JPH0374492A - 加圧型ガス化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は水冷壁で形成された加圧型ガス化炉本体とガス
冷却熱交換器群を囲む水冷壁とを圧力容器に内蔵する加
圧型ガス化装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

第２図ないし第４図は、いずれも従来の加圧型石炭ガス
化装置を例示する図である。

まず第２図は一重構造のものの例であって、ａはガス化
炉本体、ｂは水冷壁、Ｃは断熱保温材、ｄは耐圧容器、
ｅは灰ホッパである。加圧型ガス化装置のガス化炉本体
内部は高温高圧となるため、この例のような一重構造と
した場合、炉壁の強度上極めて厚い炉壁構造を必要とし
ていた。しかしながら炉壁を厚くすると放熱効果が得ら
れないため、水冷壁だけでは炉内の高温高圧の状態に対
応できず、炉の損傷を招くなどの欠点があった。

そこで、ガス化炉本体を二重構造とする第３図のような
加圧型ガス化装置が提案された（特願昭６０−４８２０
２号、特開昭６１−２０７４９２号）、この二重構造は
ガス化炉本体（０１）とこれを内蔵する圧力容器（０６
〉とから構成され、この圧力容器（０６〉の内部圧力が
ガス化炉本体（０１）の内部圧力と同等または若干低い
圧力に保たれて、ガス化炉本体（０１）の高い内部圧力
をガス化炉本体（０１）壁と圧力容器（０６）壁の二段
で分散する形で、外部との圧力差に対応するものである
。こうすれば、ガス化炉本体（０１）壁を薄い構造とす
ることが可能となり、高い放熱効果が得られる利点があ
る。

しかしながらこの二重構造とした場合、圧力容器（０６
）の内部圧力はガス化炉本体（０１）の内部圧力に対応
して成る一定の圧力に保つ必要がある。このために、圧
力容器　（０６）の内部（ガス化炉本体（０１〉の外部
）に加圧不活性ガス（０４０）を注入している。この場
合、ガス化炉本体（０１）の内部圧力に対応して不活性
ガスの供給圧力を変える必要上、ガス化炉の内部圧力を
差圧計（０４１）で検知して供給不活性ガスの圧力を制
御するために、複雑な装置が必要であった。

これらの欠点を解消するために、第４図に示される加圧
型ガス化装置が提案されている（特願昭６０−２２１３
２４号、特開昭６２−８１４８９号）、この装置では、
圧力容器（０４）に内蔵されたガス化炉本体（０１）の
スラグ排出口（０３）に、水封によるガスシール装置（
０１８）が設けられている。また、熱交換器群（０７）
　、　（０８）　、　（０９）　、　（０１０）を囲む
水冷壁（０１３）の出口に、圧力容器（０１４）に取付
けられたガス受け（０１１）が設けられて、熱交換器部
の水冷壁（０１３）と圧力容器（０１４）との間に、低
温の生成ガスが出入自由なガス通路（０３６）が形成さ
れる。さらに、ガス化炉本体（０１）を収納する圧力容
器（０６）の内部と熱交換器を収納する圧力容器（０１
４）の内部とを連通ずるバランス管（０１６）が設けら
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記第４図図示の加圧型ガス化装置にも、次のような解
決すべき課題があった。

すなわち、熱交換器出口部の生成ガスが圧力容器の内部
に常に自由に流通するので、゛生成ガス中に含まれるＨ
２Ｓ、　ＣｏＳ等の金属腐食成分、およびＩＩ。

ＣＯ等の可燃性成分、さらにチャー（未燃炭素成分）等
を含む多量のダストも圧力容器内に侵入する。

そうすると、圧力容器内部にガス中の腐食成分が蓄積さ
れるとともに、可燃性成分を含むダストの堆積が進行し
て、装置の寿命に影響を与える。特にダストが堆積する
と、何等かの事情でその・中の可燃性成分に着火して、
火災、爆発などの危険に発展する可能性もあり、安全性
および信頼性の面から好ましくない。

また、炉内ガスの圧力変動に伴いこの自由なガス通路を
通してガスが出入するため、生成ガスの温度およびガス
取分に変化をもたらすことも考えられ、ガス化装置の運
転、運用のうえからも好ましくない。

（！！１題を解決するための手段〕 本発明は、前記従来の課題を解決するために、水冷壁構
造のガス化炉本体とガス冷却熱交換器群を内蔵する水冷
壁とを圧力容器内に配置した加圧型ガス化装置において
、上記ガス冷却熱交換器群を内蔵する水冷壁と上記圧力
容器との接続部に、注排水できる水封式のガスシール機
構を設けたことを特徴とする加圧型ガス化装置を提案す
るものである。

〔作用〕

加圧型ガス化装置を起動後負荷を次第に上昇させるウオ
ーミングアツプ期間は、水封式ガスシール機構を排水状
態にして、熱交換器群山口部の低温ガスが自由に圧力容
器内に流入できるように、ガス通路を確保する。

