JPH05311180A - 石炭燃焼器およびそのスラグ排出装置 - Google Patents

石炭燃焼器およびそのスラグ排出装置

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JPH05311180A
JPH05311180A JP4112687A JP11268792A JPH05311180A JP H05311180 A JPH05311180 A JP H05311180A JP 4112687 A JP4112687 A JP 4112687A JP 11268792 A JP11268792 A JP 11268792A JP H05311180 A JPH05311180 A JP H05311180A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 石炭ガス化用燃焼炉において燃焼炉機能を安
定に維持するためには炉内で発生する溶融スラグを滞溜
させることなく安定に排出する必要がある。本発明は石
炭ガス化用燃焼炉から排出される溶融スラグの冷却を最
少限にし燃焼炉で発生する溶融スラグを安定に排出させ
うるように構成した石炭ガス化用燃焼炉を提供する。 【構成】 燃焼器４の底部５中心にスラグ排出装置１が
設けられており、このスラグ排出装置１は、３０°〜４
５°の広がり角θで上部が開いた上部堤２と円筒状下部
３を有し、上部堤２の高さＨ、円筒状下部３の高さＬと
直径ds及び燃焼器４の直径Ｄの間に、ds／Ｄ＝０．２〜
０．４、Ｌ／ds＝０．２〜０．６、Ｈ／Ｄ＝０．０５〜
０．１５の関係をもつ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は事業用及び産業用の石炭
ガス化装置、ボイラ等に適用される石炭燃焼器及びその
スラグ排出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術の１例として図５に基いて、噴
流床石炭ガス化炉の石炭燃焼器の構成と、石炭燃焼器底
部に設けられたスラグ排出装置について説明する。
【０００３】スラグ排出装置１１は石炭燃焼器１２の底
部中央に設置されており、燃焼器１２の円周方向に沿っ
て設置されたバーナ１３により投入された石炭及びチャ
ーが、初めに燃焼に伴って燃焼ガスを発生し、次にガス
化に伴って可燃性ガスを発生すると共に、石炭及びチャ
ー中の灰分が溶融スラグとなり、バーナ噴流１５で形成
された旋回流でガス中より遠心分離され、燃焼器１２の
円筒壁面に付着し、重力で流れ落ちて燃焼器底部１６に
溜まり、それがこのスラグ排出装置１１を介してスラグ
室１７及びその下方に設置されたスラグホッパ１８側へ
排出される。
【０００４】この過程で、スラグ排出装置１１からの溶
融スラグ１４の排出を容易にするためには、流出する溶
融スラグ１４をできるだけ高温に保つ必要がある。
【０００５】燃焼器１２内の輻射を強く受ける燃焼器底
部１６では、溶融スラグ１４は十分に高温状態にあり流
動性が良い（粘度が低い）が、スラグ排出装置１１の垂
直面では輻射も弱くなり溶融スラグ１４の温度が下がり
流動性が悪くなる（粘度が高くなる）。
【０００６】そこで、スラグ排出装置での溶融スラグの
温度低下を防ぐ工夫として、図に示す様に、スラグホー
ルの周囲に堤１９と湯口２０を設け溶融スラグ１４を集
積して流出させる構造としている。
【０００７】ところで、旋回流を形成している燃焼器１
２の底部１６の中央（円筒軸中心）に円穴（スラグホー
ル）を開けて、下方のスラグ室１７と継いだ場合、図３
に示す燃焼器内半径方向の圧力分布により、図４の様に
穴の周壁部では、燃焼器１２からスラグ室１７へ向う下
降流（領域Ａ）が発生し、穴の中央部では、スラグ室１
７から燃焼器１２へ向う上昇流（領域Ｂ）が発生する。
【０００８】このため、燃焼器１２内の高温ガスが、ス
ラグホール部のスラグ流下面を下降流として流れ、溶融
スラグは高温ガスにより加熱される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】この様な従来技術で
は、下記の問題が生ずる。 （１）燃焼器１２底部では溶融スラグを湯口２０部のみ
から流出させることが必要となり、スラグホールの周囲
の堤１９は必然的に高くなる。このため、スラグホール
垂直面高さが高くなることから、燃焼領域から垂直面へ
到達する輻射熱が減少し、スラグの放散熱の増加、スラ
グ温度の低下によりスラグの流動性が悪化する。
【００１０】（２）更に、スラグホール垂直面高さが高
くなることは、前述の従来技術で述べたスラグホール部
でのガス流れを阻害するため、スラグホール周壁部での
燃焼器からスラグ室１７へ向う高温ガスの流量が減少
し、高温ガスによるスラグの加熱が少くなり、スラグの
流動性が悪化する。
【００１１】（３）上述のスラグ流動性の悪化が顕著な
場合には、スラグホール部において溶融スラグの固化
（凝固）が起こり、スラグホールが閉塞し、炉の運転が
不可能となる。本発明は、従来技術にみられたこれらの
課題を解決することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明では以下の手段を採用する。まず、図１に示
すようにスラグ燃焼器の底部５から立ち上った上部堤２
の高さＨを所要値に保持しつつ、上部堤２の先端部を逆
円錐状に適正な値に広げ（広がり角θ）、スラグホール
の垂直面の高さを短くして、燃焼領域からスラグホール
へ到達する輻射熱量を増加させる。
【００１３】次に、スラグ排出装置の形状（図３に示す
