WO2015129083A1 - 湿式炉 - Google Patents

湿式炉 Download PDF

Info

Publication number
WO2015129083A1
WO2015129083A1 PCT/JP2014/074235 JP2014074235W WO2015129083A1 WO 2015129083 A1 WO2015129083 A1 WO 2015129083A1 JP 2014074235 W JP2014074235 W JP 2014074235W WO 2015129083 A1 WO2015129083 A1 WO 2015129083A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ceramic film
furnace wall
furnace
slag
molten slag
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/074235
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
亀山　達也
中馬　康晴
榊原　紀幸
小山　智規
潤一郎 山本
北田　昌司
Original Assignee
三菱日立パワーシステムズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱日立パワーシステムズ株式会社 filed Critical 三菱日立パワーシステムズ株式会社
Publication of WO2015129083A1 publication Critical patent/WO2015129083A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/0003—Linings or walls
    • F27D1/0006—Linings or walls formed from bricks or layers with a particular composition or specific characteristics
    • F27D1/0009—Comprising ceramic fibre elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00—Casings; Linings; Walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M2900/00—Special features of, or arrangements for combustion chambers
    • F23M2900/05004—Special materials for walls or lining

Definitions

  • the present invention relates to a wet furnace in which molten slag is accommodated, such as a gasification furnace, a melting furnace, a gasification melting furnace, and more particularly to a furnace wall structure of a wet furnace.
  • the furnace walls of these wet furnaces are made of metal such as austenitic steel, and water-cooled tubes are installed outside the furnace walls to cool the furnace walls.
  • the molten slag is cooled through the furnace wall to form solid phase slag on the furnace wall side, thereby protecting the furnace wall.
  • the molten slag does not easily adhere to the furnace wall, and the holding power of the solid phase slag (solid slag) formed by cooling the molten slag on the furnace wall surface is small. .
  • the adhesion between the formed solid phase slag and the furnace wall is poor. For this reason, the solid phase slag is peeled off and the furnace wall is exposed to a high temperature and corrosive environment, and the furnace wall is damaged.
  • refractory material may be formed on the furnace wall surface.
  • the refractory material disappears during operation by reacting with or peeling off the hot slag.
  • the solid phase slag protects the furnace wall, and the heat insulation and corrosion resistance are reduced.
  • Patent Document 1 discloses a technique for preventing a refractory from being melted by controlling a supply amount of a cooling medium (water, water vapor, etc.) in gasification according to an alumina concentration in slag.
  • a cooling medium water, water vapor, etc.
  • Patent Document 1 it is necessary to install a system for additionally introducing a cooling medium from the outside, a device for measuring the alumina concentration, and a control system for controlling the cooling medium supply amount. Further, there is a problem that the control becomes complicated and the operation cost increases.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide means for preventing separation of molten slag and solid phase slag in order to protect the furnace wall in a wet furnace containing molten slag.
  • One aspect of the present invention is a wet furnace in which a ceramic film having a contact angle with the molten slag of 90 degrees or less is formed on a furnace wall in contact with the molten slag, and the thickness of the ceramic film is 5 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less. It is.
  • the ceramic film is formed in the furnace wall (inner surface side of a furnace wall) which contacts molten slag, the cooling effect via a furnace wall is high compared with a refractory material. For this reason, reaction of slag and a ceramic membrane
  • the ceramic film Since the ceramic film is sufficiently cooled, the molten slag adhering to the surface of the ceramic film is cooled and solid phase slag is formed on the surface of the ceramic film. Since this solid phase slag has good adhesion to the ceramic film, it is difficult to peel off from the furnace wall and is held on the furnace wall surface.
  • an excellent heat shielding effect and an anticorrosion effect on the furnace wall can be obtained by the ceramic film and the solid phase slag, and an excellent effect that the damage to the furnace can be prevented is achieved. As a result, it is possible to suppress the life reduction of the wet furnace.
  • an intermediate layer is further provided between the furnace wall and the ceramic film, and each material of the furnace wall, the intermediate layer, and the ceramic film is heated from the furnace wall side toward the ceramic film side.
