレッダ（２４）と、スクリーン（２２）に堆積したスラグに対して高圧水を噴出するノズル（２６）と、を備える。

Description

スラグ排出装置及びスラグ排出方法
　本発明は、スラグ排出装置及びスラグ排出方法に関するものである。
　石炭等の炭素含有燃料をガス化させるガス化炉の下部には、コンバスタで生成されて落下したスラグ（溶融スラグ）を集めるアッシュホッパが備えられている（特許文献１，２）。
　アッシュホッパには、スクリーン及びスプレッダを備えるスラグクラッシャが設けられる。コンバスタから落下するスラグは、水で急速に冷却されて固化し、スラグクラッシャが備えるスクリーンの上面に落下する。
　このスクリーンは、スラグの落下方向に対して交差するように設けられると共に複数の開口部を備えている。これにより、スクリーンは、開口部の径より小さなスラグを通過させ、アッシュホッパの下部へ落下させる。
　一方、スクリーンの上面には、開口部の径よりも大きなスラグや、開口部の径よりも小さなスラグの堆積であるスラグ塊が堆積する。スラグ塊は、スラグの粒子層内での摩擦力や粉体圧による架橋により結合している。
　そこで、スクリーンの上面に設けられたスプレッダが、例えば油圧シリンダによってスクリーンの上面を移動し、スクリーンの上面に堆積したスラグに力を加えることで破砕し、スクリーンを通過させる。
　スクリーンの開口部からアッシュホッパの下部へ落下し堆積したスラグは、ガス化炉からロックホッパを介して系外へ排出される。
特開平７－２４７４８４号公報 特開平９－３８５１０号公報
　しかしながら、スプレッダを作動させても、堆積したスラグが破砕されず、スラグクラッシャの作動方向に寄せ集められるだけで、スクリーンを通過しないことがある。
　そして、スクリーンの上面でのスラグの堆積量が多くなり、ガス化炉からスラグが排出されず、アッシュホッパ内にスラグが充満する場合がある。この場合、ガス化炉の運転継続が困難となり、ガス化炉を停止することとなる。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、スクリーンの上面に堆積したスラグをスクリーンの開口部からより通過し易くできる、スラグ排出装置及びスラグ排出方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明のスラグ排出装置及びスラグ排出方法は以下の手段を採用する。
　本発明の第一態様に係るスラグ排出装置は、炭素含有燃料をガス化させるガス化炉のコンバスタに設けられ、前記コンバスタで生成されて落下したスラグを前記ガス化炉から排出するスラグ排出装置あって、前記スラグの落下方向に対して交差するように設けられると共に複数の開口部を有し、該開口部の径より小さな前記スラグを通過させるスクリーンと、前記スクリーンの上面を移動し、前記スクリーンの上面に堆積した前記スラグを破砕する破砕手段と、前記スクリーンに堆積した前記スラグに対して加圧された液体を噴出する噴出孔と、を備える。
　本構成に係るスラグ排出装置は、炭素含有燃料をガス化させるガス化炉のコンバスタに設けられ、コンバスタで生成されて落下したスラグをガス化炉から排出する。
　そして、スラグ排出装置は、スラグの落下方向に対して交差するように設けられると共に複数の開口部を有するスクリーンを備える。スクリーンの開口部の径より小さなスラグが開口部を通過して落下する。一方、開口部を通過せずに、スクリーンの上面に堆積したスラグは、スクリーンの上面を移動する破砕手段によって破砕される。
　ここで、スクリーンの上面に堆積するスラグには、開口部の径よりも小さなスラグが摩擦力や粉体圧による架橋により結合したスラグ塊が含まれる。
　堆積するスラグを除去するために噴出孔から、スクリーンの上面に堆積したスラグに対して加圧された液体が噴出される。架橋によって結合したスラグの粒子に加圧された液体が噴出されることで、架橋による結合が切断される。これにより、スラグが静置状態から緩やかに流動化する。なお、スラグに噴出される液体は、例えば水である。