ガス化炉本体のウオーミングアツプが完了して定常運転
状態に入った時には、水封式ガスシールａ構に注水して
、ガスの自由流通を遮断する。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す全体図である。

ガス化炉本体（１）すなわちコンパスタ（１ａ）、デイ
フユーザ（１ｂ）およびリダクタ（１ｃ）は、内面を耐
火材（５）で覆われた水冷壁（４）構造で形成され、ス
ラグホッパ（１９）とともに圧力容器（６）内に収納さ
れる。

（２０）　、　（２１）は石炭供給管、（２２）はチャ
ー供給管、（２３）は酸化剤供給管である。このガス化
炉で生成された高温高圧ガスは、熱交換器（７）、（８
）、（９）、　（１０）で顕熱が回収され、低温生成ガ
ス（３２）として後置の設６１１（図示せず）に供給さ
れる。これら熱交換器群（７）、（８）、（９）、　（
１０）は、水冷壁（１３）で囲まれ、圧力容器（１４）
内に収納されている。これらの圧力容器（６）、（１４
）は、水冷壁連絡管（１５）を収納する圧力容器連絡管
（１６）で連結される。

ガス化炉本体（１）下部のスラグ排出部では、水冷壁（
４）の管寄せ（１７）とスラグホッパ（１９）とがウォ
ータシール（１８）により互いに連結されている。した
がって、ガス化炉内部のガスはこのウォータシール（１
日）により完全に遮断されている。そして、ガス化炉本
体（１）と圧力容器（６）の温度差による熱膨脹差はウ
ォータシール（１Ｂ）により吸収されるから、熱歪みに
よるガス化炉および圧力容器の破損は防止され、信頼性
が高い構造になっている。　（３３）は水冷スラグであ
る。

一方、熱交換器群（７）、（８）、（９）、　（１０）
を内蔵する水冷壁（１３）下部の管寄せ（１２）部には
仕切板（３４）が取付られ、間仕切Ｆｉ（３４）の下端
部はウォータシール（１１）内に延長されている。また
、ガス中のダストの侵入を阻止するプロテクターとして
、カバー（３５）が設けられている。このウォータシー
ル（１１）内の水は、注水管（２４）に設けられた弁（
２５）および排水管（２６）に設けられた弁（２７）を
開閉することによって、自由に注排水できる。そしてウ
ォータシール（１１）の水槽が空の状態のときは、熱交
換器群（７）、（８）、（９）、　（１０）出口部の低
温ガスが圧力容器（１４）内に自由に侵入できるガス通
路が形成される。

上記のようなガス化装置の運転方法について次に説明す
る。

まず、ガス化装置の起動時には、軽油等の軽質油を燃焼
してガス化炉のパージ、ウオーミングアツプを行ない、
ガス化炉の負荷を次第に上昇させる。この負荷上昇に伴
ないガス化炉本体＜１）の内部圧力も上昇するので、圧
力容器（６）の内部圧力も炉内の圧力に応じて上昇させ
、圧力バランスを保つ必要がある。このため起動時から
負荷上昇中は、熱交換器群（７）、（８）、（９）、　
（１０）出口部のウォータシール（１１〉に注水せず、
熱交換器出口の低温ガスが圧力容器（１４）内に自由流
入できるよう、ガス通路を確保する。ガス化炉本体部と
熱交換器部をそれぞれ収納する圧力容器（６）、（１４
）は圧力容器連絡管（１６）により連通しているから、
熱交換器出口部の低温ガスは、圧力容器（６）内にも流
入して同圧力容器（６）内に充満する。したがって、圧
力容器（６）の内部圧力はガス化炉本体（１）の内部圧
力と自己平衡的に制御される。すなわち、ガス化炉の負
荷上昇に従い熱交換器（ｌＯ）出口の低温ガスの圧力も
上昇するため、ガス化炉本体（１）を収納する圧力容器
（６）の内部圧力も自己平衡的に追随して上昇する。し
たがって、ガス化炉の内部圧力を検知して、外部から圧
力容器内に供給するガスの圧力を調整する等、従来の加
圧式ガス化装置で用いられていた、複雑な制御機構を省
略することができる。

次いで、ガス化炉本体のウオーミングアツプが完了し炉
内が定常状態に達すると、ウオーミング用軽質油燃料か
ら石炭に燃料が切り替えられる。

このようにガス化炉が一定の負荷運転を持続する状態に
達した段階で、注入管（２４）に設けられた弁（２５）
を開いてウォータシール（１１）に注水を開始し、タン
クに水を充満させることによりガスの自由流通を遮断す
る。この場合排水管（２６）　、　＜２８）、　（３０
）に設けられている弁（２７）　、　（２９）　、　（
３１）は閉じた状態に保持する。

ウォータシール（１１）には仕切板（３４）が設けられ
ており、熱交換器部の内部圧力と圧力容器の内部圧力の
差圧に見合った水位に自己バランスして、完全なガス遮
断ができる。ウォータシール機構は２００〜７００閣水
柱の差圧に対する水位レベルが確保できれば十分である
。この差圧は、本発明者らが経験している定常運転時に
おける炉内圧変動値を考慮して、選定した値である。