  • a relationship in which the expansion coefficient decreases stepwise may be used.
  • the intermediate layer includes a layer made of a metal material.
  • the wet furnace of the present invention suppresses the reaction between the molten slag and the ceramic film while containing the molten slag in the furnace, and prevents the solid phase slag from peeling from the furnace wall.
  • Excellent heat shielding effect and anticorrosion effect of the furnace wall can be obtained by the coating and the solid phase slag.
  • an intermediate layer is formed between the ceramic film and the furnace wall to alleviate the discontinuity of the thermal expansion coefficient. By doing so, it is possible to further improve the heat shielding property and the anticorrosion property by suppressing damage to the ceramic film and reducing the separation frequency of the solid phase slag.
  • a coal gasification furnace is mentioned as an example and 1st Embodiment of this invention is described.
  • the present invention is not limited to a gasification furnace, and can be applied to any wet furnace that accommodates molten slag, such as a gasification melting furnace or a melting furnace installed in an industrial waste melting plant. .
  • the molten slag in the present invention is slag discharged from a coal gasification furnace, slag generated from industrial waste, or the like.
  • the composition of the slag is SiO 2 : 50 to 60 wt%, Al 2 O 3 : 10 to 30 wt%, CaO: about 5 wt%, Fe 2 O 3 : about 5 wt%, and others: the balance.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a gasification furnace installed in a gasification system.
  • the gasifier 1 includes a pulverized coal supply path 3 for supplying pulverized coal (pulverized coal), a char supply channel 4 for supplying char (unburned particles), and air (oxygen) as an oxidant.
  • the oxidant supply path 5 for supplying the contained gas) is connected.
  • a gasification chamber 2 is formed inside the gasification furnace 1.
  • the furnace wall of the gasification chamber 2 is made of a metal such as austenitic steel.
  • a water-cooled tube (not shown) for cooling the furnace wall is installed on the outer periphery of the furnace wall of the gasification chamber 2.
  • Pulverized coal, char and air are supplied into the gasification chamber 2 from the pulverized coal supply channel 3, the char supply channel 4 and the oxidant supply channel 5 through a burner (not shown) provided on the furnace wall of the gasification chamber 2, respectively. Is done.
  • the pulverized coal and char burn at a high temperature of about 1800 ° C., and combustible gas and molten slag (liquid phase) are generated.
  • the combustible gas containing char is discharged from the gasification chamber 2 through the opening at the top of the gasification chamber 2.
  • a discharge port 6 is formed in the lower part of the gasification chamber 2.
  • the molten slag is discharged from the discharge port 6 along the furnace wall inner surface of the gasification chamber 2. Water is stored at the bottom of the gasification furnace 1.
  • the molten slag discharged from the discharge port 6 comes into contact with water to become a granulated slag, and is discharged outside the furnace.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the gasification chamber furnace wall in the first embodiment.
  • a ceramic film 11 is formed on the inner surface of the furnace wall 10 at a portion in contact with the molten slag.
  • the ceramic film 11 is formed to a thickness of 5 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less, preferably 150 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the ceramic film 11 is formed on the surface of the furnace wall 10 by atmospheric pressure plasma spraying, electron beam physical vapor deposition, or the like.
  • the furnace wall 10 is cooled by the water-cooled tube, and the ceramic film 11 is thinner than the refractory material that has been conventionally installed. For this reason, the surface of the ceramic film 11 is sufficiently cooled. For this reason, the molten slag in contact with the ceramic film 11 is a solid (solid phase slag). Further, since the ceramic film 11 is sufficiently cooled, the reaction between the ceramic film 11 and the slag hardly occurs, and the disappearance of the ceramic film 11 is suppressed.
  • the ceramic film 11 is a ceramic having a contact angle with the molten slag at 90 ° C. or less, more preferably 60 ° or less, at or above the slag softening point (specifically 1000 ° C. to 1500 ° C.). With the contact angle, sufficient wettability can be secured between the molten slag and the ceramic film 11.
