JPH0145517B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は石炭ガス化炉の炉口部シール装置に関
する。

溶融鉄浴式石炭ガス化炉としては、製鋼用転炉
と類似の形状をした転炉型および混鉄炉とよく似
た横形円筒炉型その他種々の形状のものが知られ
ているが、本発明は前者の転炉型石英ガス化炉に
関するものである。第１図に本発明に係る転炉型
石炭ガス化炉の概略構造を示してその概要を説明
する。傾動可能な炉本体１の炉口部１ｂ上方に、
生成ガスの取出通路となるフード２１が配置さ
れ、このフード（固定フード）２１と炉口部１ｂ
との間に可動の中間フード（スカート）１４が設
けられている。炉本体１は外殻の鉄皮内側に耐火
物レンガがライニングされ、この底部に溶融鉄浴
が形成される。固定フード２１に形成されたラン
ス孔４３からランス（図示省略）が垂直に炉内へ
挿入され、このランスを通して微粉炭、酸素、蒸
気を吹き込み、一酸化炭素および水素ガスを生成
せしめ、フード２１を通して取り出す。ガス生成
時には炉口部１ｂとスカート１４は密着される
が、炉本体内に溶融鉄を導入するときその他炉内
状況の観察時などにはスカート１４が引き上げら
れ、炉本体１が水平軸のまわりに転動可能とな
る。

このような石炭ガス化炉で得られる生成ガスの
用途は、燃料、化学原料等多岐にわたるが、いず
れにしても生成ガスの圧力は通常の製鋼用に供さ
れる転炉内で発生するガス圧力よりもはるかに高
いことが要求される。例えば都市ガスでは10気圧
程度、複合発電用ガスで14〜18気圧程度であり、
メタノール合成用ガスに至つては50〜100気圧の
ガス圧が必要である。上記転炉型石炭ガス化炉で
10気圧以上の生成ガスを得ることは構造面から困
難があるが、それでも製鋼用転炉の炉口部付近に
おけるガス圧力が高々±数10mmAg程度であるの
にくらべると、はるかに高い圧力が得られる。石
炭ガス化炉で発生する生成ガス圧力が各用途で要
求される圧力に満たない場合には、圧縮機で昇圧
して使用することになるが、昇圧エネルギーコス
トも低く抑えかつ炉内反応を促進するためには、
石炭ガス化炉での発生圧力をできるだけ高くする
ことが望ましい。また石炭ガス化炉の炉内部は、
上記のような圧力のみならず、生成ガスの高温度
並びにスピツチング、生成ガス流に随伴して飛散
する溶鋼滴およびスラグ滴、さらには生成ガスの
気柱振動に対して確実かつ安全に運転、操業でき
るものなければならない。

炉口と中間フードおよび固定フードとの間の密
封については種々の構造が提案されているが、そ
のひとつの従来例を第４図に示す。炉口部１ｂと
固定フード５０との間に配置された中間フード５
１の下側に、昇降フード５２が昇降シリンダ５３
を介して固定フード５０に吊り下げられており、
固定フード５０と中間フード５１との間、および
中間フード５１と昇降フード５２との間に、それ
ぞれ一重の主蛇腹５４および副蛇腹５５が取り付
けられている。炉口上端の炉口金物５６と中間フ
ード５１および炉口金物５１と昇降フード５２は
それぞれ面接触を成し、場合によつては炉口金物
の接触面にガスケツト５７が設けられ、これによ
つて炉運転時のガス洩れを防止している。炉本体
の転動時には中間フード５１が昇降シリンダ５３
の作動により昇降フード５２に持ち上げられて上
昇する。

この従来例では、前述の如く主蛇腹５４および
副蛇腹５５がそれぞれ一重でしかないため、溶鋼
滴およびスラグ滴が固定フード５０と中間フード
５１の隙間および炉口金物５６と中間フード５１
の隙間から中間フード外側へ漏出した場合、主蛇
腹および副蛇腹を溶損して孔をあけ、ガスが外気
中へ噴出し、周囲環境の破壊、場合によつては火
災事故をひき起す危険がある。元来、この種の蛇
腹はゴム、プラスチツクまたは金属製の薄膜で形
成されるために、高温の金属滴とはスラグ滴には
弱く、孔があき易い。

また上記実施例では固定フード５０と中間フー
ド５１と主蛇腹５４で囲まれた部分に、炉内ガ
ス、蒸気等が浸入しないように排ガスを昇圧して
充気するようにしているが、これらのフード５
０，５１の隙間から噴出するガスのエネルギーで
炉内ガスに随伴して、あるいはスプラツシユとし
て噴き飛んでくるメタルおよびスラグまで防止す
ることは、ガスと比較してメタル等の比重が大き
く運動エネルギーが大きいために、困難である。

