JPH0581637B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、噴流層粉末固体燃料ガス化装置に使
用する粉末固体燃料噴出バーナに関する。

〔従来の技術〕

石油代替エネルギーとして種々あるが、その中
でも石炭は埋蔵量が最大であり、最も注目されて
いる。

石炭は、固体で取り扱いが不便な上、灰分、硫
黄および窒素等が含有しており、これを有効利用
するためには、液化、ガス化等によりクリーンな
エネルギー源に変換し、利用することが望まれ
る。

現在石炭のクリーン燃料化の有力な方法として
石炭ガス化が注目されている。その中でも、石炭
からのクリーンガスを発電に用いる石炭ガス化複
合発電方式および水素製造を目的とした石炭ガス
化水素製造方式の両方式が注目されている。これ
ら両方式を支える重要技術の一つは石炭ガス化技
術であり、ガス化炉としては高いガス化効率、運
転性、信頼性および幅広い炭種に対する適応性等
が要求される。これらの条件を満足させるガス化
方式として、微粉炭を高温の気流中でガス化剤
（酸素、空気、および水蒸気）と反応させる噴流
層ガス化方式が有望視されている。

その噴流層ガス化炉を用いたガス化装置の概略
図を第５図に示す。この装置は、石炭供給系、ガ
ス化剤供給系、ガス化炉、集じん系５３および脱
硫系５４から成る。

石炭供給系は、粉砕機で粉砕、分級された粉末
固体燃料（石炭および液化残渣等）３７を原料搬
送ライン２９から常圧ホツパ３０内に搬送した
後、加圧ホツパ３１へ充填し、その後、外壁に重
量測定用のロードセル３３を設置した供給ホツパ
３２へ供給する。粉末固体燃料３７の供給時は、
供給ホツパ３２の圧力をガス化炉４８の圧力より
も数Kg高くした後、粉末固体燃料３７をフイーダ
３４で定量し、搬送ガス３６（窒素および不活性
ガス）を用いて原料輸送ライン１２内を流通さ
せ、ガス化炉４８に供給する。途中数本のバーナ
４６，４７に均等分配できる分配器１１を介して
上、下段分岐管４２，４３内に流通してガス化炉
４８内に供給している。

ガス化剤供給系は、窒素または空気調節弁３
８、水蒸気調節弁３９を有し、ガス化剤供給ライ
ン４０，４１を流通させ、途中２分割し、上下段
ガス化剤供給ライン４４，４５を通りバーナ４
６，４７に至り、ガス化炉４８に供給する。粉末
固体燃料３７とガス化剤はバーナ先端出口もしく
は内部で接触する。

ガス化炉４８は、耐火レンガで内張りした構造
のものである。ガス化炉内部は高温になるため、
石炭中の灰分が溶融してスラグが析出する。そこ
で、このスラグを回収するスラグ流通ライン５
０、スラグホツパ５１を有している。

ガス化炉４８から生成したガスは、ガス化炉出
口ライン５２から集じん装置５３、脱硫装置５４
を経て、生成ガス中のダストや硫化水素等を除去
した後、クリーンガスとしてライン５５を経てタ
ービン等に供給される。

これらの装置に設置しているガス化炉４８に
は、前記のように粉末固体燃料（石炭、液化残渣
等）３７を供給する供給系と、ガス化炉４８側に
はバーナ４６，４７を有している。

このバーナ４６，４７は、粉末固体燃料とガス
化剤とをバーナ先端の内外で接触させ反応せしめ
ることにより水素、一酸化炭素等の富んだガスを
発生させうる重要な機器の一つであるが、粉末固
体燃料の連続供給中に何等かの原因でバーナ先端
部が閉塞することがある。その原因は、搬送用窒
素量が低減し、流速が低下したり、ガス化炉や供
給ホツパの圧力の変動および粉末固体燃料中に木
屑、粗粒子が含有していたこと等の理由によつて
起こる。また、バーナ出口部が高温のため、スラ
グがバーナ先端部に付着し閉塞する場合もある。