  • the material of the ceramic film 11 is SiO 2 —Al 2 O 3 (for example, mullite) based material, SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO (for example cordierite) based material, Al 2 O 3 , CrO 3 based.
  • the ceramic film 11 of the present embodiment is thin, it can obtain an excellent heat shielding effect and can suppress the reaction between the ceramic film 11 and the molten slag.
  • the wet slag is good, so that the molten slag is likely to adhere to the surface of the ceramic film 11.
  • the molten slag adhering to the ceramic film 11 is cooled to become solid phase slag. Since this solid phase slag is made of the same material as the molten slag, the molten slag is more likely to adhere to the surface of the solid phase slag.
  • the solid phase slag has good adhesion to the ceramic film, and thus is difficult to peel off from the furnace wall 10. Therefore, the furnace wall 10 is protected from the ceramic coating 11 and the corrosive environment by the solid phase slag.
  • the furnace wall 10 and the ceramic film 11 expand due to the influence of heat from the molten slag, if there is a difference in the coefficient of thermal expansion between the furnace wall 10 and the ceramic film 11, cracks may occur on the surface of the ceramic film 11. is there. Although slag enters this crack, since the ceramic film 11 is thin and sufficiently cooled, the slag solidifies in the crack. That is, even if the ceramic film 11 is damaged, the furnace wall 10 is protected from the corrosive environment by the solid phase slag. From the above, the wet furnace in which the ceramic film 11 is formed on the furnace wall 10 can withstand long-time use.
  • the surface of the ceramic film 11 may be roughened by blasting or the like. By doing so, the contact area with the solid phase slag increases, and the slag becomes difficult to peel from the ceramic film 11. As a result, it is possible to further improve the heat shielding effect and anticorrosion effect by the slag.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the gasification chamber furnace wall in the second embodiment.
  • the ceramic coating may be peeled off.
  • the intermediate layer 12 is formed between the ceramic film 11 and the furnace wall 10.
  • the intermediate layer 12 is represented by one layer, but a plurality of intermediate layers may be laminated.
  • the materials of the furnace wall 10, the intermediate layer 12, and the ceramic film 11 are selected so that the thermal expansion coefficient decreases stepwise from the furnace wall 10 side toward the ceramic film 11 side.
  • the intermediate layer 12 that can achieve the relationship of the thermal expansion coefficient described above, a metal material such as a CoNiCrAlY alloy or a NiCoCrAlY alloy can be applied.
  • the intermediate layer 12 may be a single layer as shown in FIG. 3, or a plurality of layers may be formed.
  • the material of each intermediate layer 12 is changed so that the thermal expansion coefficient gradually decreases from the furnace wall 10 side toward the ceramic film 11 side.
  • an intermediate layer made of a metal material is formed on the furnace wall 10 side, and the thermal expansion coefficient is higher on the ceramic film 11 side than the material used for the ceramic film 11.
  • An intermediate layer made of a large ceramic material is formed.
  • each material of the plurality of intermediate layers 12 may be selected so that the thermal expansion differences among the furnace wall 10, the ceramic coating 11, and the intermediate layer 12 are approximately the same.
  • Table 2 is an example of material selection in the furnace wall structure of the second embodiment.
  • the difference in thermal expansion coefficient between the intermediate layer 12 and the furnace wall 10 and the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic coating 11 and the intermediate layer 12 are considered. Are designed to be almost the same.
  • the stress generated in the ceramic film 11 when the molten slag is accommodated in the furnace can be reduced as compared with the first embodiment.
  • the ceramic film 11 and the solid phase slag are effectively prevented from being peeled off, so that the heat shielding effect and the anticorrosion effect can be further improved, and a wet furnace capable of withstanding long-time use can be obtained.
  • the surface of the ceramic film 11 may be roughened by blasting or the like. By doing so, the contact area with the solid phase slag increases, and the slag becomes difficult to peel from the ceramic film 11. As a result, it is possible to further improve the heat shielding effect and the anticorrosion effect.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)