　そして、流動し易くなったスラグは、噴出孔からの液体によって流される。これにより、スラグは、破砕手段を移動させることなく、スクリーンの開口部から液体と共に落下することとなる。また、スラグは、破砕手段を移動させることによっても、簡易に開口部から落下し易くなる。
　以上のように、本構成は、スクリーンの上面に堆積したスラグをスクリーンの開口部からより通過し易くできる。
　上記第一態様では、前記噴出孔が、前記破砕手段の作動方向に対して並行に立設された前記スクリーンの側壁に備えられることが好ましい。
　本構成によれば、堆積したスラグに対して、加圧された液体を簡易かつ均一に噴出できる。
　上記第一態様では、前記噴出孔が、前記破砕手段に備えられることが好ましい。
　本構成によれば、破砕手段によって破砕されるスラグに対して、より確実に加圧された液体が噴出されるので、堆積したスラグをより確実に破砕できる。
　上記第一態様では、前記破砕手段が、前記スラグの破砕方向に対して前傾した傾斜面を備えることが好ましい。
　本構成によれば、堆積したスラグに対して下向きの力が加わるので、堆積したスラグをより確実に破砕できる。
　上記第一態様では、前記噴出孔が、前記傾斜面に設けられ、前記スクリーンの方向へ液体を噴出することが好ましい。
　本構成によれば、破砕手段によって破砕されるスラグに対して、噴出する液体によっても下向きの力が加わるので、堆積したスラグをより確実に破砕できる。
　上記第一態様では、前記噴出孔が、前記スクリーンに備えられることが好ましい。
　本構成によれば、スクリーンの上面でのスラグの堆積を抑制でき、かつ堆積したスラグに対して、加圧された液体を簡易かつ均一に噴出できる。
　上記第一態様では、前記噴出孔が、液体の替わりに気体を噴出することが好ましい。
　本構成によれば、スクリーンの上面に水が張られた状態で、スクリーンの上面から気体が噴出することにより、気泡の上昇によってスラグの架橋による結合が切断される。これにより、スラグが流動化するので、スクリーンの上面に堆積したスラグは、スクリーンの開口部をより通過し易くなる。
　本発明の第二態様に係るスラグ排出方法は、炭素含有燃料をガス化させるガス化炉のコンバスタに設けられ、前記コンバスタで生成されて落下したスラグを前記ガス化炉から排出するスラグ排出装置を用いたスラグ排出方法あって、前記スラグの落下方向に対して交差するように設けられると共に複数の開口部を有するスクリーンの上面に堆積したスラグ対して、噴出孔から加圧された液体を噴出する第１工程と、前記スクリーンの上面に堆積した前記スラグを破砕する破砕手段が、前記スクリーンの上面を移動する第２工程と、を含む。
　本発明によれば、スクリーンの上面に堆積したスラグをスクリーンの開口部からより通過し易くできる、という優れた効果を有する。
本発明の第１実施形態に係るガス化炉の縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係るスラグクラッシャの縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係るスプレッダの正面図である。 本発明の第２実施形態に係るスプレッダの側面視の縦断面図である。 本発明の第２実施形態に係るスプレッダの正面視の縦断面図である。 本発明の第３実施形態に係るスクリーンの縦断面図である。 本発明の第３実施形態の変形例に係るスクリーンの縦断面図である。 本発明の第４実施形態に係るスクリーンの縦断面図である。 本発明の第４実施形態の変形例に係るスクリーンの縦断面図である。 本発明の第５実施形態に係るスラグクラッシャの上面図である。 本発明の第５実施形態に係るスクリーン及び側壁の縦断面図である。
　以下に、本発明に係るスラグ排出装置及びスラグ排出方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
　以下、本発明の第１実施形態について説明する。
　図１は、本第１実施形態に係るガス化炉１０の縦断面図である。
　本第１実施形態に係るガス化炉１０に適用される炭素含有燃料は、石炭、石油コーク、石炭コークス、アスファルト、ピッチ、オイルシェール等の重質系燃料の外、廃タイヤ、プラスティックス等の廃棄物が一例として挙げられる。以下の各実施形態では、ガス化させる炭素含有燃料を石炭とする場合について説明する。