またこのようなスプラツシユによつて金属摘や
スラグ滴の飛散してくる状況下では１次封止の完
全さは期待し難く、炉口金物上のガスケツト５７
による昇降フード５２の部分の２次封止部はガス
ケツト５７が上向きについているため傷つき易
く、昇降フード５２の下面も飛散メタルやスラグ
によつて損傷の可能性があり、２次封止が切れる
危険がある。特にこの構造では、損傷を受けた場
合、その部分だけの交換が不可能で補修工事が大
がかりとなる。

さらに上述の構造では昇降シリンダ５３のみで
昇降フードおよび中間フードの双方を昇降させて
おり、かつこれらフードと炉口金物との接触面は
水平であつて該面における接触度合はさほど強く
なく、せいぜい中間フードの自重および主蛇腹の
ばね反力程度である。これらのことにより、操業
中排ガスフード内でガスの気柱振動が発生した場
合には中間フードが炉口金物に対して色動を起し
易い。

このように従来の転炉型石炭ガス化炉は高圧操
業、安全操業等の面で未だ充分なものとはいえな
かつた。

本発明は、高温度、高圧力の生成ガスに対して
も耐え得、かつ溶鋼滴、スラグ滴の付着および気
柱振動による悪影響を生じずに安全、確実にガス
密封ができ、さらにその補修も簡単になし得る構
造の転炉型石炭ガス化炉の炉口部シール装置を提
供することを目的とするものである。

以下、本発明を、図面を参照しながら実施例に
ついて説明する。

第２図および第３図は本発明の実施例に係る転
炉型石炭ガス化炉の炉口部における縦断面図であ
る。特に第２図は第１図のＡ部を拡大した詳細図
であつて、ガス化操業中の状態を示している。ま
た第３図は第２図に対しスカートを上昇させた状
態の図である。ただしこれらの図では炉口中心に
挿入されるランスは図示省略してある。図中Ｘ−
Ｘ線は炉本体１の中心線を表わす。炉口部１ｂの
上端には鋳造品で作られた炉口リング２が固着さ
れている。この場合、炉口部１ｂの炉口フランジ
１ａには炉口リング２の下面を通して生成ガスが
漏出しないようにＯリング４ａ等が設けられてい
る。

炉口リング２は、その上面内径側が炉口中心に
向つて下がり勾配となつた皿形テーパ面２ａ（第
３図）を成し、上面外径側はくぼんだ段差面とな
つておりかつ該面に形成された溝にＯリング４ｂ
が取り付けられている。前記段差面には炉口ライ
ナ５が皿ボルト等によつて交換可能に取り付けら
れている。炉口リング２の内部には冷却水パイプ
３が鋳込まれ、これによつて内部からの冷却がな
され、該リング表面にメタル、スラグが付着しに
くいようにしてある。

炉口リング２の上側には、該リング２の皿形テ
ーパ面に密着するようなテーパ形下面をもつジヤ
ケツト形のスカート（可動フード）１４が固定フ
ード２１のフランジ部２１ａから外周上複数個の
スカート昇降シリンダ１７を介して吊り下げられ
ている。スカート１４の外径側下面には外周側シ
ールエキスパンシヨン１２および内周側シールエ
キスパンシヨン１３から成る２重筒状のシールエ
キスパンシヨンを介してパツキン用ジヤケツト８
が取り付けられる。パツキン用ジヤケツト８は前
記２重筒状のシールエキスパンシヨンを通してジ
ヤケツト形スカート１４の内部と連通しており、
また該ジヤケツト８の下面にはシール用パツキン
６を備えたパツキン座７が取り付けられている。
さらにスカート１４とパツキン用ジヤケツト８と
の間には、その外側部に適数個のパツキン用シリ
ンダ１０が取り付けられ、該シリンダ１０の作動
によりパツキン用ジヤケツト８下面のパツキン座
７のシール用パツキン６が炉口ライナ５に押し付
けられる。ジヤケツト形スカート１４の内部およ
び前記２重筒状のシールエキスパンシヨン１２，
１３を通してパツキン用ジヤケツト８の内部には
冷却水が流通している。なお、このスカート１４
およびパツキン用ジヤケツト８内の冷却水は外側
部の適当な箇所から１パスで、あるいは内部を複
数ブロツクに分割して複数個所から給排水され
る。パツキン用シリンダ１０および外周側シール
エキスパンシヨン１２、内周側シールエキスパン
シヨン１３のストロークは、シール用パツキン６
の押し付け代、石炭ガス化炉の熱膨張代および停
止位置の誤差を吸収できる程度でよい。