Abstract

　湿式炉において炉壁を保護するために溶融スラグ及び固相スラグの剥離を防止する手段を提供する。溶融スラグと接触する炉壁（１０）に、溶融スラグとの接触角が９０度以下となるセラミックス皮膜（１１）が形成され、セラミックス皮膜（１１）の厚さが５μｍ以上１０００μｍ以下である湿式炉。前記炉壁（１０）と前記セラミックス皮膜（１１）との間に中間層を更に備え、前記炉壁（１０）、前記中間層及び前記セラミックス皮膜（１１）の各材料は、前記炉壁（１０）側から前記セラミックス皮膜（１１）側に向かって熱膨張係数が段階的に減少する関係であっても良い。

Description

湿式炉
　本発明は、ガス化炉、溶融炉、ガス化溶融炉など、内部に溶融スラグを収容する湿式炉に関し、特に湿式炉の炉壁構造に関する。
　溶融炉やガス化炉、ガス化溶融炉では、残渣や灰などを高温で溶かすことにより液状化し、溶融スラグを生成させている。溶融スラグの流動性を確保するために、炉内の温度は高温に保たれている。例えばガス化炉の場合は、１８００℃程度で残渣等の溶融が行われる。
　これらの湿式炉の炉壁はオーステナイト鋼などの金属で形成され、炉壁外側に水冷管などが設置されて炉壁が冷却されている。炉壁を介して溶融スラグが冷却されて炉壁側で固相スラグを形成することにより、炉壁が保護される。しかしながら、金属と溶融スラグとの濡れ性は悪いため、溶融スラグが炉壁に付着しにくく、炉壁表面で溶融スラグが冷却されて形成される固相スラグ（固体のスラグ）の保持力が小さい。また、形成された固相スラグと炉壁との密着性が悪い。このため、固相スラグが剥離して炉壁が高温且つ腐食性のある環境に曝され、炉壁が損傷してしまう。
　高温且つ腐食性の環境から炉壁を保護するために、炉壁表面に耐火材が形成されることがある。しかしながら、耐火材は高温のスラグと反応するか剥離することにより、運転中に消失してしまう。耐火材がない部分では、固相スラグのみが炉壁を保護することになり、遮熱性及び耐食性が低下する。
　特許文献１は、スラグ中のアルミナ濃度に応じてガス化における冷却媒体（水、水蒸気等）の供給量を制御することにより、耐火物の溶損を防止する技術を開示している。
特開２００７－２３１２０３号公報
　特許文献１の方法では、外部から冷却媒体を追加投入する系統、及び、アルミナ濃度を計測する装置や冷却媒体供給量を制御する制御系統を設置する必要がある。また制御が複雑となり運転コストが増大するという問題がある。
　本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、溶融スラグを収容する湿式炉において炉壁を保護するために溶融スラグ及び固相スラグの剥離を防止する手段を提供することを目的とする。
　本発明の一態様は、溶融スラグと接触する炉壁に、前記溶融スラグとの接触角が９０度以下となるセラミックス皮膜が形成され、前記セラミックス皮膜の厚さが５μｍ以上１０００μｍ以下である湿式炉である。
　本発明では、溶融スラグと接触する炉壁（炉壁の内面側）にセラミックス皮膜を形成しているため、耐火材に比べて炉壁を介した冷却効果が高い。このため、スラグとセラミックス皮膜との反応が抑制され、耐火材を設置した場合と比較してセラミックス皮膜の消失を抑制することが可能である。
　また、本発明のセラミックス皮膜は溶融スラグとの濡れ性に優れるため、溶融スラグが炉壁面に付着しやすい。セラミックス皮膜が十分に冷却されているため、セラミックス皮膜表面に付着した溶融スラグが冷却されてセラミックス皮膜表面に固相スラグが形成される。この固相スラグはセラミックス皮膜との密着性が良好であるので、炉壁から剥離しにくく、炉壁表面に保持される。本発明ではセラミックス皮膜及び固相スラグにより優れた遮熱効果及び炉壁の防食効果が得られ、炉の損傷を防止することができるという優れた効果を奏する。この結果、湿式炉の寿命低下を抑制することが可能となる。
　上記態様において、前記炉壁と前記セラミックス皮膜との間に中間層を更に備え、前記炉壁、前記中間層及び前記セラミックス皮膜の各材料は、前記炉壁側から前記セラミックス皮膜側に向かって熱膨張係数が段階的に減少する関係であっても良い。この場合、前記中間層が金属材料からなる層を含むことが好ましい。
　セラミックス皮膜と炉壁との熱膨張係数差が大きい場合には、炉内に溶融スラグが収容された場合に炉壁とセラミックス皮膜との間に応力が生じる。上記の中間層を設ければ、セラミックス皮膜に負荷される応力を緩和してセラミックス皮膜の損傷を防止することができるとともに、セラミックス皮膜表面からの固相スラグの剥離を防止することができる。