　ガス化炉１０では、灰融点以上の１５００～１８００℃程度の高温雰囲気とされるコンバスタ１２において、石炭供給設備（不図示）から供給される微粉炭と、脱塵装置（不図示）で回収されて供給されるチャーとが、酸化剤と反応する。これにより、コンバスタ１２では、微粉炭が高温燃焼されることによって、可燃性ガスである石炭ガスが生成されると共に、微粉炭中の灰分が溶融したスラグ１４が生成される。
　そして、コンバスタ１２の高温燃焼により得られた高温の石炭ガスが、コンバスタ１２の上段に設けられたリダクタ１６に流れ込む。このリダクタ１６においても、微粉炭とチャーとが供給され、供給された微粉炭及びチャーが更にガス化して、石炭ガスによる可燃性ガスが生成される。なお、本第１実施形態に係るコンバスタ１２は、噴流床式であるが、これに限らず、流動床式や固定床式でもよい。
　ガス化炉１０の下部には、コンバスタ１２で生成されて落下したスラグ１４を集めるアッシュホッパ１８が備えられている。
　アッシュホッパ１８には、スラグ１４を破砕してガス化炉１０から排出するスラグクラッシャ２０が設けられる。
　図２は、本第１実施形態に係るスラグクラッシャ２０の構成を示す縦断面図である。
　スラグクラッシャ２０は、スクリーン２２、スプレッダ２４、及びノズル２６を備える。
　コンバスタ１２から落下するスラグ１４は、アッシュホッパ給水管２８から噴出する水（以下「アッシュホッパ水」という。）で急速に冷却されて固化し、スラグクラッシャ２０が備えるスクリーン２２の上面に落下する。
　スクリーン２２は、スラグ１４の落下方向に対して交差するように設けられると共に複数の開口部３０を有し、開口部３０の径より小さなスラグ１４を通過させる。スクリーン２２は、開口部３０を有する、例えば板状の部材である。
　開口部３０を通過したスラグ１４は、アッシュホッパ水と共にアッシュホッパ１８の下部へ落下する。アッシュホッパ１８の下部には、図１に示されるようにロックホッパ３４が接続されており、アッシュホッパ１８の下部に落下したスラグ１４は、ロックホッパ３４を介して系外へ排出される。
　なお、図１のガス化炉１０は、一例として、スラグ１４をロックホッパ３４まで落下させることで系外へ排出する重力落下方式を採用しているが、これに限らず、スラグ１４をロックホッパ３４へ落下させることなく、取り出して再利用する横吸出方式が採用されてもよい。
　スプレッダ２４は、油圧シリンダ３６によってスクリーン２２の上面を移動し、スクリーン２２の上面に堆積したスラグ１４を破砕する。なお、図２に示されるスプレッダ２４の位置は、スクリーン２２の上面を移動する前の待機位置である。
　スプレッダ２４の待機位置の反対側には、受板３８が備えられる。すなわち、スプレッダ２４は、待機位置から受板３８まで移動することによって、スクリーン２２の上面に堆積したスラグ１４をかき集める。そして、スプレッダ２４は、受板３８とでスラグ１４を挟み込むことによって、堆積したスラグ１４を破砕する。なお、スプレッダ２４の正面には、スラグ１４を破砕し易くするために、突起物４０が設けられる。
　また、本第１実施形態に係るスプレッダ２４は、スラグ１４の破砕方向に対して前傾した傾斜面２４Ａを備える。傾斜面２４Ａは、スプレッダ２４の下部に設けられている。スプレッダ２４は、堆積したスラグ１４を主に傾斜面２４Ａによってかき集めることとなる。傾斜面２４Ａの上方は、スクリーン２２に対して垂直とされた垂直面２４Ｂとなっている。
　また、ノズル２６は、スクリーン２２に堆積したスラグ１４に対して加圧された液体を噴出する噴出孔である。本第１実施形態に係るノズル２６は、スプレッダ２４の傾斜面２４Ａに備えられる。ノズル２６は、図３のスプレッダ２４の正面図にも示されるように、一例として、傾斜面２４Ａに水平に複数設けられる。
　ノズル２６から噴出される加圧された液体は、一例として水であるが、これに限らず、後述するようにスラグ１４の架橋を切断できる液体であればよい。また、加圧された水を以下の説明において高圧水と称呼する。高圧水の圧力は、一例として３～５ＭＰａである。