ように、上部堤２の高さＨ、同上部堤２広がり角θ、ス
ラグ排出装置における円筒状下部３の直径ds、同円筒状
下部３の高さＬ）を次のとおり調整して、燃焼器からス
ラグホール周壁部を通り燃焼器外へ流れる高温ガスの流
量を適正量に設定する。
【００１４】 (i) スラグ排出装置における上部堤２の広がり角θの範囲を ３０°〜４５° (ii)スラグ排出装置における円筒状下部３の直径dsと燃焼器直径Ｄの比ds／Ｄ の範囲 ０．２〜０．４ (iii) 円筒状下部３の垂直面高さＬと円筒状下部３の直径の比Ｌ／dsの範囲 ０．２〜０．６ (iv) 上部堤２の高さＨと燃焼器直径Ｄの比Ｈ／Ｄの範囲 ０．０５〜０．１５
【００１５】
【作用】図２に示す様に、スラグホール内に到達する輻
射熱量Ｑは、スラグ排出装置における上部堤２の広がり
角θが大きいほど増加する。また、スラグホールを通り
燃焼器から燃焼器外のスラグ室へ流出する高温ガスの流
量Ｗは、スラグ排出装置における上部堤２の広がり角が
大きいほど、円筒状下部３の高さＬが低いほど、更に円
筒状下部３の直径dsが大きいほど増加する。これらを数
式的に表現すると次の様になる。
【００１６】Ｑ ∝ θ Ｗ ∝ ds／Ｄ Ｗ ∝ ds／Ｌ ところが、広がり角θを大きくしすぎると、燃焼器底部
へ到達する輻射熱量が減少し、燃焼器底部で溶融スラグ
の流動性が悪くなる。また、高温ガスの流量を大きくし
すぎると、燃焼器外部のスラグ室から燃焼器へ流入する
低温ガスの影響により、燃焼状態が悪化する。
【００１７】更には、スラグホール出口部で溶融スラグ
の飛散が起こり、燃焼器外部容器の壁面へスラグが付着
し固化する等の弊害が発生する。
【００１８】このため、上部堤２の広がり角θ、円筒状
下部３の直径ds、円筒状下部３の垂直面高さＬ、を適正
な値に設定する。本発明では、θ、Ｌ／ds、ds／Ｄにつ
き図２のグラフのように適正領域を定めることによっ
て、石炭燃焼器に悪影響を与えることなく、スラグ排出
装置でのスラグ流動性を高め、スラグ排出装置から円滑
に排出させることができる。
【００１９】
【実施例】本発明の一実施例として、加圧噴流床石炭ガ
ス化炉の場合を以下に示す。スラグ排出装置の概形は図
１に示すものと同様で、 i)スラグホール先端部の広がり角 θ＝３０° ii) スラグホール直径と燃焼器直径の比 ds／Ｄ＝０．２５ iii)スラグホール垂直面高さとスラグホール直径の比 Ｌ／ds＝０．５ iv) スラグホール部堤の高さと燃焼器直径の比 Ｈ／Ｄ＝０．１５ を採用したところ、スラグはスラグ排出装置から円滑に
排出させることができた。
【００２０】
【発明の効果】
（１）燃焼器底部へ集積した溶融スラグは、燃焼器円筒
軸中心に設けたスラグ排出装置へ、旋回流の影響（燃焼
器底部の境界層内流れの影響）で強制的に集められ、上
部堤の湯口へ円滑に流入する。
【００２１】（２）上部堤の広がり角を適正に選んであ
るのでスラグホール内では、燃焼領域から到達する輻射
熱量が増加するため、溶融スラグ（湯口より流出したス
ラグ及び旋回流で遠心分離されスラグホール内壁に付着
したスラグ）の放散熱が減少し、温度低下が抑えられ
る。
【００２２】（３）上部堤の高さ、円筒状下部の高さと
直径を適正に選んであるので燃焼器内の高温ガスの一部
が、溶融スラグとともにスラグホールへ流入し、燃焼器
外へ流出するため、溶融スラグが加熱され、スラグ温度
の低下が抑えられる。
【００２３】以上の効果により、石炭燃焼器の運転信頼
性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る石炭燃焼器における
スラグ排出装置の説明図。
【図２】本発明のスラグ排出装置における輻射熱量Ｑ、
高温ガス流量Ｗと諸パラメタの関係を示すグラフ。
【図３】燃焼器内の旋回速度分布及び静圧分布の説明
図。
【図４】燃焼器底部及びスラグホール部に発生するガス
流れの説明図。
【図５】従来の技術の１例を示す噴流床石炭ガス化炉の
説明図。
【符号の説明】
１ スラグ排出装置 ２ 上部堤 ３ 円筒状下部 ４ 燃焼器 ５ 燃焼器底部 ６ 湯口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳田 君代 長崎市深堀町５丁目717番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 石炭を旋回燃焼させ灰分を遠心力によっ
    て炉壁で捕捉して燃焼室底部に落下させ、燃焼室底部の
    スラグ排出装置から燃焼炉外に排出するようにした石炭
    燃焼器において、前記スラグ排出装置は、炉底から立ち
    上って上端部が上方に向けて広がった上部堤と円筒状下
    部を有し、前記上部堤の広がり角が３０°〜４５°、円
    筒状下部の直径が燃焼炉直径の０．２〜０．４、前記円
    筒状下部の高さと直径の比が０．２〜０．６、上部堤の
    高さと燃焼炉直径の比が０．０５〜０．１５であること
    を特徴とする石炭燃焼器。
  2. 【請求項２】 石炭燃焼炉の炉底中心に配設され、炉底
    から立ち上って上端部が上方に向けて広がった上部堤と
    円筒状下部を有し、同堤には上端から下方に湯口が切り
    開かれ、前記上部堤の広がり角が３０°〜４５°、円筒
    状下部の直径が燃焼炉直径の０．２〜０．４、前記円筒
    状下部の高さと直径の比が０．２〜０．６、上部堤の高
    さと燃焼炉直径の比が０．０５〜０．１５であることを
    特徴とするスラグ排出装置。
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