　本発明の湿式炉は、炉内に溶融スラグを収容している間に、溶融スラグとセラミックス皮膜との反応が抑制されるとともに、固相スラグの炉壁からの剥離が防止されるので、セラミックス皮膜及び固相スラグによって優れた遮熱効果及び炉壁の防食効果が得られる。
　また、セラミックス皮膜と炉壁との間に中間層を形成して熱膨張係数の不連続性を緩和させる。こうすることによって、セラミックス皮膜の損傷を抑制するとともに、固相スラグの剥離頻度を低減させて、遮熱性及び防食性を更に改善することが可能となる。
ガス化炉の断面概略図である。 第１実施形態におけるガス化室炉壁の断面拡大図である。 第２実施形態におけるガス化室炉壁の断面拡大図である。
［第１実施形態］
　以下では、石炭ガス化炉を例に挙げて本発明の第１実施形態を説明する。なお、本発明はガス化炉に限定されず、ガス化溶融炉、産業廃棄物の溶融プラントに設置される溶融炉と言った、溶融スラグを内部に収容する湿式炉であれば適用可能である。
　本発明における溶融スラグは、石炭ガス化炉から排出されるスラグや産業廃棄物から発生するスラグ等である。一例として、スラグの組成はＳｉＯ２：５０～６０ｗｔ％、Ａｌ２Ｏ３：１０～３０ｗｔ％、ＣａＯ：約５ｗｔ％、Ｆｅ２Ｏ３：約５ｗｔ％、その他：残部である。
　図１は、ガス化システムに設置されるガス化炉の断面概略図である。ガス化炉１には、微粉状にされた石炭（微粉炭）を供給する微粉炭供給経路３と、チャー（未燃粒子）を供給するチャー供給流路４と、酸化剤としての空気（酸素含有ガス）を供給する酸化剤供給経路５とが接続される。ガス化炉１内部にはガス化室２が形成されている。ガス化室２の炉壁は、オーステナイト鋼などの金属で作製されている。ガス化室２の炉壁の外側外周には、炉壁を冷却する水冷管（図示せず）が設置されている。
　微粉炭供給経路３、チャー供給流路４及び酸化剤供給経路５から、それぞれ微粉炭、チャー及び空気がガス化室２の炉壁に設けられるバーナ（不図示）を通じてガス化室２内に供給される。１８００℃程度の高温で微粉炭及びチャーが燃焼し、可燃性ガス及び溶融スラグ（液相）が生成される。
　チャーを含む可燃性ガスは、ガス化室２上部の開口を通じてガス化室２から排出される。ガス化室２の下部には排出口６が形成されている。溶融スラグはガス化室２の炉壁内面を伝って排出口６から排出される。ガス化炉１の底部に水が貯留されている。排出口６から排出される溶融スラグは、水と接触して水砕スラグとなり、炉外に排出される。
　図２は、第１実施形態におけるガス化室炉壁の断面拡大図である。溶融スラグと接触する部分の炉壁１０の内側表面には、セラミックス皮膜１１が形成される。
　セラミックス皮膜１１は、５μｍ以上１０００μｍ以下、好ましくは１５０μｍ以上５００μｍ以下の膜厚に形成される。セラミックス皮膜１１は、大気圧プラズマ溶射、電子ビーム物理蒸着などによって炉壁１０表面に成膜される。
　上述のように炉壁１０が水冷管により冷却されており、セラミックス皮膜１１は従来設置されていた耐火材よりも薄い。このため、セラミックス皮膜１１表面は十分に冷却状態が保たれている。このため、セラミックス皮膜１１に接触する溶融スラグは固体（固相スラグ）となっている。また、セラミックス皮膜１１が十分に冷却されているためにセラミックス皮膜１１とスラグとの反応が生じにくく、セラミックス皮膜１１の消失が抑制される。
　セラミックス皮膜１１は、スラグの軟化点以上（具体的に１０００℃～１５００℃）における溶融スラグと接触角が９０度以下、より好ましくは６０度以下となるセラミックスである。上記接触角であれば、溶融スラグとセラミックス皮膜１１との間で十分な濡れ性が確保できる。具体的に、セラミックス皮膜１１の材質は、ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３（例えばムライト）系材料、ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＭｇＯ（例えばコージェライト）系材料、Ａｌ２Ｏ３、ＣｒＯ３系材料、ＭｇＯ系材料、ＺｒＯ３系材料（例えばＣａＯ－ＺｒＯ３系材料）、ＺｒＯ２系材料（例えばＹ２Ｏ３－ＺｒＯ２系材料（８ｗｔ％Ｙ２Ｏ３安定化ジルコニア））、ＳｉＣ系材料である。表１に、各材料から作製した皮膜と溶融スラグとの接触角をまとめる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