　アッシュホッパ給水管２８へ高圧水を供給する給水管４２は、分岐してノズル２６へ接続される。より具体的には、分岐した給水管４２は、高圧ホース４４に接続される。高圧ホース４４は、スプレッダ２４の移動に対応するために柔軟性を有しており、高圧ホース受け４６によって支えられる。
　高圧ホース４４は、高圧水ヘッダ４８に接続される。高圧水ヘッダ４８は、複数のノズル２６へ高圧水を供給する。
　次に本第１実施形態に係るスラグクラッシャ２０の作用について説明する。
　コンバスタ１２で生成されたスラグ１４は、スクリーン２２の上面に落下する。
　スクリーン２２の上面に落下したスラグ１４のうち、スクリーン２２の開口部３０の径より小さなスラグ１４は、開口部３０を通過して、アッシュホッパ１８の下部、すなわちガス化炉１０の下部へ落下する。
　一方、開口部３０の径よりも大きなスラグ１４や、開口部３０の径よりも小さなスラグ１４の堆積であるスラグ塊は、開口部３０を通過できずにスクリーン２２の上面に堆積する。
　そこで、スプレッダ２４が所定の時間間隔毎にスクリーン２２の上面を待機位置から受板３８まで移動する。これにより、スプレッダ２４が、堆積したスラグ１４を破砕し、スラグ１４を開口部３０から通過し易くする。
　また、本第１実施形態に係るスプレッダ２４は、傾斜面２４Ａにより、堆積したスラグ１４に対して下向きの力を加えるので、堆積したスラグ１４をより確実に破砕できる。
　しかし、小さなスラグ１４が架橋により結合したようなスラグ塊は、スプレッダ２４によっても破砕されず、開口部３０を通過せずに、スプレッダ２４の移動方向に寄せ集められ場合がある。
　そこで、スプレッダ２４の傾斜面２４Ａに備えられるノズル２６からスラグ１４に向けて高圧水が噴出される。架橋によって結合したスラグ１４の粒子に高圧水が噴出されることで、架橋による結合が切断される。これにより、スラグ１４が静置状態から緩やかに流動化する。
　また、ノズル２６が傾斜面２４Ａに備えられることによって、スプレッダ２４によって破砕されるスラグ１４に対して、より確実に高圧水が噴出されるので、堆積したスラグ１４をより確実に破砕できる。
　なお、ノズル２６からの高圧水の噴出は、スプレッダ２４が移動する時間間隔と同期されてもよいし、スプレッダ２４が移動する時間間隔と関係なく、間欠又は連続的に行われてもよい。
　そして、流動し易くなったスラグ１４は、ノズル２６から噴出される高圧水によって流される。これにより、スラグ１４は、スプレッダ２４を移動させることなく、スクリーン２２の開口部３０から高圧水と共に落下することとなる。また、スラグ１４は、スプレッダ２４を移動させることによっても、簡易に開口部３０から落下し易くなる。
　以上説明したように、本第１実施形態に係るスラグクラッシャ２０は、スラグ１４の落下方向に対して交差するように設けられると共に複数の開口部３０を有し、開口部３０の径より小さなスラグ１４を通過させるスクリーン２２と、スクリーン２２の上面を移動し、スクリーン２２の上面に堆積したスラグ１４を破砕するスプレッダ２４と、スクリーン２２に堆積したスラグ１４に対して高圧水を噴出するノズル２６と、を備える。
　従って、スラグクラッシャ２０は、スクリーン２２の上面に堆積したスラグ１４をスクリーン２２の開口部３０からより通過し易くできる。これにより、スラグ１４がスクリーン２２の上面に堆積してもスラグクラッシャ２０により、より確実にスラグ１４の排出が可能となる。その結果、スラグ１４の堆積によりガス化炉１０の運転が停止されることを抑制でき、ガス化炉１０の継続的な運転が可能となる。
　なお、本第１実施形態に係るスラグクラッシャ２０は、スプレッダ２４の傾斜面２４Ａにノズル２６を備えるが、これに限らず、スプレッダ２４の垂直面２４Ｂにノズル２６を備えてもよい。
〔第２実施形態〕
　以下、本発明の第２実施形態について説明する。
　本第２実施形態に係るガス化炉１０の構成は、図１に示す第１実施形態に係るガス化炉１０の構成と同様であるので説明を省略する。