スカート１４の下部張り出し部の上面には環状
のエキスパンシヨン座１５が取り付けられ、この
エキスパンシヨン座１５と固定フード２１の前記
フランジ部２１ａとの間に、かつ該スカート１４
の側部との間に一定の空間を有して、内周側スカ
ートエキスパンシヨン２３および外周側スカート
エキスパンシヨン２４から成る２重筒状のスカー
トエキスパンシヨンが装着されている。ここで前
述した２重筒状のシールエキスパンシヨン１２，
１３および前記２重筒状のスカートエキスパンシ
ヨン２３，２４は、それぞれ炉口中心Ｘ−Ｘに対
して同芯材に配置され、これらの材質は高温雰囲
気で使用され得るように金属製のものが好適に採
用される。

固定フード２１とスカート１４の内周部との隙
間１１に水を滴下またはスプレーするために、ス
カート上端部に、周部に孔のあいた環状管２２が
設けられる。

同芯状に隔置された内周側スカートエキスパン
シヨン２３と外周側スカートエキスパンシヨン２
４は、その上下端にフランジ板が固着されて底部
の閉塞された環状エキスパンシヨン筒体を構成す
るが、そのうち下部側フランジ板１６はボルト等
によりエキスパンシヨン座１５に取り付けられ、
上部側フランジ板１８は固定フード２１のフラン
ジ部２１ａに取り付けられるとともに、後述する
給水管３０および排水管３１に連結されている。
給水管３０および排出管３１は前記環状エキスパ
ンシヨン筒体の環状間隙部から固定フード２１の
フランジ部２１ａを貫通してのび、さらに排水管
３１は排水トラフ３２につながつている。なお３
０ａ，３１ａはそれぞれ給水管３０および排水管
３１を支えるためのスリーブである。

固定フード２１のフランジ部２１ａの下面に
は、該固定フード２１の外側部、正確にはスカー
ト１４の外側部と内周側スカートエキスパンシヨ
ン２３との間に垂下してのびる筒状遮へい板２６
が固着されている。好ましくは遮へい板２６の下
端は、スカート１４と内周側スカートエキスパン
シヨン２３との間に貯溜されたダスト洗滌水２５
に浸漬されるのがよい。浸漬された場合を考慮し
て遮へい板２６の上部位置には、遮へい板内側空
間２７と遮へい板外側空間２８の圧力が均等とな
るよう均圧孔２９が設けられる。

ダスト洗滌水２５を抜き取るためにエキスパン
シヨン座１５の下を横切つてのびる掃除孔１９が
設けられる。掃除孔１９はメンテナスン時など洗
滌水およびダストを抜き取つて新水と交換する時
以外は、掃除孔蓋体２０で閉塞される。

掃除孔１９の途中からレベル計４０を備えたレ
ベル検出管３９が引き出され、これによつてダス
ト洗滌水２５の水位が監視される。レベル検出管
３９は、回転ジヨイント３８、導圧管３７、回転
ジヨイント３９、導圧管３５、回転ジヨイント３
４および導圧管３３を通して、筒状遮へい板内側
空間２７に連通している。レベル検出管３９内の
水位が下がつたとき水を補給するために、給水管
４１および給水弁４２が設けられる。

上述の如き構成において、炉口リング２の下面
と炉口フランジ１ａとの間から漏出しようとする
生成ガスは、Ｏリング４ａでシールされ、炉口リ
ング２の上面と炉口ライナ５の下面との間から漏
出しようとする生成ガスは、Ｏリング４ｂでシー
ルされ、また炉口ライナ５の上面とパツキン座７
との間から漏出しようとする生成ガスは、シール
用パツキン６でシールされるため、これらの部分
からの生成ガスの漏出は防止される。パツキン用
シリンダ１０により炉口ライナ５に対するシール
用パツキン６の押し付け力は任意かつ最適に設定
できる。

金属滴およびスラグ滴は、炉口リング２の上面
とスカート１４の下面が接触しているため、その
間から侵入しようとしても非常に困難である。ま
たスカート１４および炉口リング２は水冷却され
ているので、メタル、スラグなどは溶着しにく
く、侵入が一層困難である。たとえ少量のメタル
やスラグが炉口ライナ５の上面まで侵入してきて
炉口ライナ５の上面またはシール用パツキン６を
損傷した場合でも、これらの部品を交換するのみ
で元の機能回復できる。

緊急時または異常操業により、炉口リング２の
上面とスカート１４の下面に隙間ができ、メタル
およびスラグが飛散して内周側シールエキスパン
シヨン１３に衝突しても、水冷却されているので
メタルおよびスラグは直ちに冷却されてシールエ
キスパンシヨン１３の損傷には至らない。