　本実施形態のセラミックス皮膜１１は薄いため優れた遮熱効果を得ることができるとともに、セラミックス皮膜１１と溶融スラグとの反応を抑制することができる。
　上述の接触角を有するセラミックス皮膜１１を炉壁１０表面に形成すると、溶融スラグとの濡れ性が良好であるので、溶融スラグがセラミックス皮膜１１表面に付着しやすくなる。上記で説明したように炉壁の外側外周には炉壁を冷却する水冷管が設置されているため、セラミックス皮膜１１に付着した溶融スラグが冷却されて固相スラグとなる。この固相スラグは溶融スラグと同じ材質であるから、固相スラグの表面に更に溶融スラグが付着しやすい。また、固相スラグはセラミックス皮膜との密着性が良好となるため、炉壁１０から剥離しにくい。従って、炉壁１０は固相スラグによってセラミックス皮膜１１及び腐食性環境から保護される。
　炉壁１０及びセラミックス皮膜１１は溶融スラグからの熱の影響により膨張するが、炉壁１０とセラミックス皮膜１１との熱膨張係数に差があると、セラミックス皮膜１１の表面に亀裂が発生する場合がある。この亀裂にスラグが入り込むが、セラミックス皮膜１１は薄く十分に冷却されているため、亀裂内でスラグが固化する。つまり、セラミックス皮膜１１が損傷しても炉壁１０が固相スラグにより腐食性環境から保護される。
　以上のことから、炉壁１０に上述のセラミックス皮膜１１を形成した湿式炉は、長時間の使用に耐え得るものとなる。
　第１実施形態において、セラミックス皮膜１１の表面はブラスト処理などにより粗面化されていても良い。こうすることにより、固相スラグとの接触面積が増大し、スラグがセラミックス皮膜１１から剥離しにくくなる。この結果、スラグによる遮熱効果及び防食効果を更に向上させることが可能となる。
［第２実施形態］
　図３は、第２実施形態におけるガス化室炉壁の断面拡大図である。セラミックス皮膜材料と炉壁材料との熱膨張係数差が大きい場合には、セラミックス皮膜が剥離する可能性がある。このような場合は、セラミックス皮膜１１と炉壁１０との間に中間層１２が形成される。
　図３では中間層１２は１層で表しているが、複数の中間層が積層されていても良い。
　第２実施形態では、炉壁１０側からセラミックス皮膜１１側に向かって熱膨張係数が段階的に減少するように、炉壁１０、中間層１２、及び、セラミックス皮膜１１の材質が選定される。
　上述の熱膨張係数の関係が達成できる中間層１２としては、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ合金やＮｉＣｏＣｒＡｌＹ合金などの金属材料が適用できる。
　中間層１２は図３に示すように１層でも良いし、複数層が形成されていても良い。複数の中間層１２では、炉壁１０側からセラミックス皮膜１１側に向かって熱膨張係数が段階的に減少するように、各中間層１２の材質を変える。このように複数の中間層を形成する場合には、例えば、炉壁１０側には金属材料からなる中間層が形成され、セラミックス皮膜１１側にはセラミックス皮膜１１に用いた材料よりも熱膨張係数が大きいセラミックス材料からなる中間層が形成される。このとき、炉壁１０、セラミックス皮膜１１、中間層１２の間の熱膨張差がそれぞれ同程度となるように、複数の中間層１２の各材質が選定されると良い。
　表２は第２実施形態の炉壁構造における材料選定の例である。表２の例では、冷却効果と炉内の熱負荷とを考慮して、中間層１２と炉壁１０との熱膨張係数の差、及び、セラミックス皮膜１１と中間層１２の熱膨張係数の差がほぼ同じとなるように設計されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  
　本実施形態のセラミックス皮膜１１及び中間層１２を設ければ、第１実施形態と比較して、炉内に溶融スラグが収容された場合にセラミックス皮膜１１に生じる応力を緩和させることができる。この結果、セラミックス皮膜１１及び固相スラグの剥離が効果的に防止されて、遮熱効果及び防食効果を更に向上させることが可能となり、長時間の使用に耐え得る湿式炉とすることができる。
　第２実施形態においても、セラミックス皮膜１１の表面はブラスト処理などにより粗面化されていても良い。こうすることにより、固相スラグとの接触面積が増大し、スラグがセラミックス皮膜１１から剥離しにくくなる。この結果、遮熱効果及び防食効果を更に向上させることが可能となる。
１　ガス化炉
２　ガス化室
３　微粉炭供給経路
４　チャー供給流路
５　酸化剤供給経路
６　排出口
１０　炉壁
１１　セラミックス皮膜
１２　中間層
 