　図４は、本第２実施形態に係るスプレッダ２４の側面視の縦断面図である。図５は、本第２実施形態に係るスプレッダ２４の正面視の縦断面図であり、図４のＡ－Ａ断面図である。なお、図４，５における図２，３と同一の構成部分については図２，３と同一の符号を付して、その説明を省略する。
　本第２実施形態に係るノズル２６は、傾斜面２４Ａに設けられ、スクリーン２２の方向へ高圧水を噴出する。
　一例として、スプレッダ２４の内部にはヘッダ５０が設けられる。ヘッダ５０には、下方向を向いた複数のノズル２６が接続され、このノズル２６から高圧水がスクリーン２２の上面に噴出される。なお、ノズル２６からの高圧水の噴出は、スプレッダ２４が移動する時間間隔と同期されてもよいし、スプレッダ２４が移動する時間間隔と関係なく、間欠又は連続的に行われてもよい。なお、スラグクラッシャ２０に高圧水ヘッダ４８が備えられている場合は、ヘッダ５０が備えられなくてもよい。
　これにより、本第２実施形態に係るスラグクラッシャ２０は、スプレッダ２４によって破砕されるスラグ１４に対して、高圧水によっても下向きの力が加わるので、堆積したスラグ１４をより確実に破砕できる。
〔第３実施形態〕
　以下、本発明の第３実施形態について説明する。
　本第３実施形態に係るガス化炉１０の構成は、図１に示す第１実施形態に係るガス化炉１０の構成と同様であるので説明を省略する。
　本第３実施形態に係るスラグクラッシャ２０は、高圧水を噴出するノズル６０がスクリーン２２に備えられる。
　図６は、本第３実施形態に係るスクリーン２２の縦断面図の一例である。
　図６の例では、スクリーン２２の開口部３０の側面に、ヘッダ６２を介して高圧水が供給されるノズル６０が備えられる。ヘッダ６２は、アッシュホッパ給水管２８へ高圧水を供給する給水管４２が分岐されて接続される。
　図７は、本第３実施形態の変形例に係るスクリーン２２の縦断面図である。
　図７の例では、スクリーン２２の上面に、ヘッダ６２を介して高圧水が供給されるノズル６０が備えられる。
　なお、ノズル６０からの高圧水の噴出は、スプレッダ２４が移動する時間間隔と同期されてもよいし、スプレッダ２４が移動する時間間隔と関係なく、間欠又は連続的に行われてもよい。
　本第３実施形態に係るスラグクラッシャ２０は、架橋によって結合したスラグ１４の粒子に高圧水が噴出されることで、架橋による結合が切断される。これにより、堆積したスラグ１４が流動化し易くなる。
　また、スクリーン２２の下方向から上方向へ高圧水が噴出されるので、スクリーン２２の上面でのスラグ１４の堆積を抑制でき、かつ堆積したスラグ１４に対して、加圧された液体を簡易かつ均一に噴出できる。
〔第４実施形態〕
　以下、本発明の第４実施形態について説明する。
　本第４実施形態に係るガス化炉１０の構成は、図１に示す第１実施形態に係るガス化炉１０の構成と同様であるので説明を省略する。
　図８，９は、本第４実施形態に係るスクリーン２２の縦断面図である。なお、図８，９における図６，７と同一の構成部分については図６，７と同一の符号を付して、その説明を省略する。
　本第４実施形態に係るスクリーン２２は、ノズル６０から高圧水の替わりに高圧の気体（以下「高圧気体」という。）を噴出する。このため、ヘッダ６２は、高圧気体を供給する高圧気体給水管４２に接続される。
　なお、ノズル６０からの高圧気体の噴出は、スプレッダ２４が移動する時間間隔と同期されてもよいし、スプレッダ２４が移動する時間間隔と関係なく、間欠又は連続的に行われてもよい。
　スクリーン２２の上面は、スプレッダ２４に備えられたノズル６０から噴出する高圧水や、アッシュホッパ給水管２８からの水により、水が張られた状態となる。
　そして、本第４実施形態に係るスラグクラッシャ２０は、スクリーン２２の上面に水が張られた状態で、スクリーン２２の上面から気体が噴出することにより、高圧気体の気泡がスクリーン２２の上面から上昇する。この気泡の上昇によってスラグ１４の架橋による結合が切断される。このため、スラグ１４が流動化するので、スクリーン２２の上面に堆積したスラグ１４が、スクリーン２２の開口部３０をより通過し易くなる。
〔第５実施形態〕