このようにガスの自由通路を遮断することにより、従来
の欠点であった圧力容器内にお◆する力゛ス中の腐食成
分の蓄積および可燃性成分を含有するダストの堆積を防
止することができ、安全性および信頼性が確保される。

何等かの事情により、ガス化炉の内部圧力がこの水封機
構の水位を超過するような異常な変動が生じた場合は、
ガス化炉本体および圧力容器の安全確保のため、この水
封１Ｂ横は破壊されることがむしろ望ましく、水封１１
構の水位を適切に選定することにより、目的は達せられ
る。この場合、排水管（２８）　、　（３０）の弁（２
９）　、　（３１）を開いて溢出水を系外に排出すれば
、後置機器への影響を未然に防止することができる。

次に、ガス化炉を停止したり、部分負荷に移行したりす
る項番は、ガス化炉本体の内部圧力の変化に追随して圧
力容器の内部圧力を平衡的に変化させる必要がある。し
たがってこの場合は、配管〈２６）に設けられた弁（２
７）を開いて、ウォータシール（１１）内の水を排出し
、ガスシール機構を再びガス自由通路として開放する。

このように、圧力容器の内部をガス化炉の内部圧力の変
化に対応する圧力に維持しつつ、停止運転および負荷変
化運転を行なうことにより、ガス化炉本体（１）および
圧力容器（６）の安全は確保される。こうして、要求さ
れる部分負荷に達し、運転が継続される場合は、前記定
負荷運転に準じて、水封機構に注水を行いガスの自由流
通を遮断する。

なお、本実施例においては、熱交換器出口部に水封式の
ガスシール機構を設けたので、従来の二重構造ガス化装
置で問題であった熱交換器群を内蔵する水冷管壁と圧力
容器との熱ｌ！１＠差は、この水封機構により完全に吸
収することができ、簡単な構造で装置の安全性、信頼性
が確保される。

以上、本発明を石炭ガス化装置に適用した実施例につい
て説明したが、本発明は二重構造で横取される重賞油ガ
ス化装置などにも通用することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、加圧型ガス化装置において、一定負荷
運転中は腐食成分や可撓性成分を含むガスが圧力容器内
に侵入するのを防止することができ、起動時等の負荷変
動時にはガス化炉内の圧力に追従して炉外の圧力を変化
させることができる。

また、水冷管壁と圧力容器の熱膨脹差を吸収することが
できる。したがって、装置の安全性、信頼性が向上し、
寿命も延長される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体図、第２図ないし
第４図はいずれも従来の加圧型石炭ガス化炉を例示する
図である。 ａ・・・ガス化炉本体、　　ｂ・・・水冷壁、Ｃ・・・
断熱保温材、　　　ｄ・・・耐圧容器、ｅ・・・灰ホッ
パ、 （０１）・・・ガス化炉本体、　（０３）・・・スラグ
排出口、（０６〉・・・圧力容器、 （０７）　、　（０８）　、　（０９）　、　（０１０
）・・・熱交換ＲＬ（０１１）・・・ガス受け、　　　
（０１３）・・・水冷壁、（０１４）・・・圧力容器、
　　　（０１６）・・・バランス管、（０１Ｂ）・・・
ガスシール装置、（０３６）・・・ガス通路、（０４０
）−・・不活性ガス、　　＜０４１＞・・・差圧計、（
１）・・・ガス化炉本体、（ｌａ）”・コンパスタ、（
１ｂ）・・・デイフユーザ、　（１ｃ）・・・リダクタ
、（４）・・・水冷壁、　　　　　（５）・・・耐火材
、（６）・・・圧力容器、　　（７）、（８）、（９）
、　（１０）・・・熱交換器、（１１）−・・ウォータ
シール、（１２）・・・管寄せ、（１３）・・・水冷壁
、　　　　（１４）・・・圧力容器、（１５）・・・水
冷壁連絡管、　（１６〉・・・圧力容器連絡管、（１７
）・・・管寄せ、　　　　　（１Ｂ）・・・ウォータシ
ール、（１９）・・・スラグホッパ、（２０）　、　（
２１）・・・石炭供給管、（２２）・・・チャー供給管
、　（２３）・・・酸化剤供給管、（２４）・・・注水
管、　　（２５）　、　（２７）　、　（２９）　、　
（３１）・・・弁、（２６）　、　（２Ｂ）　、　（３
０）・・・排水管、（３２）・・・生成ガス、（３３）
・・・水冷スラグ、　　　（３４）・・・仕切板、（３
５）−・・カバー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水冷壁構造のガス化炉本体とガス冷却熱交換器群を内蔵
   する水冷壁とを圧力容器内に配置した加圧型ガス化装置
   において、上記ガス冷却熱交換器群を内蔵する水冷壁と
   上記圧力容器との接続部に、注排水できる水封式のガス
   シール機構を設けたことを特徴とする加圧型ガス化装置
   。