Claims (3)

  1. 　溶融スラグと接触する炉壁に、前記溶融スラグとの接触角が９０度以下となるセラミックス皮膜が形成され、
    　前記セラミックス皮膜の厚さが５μｍ以上１０００μｍ以下である湿式炉。
  2. 　前記炉壁と前記セラミックス皮膜との間に中間層を更に備え、
    　前記炉壁、前記中間層及び前記セラミックス皮膜の各材料は、前記炉壁側から前記セラミックス皮膜側に向かって熱膨張係数が段階的に減少する関係である請求項１に記載の湿式炉。
  3. 　前記中間層が金属材料からなる層を含む請求項２に記載の湿式炉。
PCT/JP2014/074235 2014-02-27 2014-09-12 湿式炉 WO2015129083A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-037553 2014-02-27
JP2014037553A JP2015161459A (ja) 2014-02-27 2014-02-27 湿式炉

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015129083A1 true WO2015129083A1 (ja) 2015-09-03

Family

ID=54008431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/074235 WO2015129083A1 (ja) 2014-02-27 2014-09-12 湿式炉

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2015161459A (ja)
WO (1) WO2015129083A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020008262A (ja) * 2018-07-12 2020-01-16 一般財団法人電力中央研究所 耐腐食性の炉壁部材

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102348175B1 (ko) * 2019-11-20 2022-01-10 한국원자력연구원 신소재 반응방지층이 적용된 도가니 및 이를 이용한 금속연료의 용융 및 주조방법
US11415369B2 (en) 2019-11-20 2022-08-16 Korea Atomic Energy Research Institute Crucible with reaction preventing layer made of advanced material and method of melting and casting metal fuel using the same