　以下、本発明の第５実施形態について説明する。
　本第５実施形態に係るガス化炉１０の構成は、図１に示す第１実施形態に係るガス化炉１０の構成と同様であるので説明を省略する。
　図１０は、本第５実施形態に係るスラグクラッシャ２０の上面図である。図１１は、本第５実施形態に係るスクリーン２２及び側壁７０の縦断面図であり、図１０のＡ－Ａ断面図である。なお、図１０，１１における図２，３と同一の構成部分については図２，３と同一の符号を付して、その説明を省略する。
　本第５実施形態に係るスラグクラッシャ２０は、高圧水を噴出するノズル７２を、スプレッダ２４の作動方向に対して並行に立設されたスクリーン２２の側壁７０に備える。
　図１１に示されるように、ノズル７２は、一例として、側壁７０の下部に備えられる。
　本第５実施形態に係るスラグクラッシャ２０は、堆積したスラグ１４に対して、高圧水を簡易かつ均一に噴出できる。また、ノズル７２は、側壁７０に備えられるため、簡易にスラグクラッシャ２０へ設置可能である。
　なお、ノズル７２から噴出される高圧水は、アッシュホッパ水と兼用されてもよい。
　以上、本発明を、上記各実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、複数の上記実施形態を組み合わせてもよい。
　例えば、上記各実施形態では、スプレッダ２４が受板３８へ向かって移動する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、受板３８の替わりにスプレッダ２４が設けられ、一対のスプレッダ２４がスクリーン２２の上面を移動することでスラグ１４を破砕する形態としてもよい。
　１０　　ガス化炉
　１２　　コンバスタ
　１４　　スラグ
　２０　　スラグクラッシャ
　２２　　スクリーン
　２４　　スプレッダ
　２４Ａ　傾斜面
　２６　　ノズル
　３０　　開口部
　６０　　ノズル
　７０　　側壁
　７２　　ノズル
 
 
 
 
 
 
 

Claims (8)

  1. 　炭素含有燃料をガス化させるガス化炉のコンバスタに設けられ、前記コンバスタで生成されて落下したスラグを前記ガス化炉から排出するスラグ排出装置あって、
    　前記スラグの落下方向に対して交差するように設けられると共に複数の開口部を有し、該開口部の径より小さな前記スラグを通過させるスクリーンと、
    　前記スクリーンの上面を移動し、前記スクリーンの上面に堆積した前記スラグを破砕する破砕手段と、
    　前記スクリーンに堆積した前記スラグに対して加圧された液体を噴出する噴出孔と、
    を備えるスラグ排出装置。
  2. 　前記噴出孔は、前記破砕手段の作動方向に対して並行に立設された前記スクリーンの側壁に備えられる請求項１記載のスラグ排出装置。
  3. 　前記噴出孔は、前記破砕手段に備えられる請求項１又は請求項２記載のスラグ排出装置。
  4. 　前記破砕手段は、前記スラグの破砕方向に対して前傾した傾斜面を備える請求項１から請求項３の何れか１項記載のスラグ排出装置。
  5. 　前記噴出孔は、前記傾斜面に設けられ、前記スクリーンの方向へ液体を噴出する請求項４記載のスラグ排出装置。
  6. 　前記噴出孔は、前記スクリーンに備えられる請求項１から請求項５の何れか１項記載のスラグ排出装置。
  7. 　前記噴出孔は、液体の替わりに気体を噴出する請求項６記載のスラグ排出装置。
  8. 　炭素含有燃料をガス化させるガス化炉のコンバスタに設けられ、前記コンバスタで生成されて落下したスラグを前記ガス化炉から排出するスラグ排出装置を用いたスラグ排出方法あって、
    　前記スラグの落下方向に対して交差するように設けられると共に複数の開口部を有するスクリーンの上面に堆積したスラグ対して、噴出孔から加圧された液体を噴出する第１工程と、
    　前記スクリーンの上面に堆積した前記スラグを破砕する破砕手段が、前記スクリーンの上面を移動する第２工程と、
    を含むスラグ排出方法。  
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