スカート１４の内側部と固定フード２１の隙間
から遮へい板内側空間２７へ侵入しようとするメ
タルおよびスラグは、環状管２２から操業に支障
のない程度の量の水を連続的または断続的に滴下
して侵入する量を極力抑えることができる。また
遮へい板内側空間２７へ侵入したメタルおよびス
ラグは、遮へい板２６に衝突してダスト洗滌水２
５の中へ落ちる。このようにして、メタルおよび
ダストが内周側スカートエキスパンシヨン２３に
直接衝突して損傷させることはない。また内周側
スカートエキスパンシヨン２３は水冷却されてい
るので、通過する生成ガスからの熱に対しても何
ら損傷の問題は生じない。

操業中においてダスト洗滌水２５は、蒸発等に
よつて第２図に示す適正レベルａより許容値だけ
水位が下がつたときには給水弁４２を開いて補給
するが、ダスト洗滌水２５の水位は、遮へい板内
側空間２７の圧力がレベル検出管３９に通じてい
るため、レベル計４０で計測して補給操作が簡単
に行える。

通常操業時または非常時に、スカート昇降シリ
ンダ１７によつてスカート１４を上昇させる場合
には、内周側スカートエキスパンシヨン２３と外
周側スカートエキスパンシヨン２４の間の冷却水
は排水トラフ３２に排水され、トラフ内の水位は
上昇前の通常レベルｂから上昇レベルｃ（第３図）
に上昇する。逆にスカート１４を下降させる際
は、給水管３０からの補給量が不足する場合にお
いても、排水トラフ３２の中の冷却水を１時的に
吸い込んでスカートエキスパンシヨン２３，２４
内の圧力が負圧になることが防止される。スカー
ト昇降シリンダ１７により、スカート１４の下面
が炉口リング２の上面を強固に押えるので生成ガ
スの気柱振動が発生した場合でもスカート１４の
振動を防止することが可能である。特に本発明で
はスカート１４に接触する炉口リング上面は皿形
テーパ面となつているのべ振動等による芯ずれは
水平面接触の場合と比較して起こりにくい。

以上の如く本発明はシールエキスパンシヨンお
よびスカートエキスパンシヨンをそれぞれ２重に
しかつこれらを冷却水により冷却し、しかも交換
可能な炉口ライナにスカートが緊密に密着するよ
うにしたので、メタルおよびスラグされに異常時
の火災に対しても安全性を大巾に増大させること
ができる。なお本発明は一般の製鋼用転炉にも適
用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る転炉型石炭ガス
化炉の概略的な縦断面図、第２図は第１図のＡ部
を拡大した炉口部の詳細な縦断面図、第３図はス
カートを上昇させた状態の炉口部の拡大した縦断
面図、第４図は従来の炉口部シール装置の部分的
な縦断面図である。 １……炉本体、２……炉口リング、５……炉口
ライナ、６……シール用パツキン、８……パツキ
ン用ジヤケツト、１０……パツキン用シリンダ、
１２……外周側シールエキスパンシヨン、１３…
…内周側シールエキスパンシヨン、１４……スカ
ート、１７……スカート昇降シリンダ、２１……
固定フード、２３……内周側スカートエキスパン
シヨン、２４……外周側スカートエキスパンシヨ
ン、２５……ダスト洗滌水、２６……遮へい板、
３０……給水管、３１……排水管、３３，３５，
３７……導圧管、３９……レベル検出管、４０…
レベル計、４３…ランス孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 炉口部上端に固着されかつ内径側上面が皿形
   のテーパ面となつておりまた外径側上面に炉口ラ
   イナが交換可能に取り付けられた炉口リングと、
   内部に液体が充満されかつスカート昇降シリンダ
   によつて固定フードに吊り下げられかつ前記炉口
   リングのテーパ面に押圧接触され得るジヤケツト
   形スカートと、内外２重のシールエキスパンシヨ
   ンを介して前記スカートの下部に連通して取り付
   けられかつパツキン用シリンダによりパツキン部
   材を介して前記炉口リングの炉口ライナに押し付
   けられ得るパツキン用ジヤケツトと、前記固定フ
   ードと前記スカートとの間に取り付けられかつ内
   部に液体が流通する内外２重のスカートエキスパ
   ンシヨンと、前記固定フードに吊り下げられかつ
   下端が内側の前記スカートエキスパンシヨンと前
   記スカートとの間に導入されたダスト洗滌液に浸
   漬される筒状遮へい板とを有することを特徴とす
   る石炭ガス化炉の炉口部シール装置。