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0874506A (ja) * 1994-09-09 1996-03-19 Toshiba Corp 耐蝕コーティング部材およびその製造法
JPH1183000A (ja) * 1997-06-30 1999-03-26 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材
JP2000301655A (ja) * 1999-04-22 2000-10-31 Tocalo Co Ltd 熱遮蔽皮膜被覆部材および熱遮蔽皮膜の形成方法
JP2001280635A (ja) * 2000-03-31 2001-10-10 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 廃棄物燃焼灰分の溶融部材料の表面処理方法
JP2001295075A (ja) * 2000-04-12 2001-10-26 Toshiba Corp 金属基材への耐食セラミックコ−ティング部材、その製造方法、およびその部材から構成される部品
JP2003120914A (ja) * 2001-10-12 2003-04-23 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 燃焼溶融炉およびその内面耐食補強方法
JP2009234830A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Kurosaki Harima Corp クロムフリー不定形耐火物、及び廃棄物溶融炉

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0874506A (ja) * 1994-09-09 1996-03-19 Toshiba Corp 耐蝕コーティング部材およびその製造法
JPH1183000A (ja) * 1997-06-30 1999-03-26 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 廃棄物燃焼灰分の溶融部用部材
JP2000301655A (ja) * 1999-04-22 2000-10-31 Tocalo Co Ltd 熱遮蔽皮膜被覆部材および熱遮蔽皮膜の形成方法
JP2001280635A (ja) * 2000-03-31 2001-10-10 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 廃棄物燃焼灰分の溶融部材料の表面処理方法
JP2001295075A (ja) * 2000-04-12 2001-10-26 Toshiba Corp 金属基材への耐食セラミックコ−ティング部材、その製造方法、およびその部材から構成される部品
JP2003120914A (ja) * 2001-10-12 2003-04-23 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 燃焼溶融炉およびその内面耐食補強方法
JP2009234830A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Kurosaki Harima Corp クロムフリー不定形耐火物、及び廃棄物溶融炉

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020008262A (ja) * 2018-07-12 2020-01-16 一般財団法人電力中央研究所 耐腐食性の炉壁部材
JP7017290B2 (ja) 2018-07-12 2022-02-08 一般財団法人電力中央研究所 耐腐食性の炉壁部材

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015161459A (ja) 2015-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015129083A1 (ja) 湿式炉
ES2387891T3 (es) Procedimiento para la fabricación de capas cerámicas finas y compactas
EP2518027B1 (en) Electrode holder for electric glass melting
Feng et al. Ablation behavior of ZrC and ZrO2 coatings on SiC coated C/C composites under oxyacetylene torch with different heat fluxes
WO2015129082A1 (ja) バーナ及びこれを備える湿式炉
CN102159732A (zh) 具有保护元件的氧气喷枪
JP6107952B2 (ja) 炭素含有耐火物の背面酸化抑制方法、ライニング構造体及び炭素含有耐火物
JPH06313532A (ja) 焼却炉側壁構造及び焼却炉側壁煉瓦
JP2016098389A (ja) フェライト系ステンレス鋼の製造方法
JP7017290B2 (ja) 耐腐食性の炉壁部材
KR101261424B1 (ko) 취련용 랜스 노즐
JP2827375B2 (ja) 窯炉内面のコーティング方法
JP2005281032A (ja) 焼結用グラファイトトレー
JP5877123B2 (ja) 脱ガス装置の浸漬管
JP2007231203A (ja) 炭素質原料のガス化方法
CN108917401B (zh) 用于冶炼设备的喷口砖组件
JP5781385B2 (ja) 脱ガス装置の浸漬管
US20120018122A1 (en) Furnace and a Method for Cooling a Furnace
KR100415643B1 (ko) 코렉스 용융로 노즐용 내화조성물
KR100321048B1 (ko) 세라믹이 선단에 내장된 코렉스 용융로 노즐
US20140190094A1 (en) Method and Apparatus for Insulating Panels
JPS6217107A (ja) 羽口
JP2001099574A (ja) 金属精錬炉出鋼口曲面壁の溶射補修方法
JP2004150755A (ja) 灰溶融炉
JP2953293B2 (ja) 製鋼炉用ガス吹き込み羽口構造体

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14883943

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14883943

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1