そこで、こうしたバーナ先端部での閉塞をいか
に早く、解体もせずに復帰させることが運転操作
性の向上を図る上で不可欠になつてくる。

従来、バーナの先端部における閉塞復帰手段を
有するバーナに関し、代表的なものを以下に述べ
る。

１ 粉末固体燃料供給ラインにある圧端パージ部
およびブローパイプ内に供給している搬送用ガ
ス（窒素）を多量に供給し逆圧をかける（特開
昭61−159011号）。

２ 粉末固体燃料の供給を一旦停止してバーナ手
前のバルブを開にし、ガス化炉側から大気中に
ガスを抜き出す（ガス化炉側の圧力が高い場
合）。

３ バーナ内を堆積物除去棒で刺激を与える。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記１の方法では、バーナ先端部にスラグや粉
末固体燃料が付着堆積し固化している場合は、ガ
スを多大に流通しただけでは容易に解除すること
は困難である。また、窒素パージの繰り返し操作
により搬送管内に圧力変動がおきるため、他の流
通ラインに影響を及ぼし、閉塞していないバーナ
までも閉塞させる危険がある。

前記２の方法では、粉末固体燃料がバーナ先端
部に堆積している場合には解除できるが、スラグ
が付着している場合には、解除することは非常に
困難である。また、この方法は原料を一旦停止し
なければならない問題がある。

前記３の方法では、前記１，２の方法と比べる
と一番効果があると考えられる。しかし、前記２
の方法と同様、原料を一旦停止しなければならな
い問題がある。

要約すれば、１，２の方法に関しては堆積物除
去効果が充分でなく、３の方法では原料の供給を
一旦停止しなければならないという問題がある。

本発明の目的は、原料の供給を一旦停止するこ
となく、かつ充分な堆積物除去効果が得られる粉
末固体燃料噴出バーナを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、内筒管入口部手前に機械的操作に
より軸方向に往復運動する堆積物除去棒を設置
し、該堆積物除去棒の中心部に高速ガス流通用の
流通路を設けることにより、達成される。

〔作用〕

原料搬送ラインに設置した差圧発振器などの手
段により、バーナ先端部が閉塞したことを検知し
たならば、堆積物除去棒を軸方向に水平往復作動
させ、堆積物を機械的に押出す。更に堆積物除去
棒の中心部から高速ガスを噴出する。。これによ
り、粉末固体燃料の供給を停止することもなく堆
積物を効果的に除去することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明による粉末固体燃料噴出バーナ
の一実施例を示す断面図であり、第２図は第１図
の堆積物除去棒外筒部の拡大図である。また、第
３図は本発明を適用する噴流層ガス化炉の概略構
成図である。

まず、第３図のガス化炉について説明する。こ
のガス化炉は噴流層型のガス化炉４８を用い、内
部を耐火レンガで内張りした構造であり、スラグ
冷却部５７、反応部４９および生成ガス流通部５
６から成り、ガス化炉内で旋回流が形成されるよ
うに外部混合型のバーナ４７がガス化炉反応部４
９の下部に接線方向に２本設置されている。この
バーナ４７には冷却水入口ライン４、出口ライン
５、ガス化剤供給ライン８および石炭分岐管ライ
ン４３が接続されている。ガス化炉４８内は1400
度以上の高温となるため、石炭中の灰が溶融して
スラグが生成する。そこで、このスラグを水に充
填したスラグ冷却部５７に自由落下させ、急冷固
化せしめ回収するように構成されている。

一方、石炭供給系の石炭分岐管ライン４３には
差圧取り出しライン１３が設けられ、さらにこの
差圧取り出しライン１３には差圧発振器１４が取
り付けられ、ライン４３の差圧を測定するととも
に、バーナ内粉末固体燃料ライン２５に堆積物除
去棒作動機構部内蔵の自動制御機構部２２が設置
されている。

次に、第１図および第２図に示したバーナにつ
いて説明する。バーナ本体２４は、バーナ原料入
口部配管９、分岐管搬送ライン１０、分配器１
１、原料輸送ライン１２、差圧取出しライン１
３、差圧発振器１４、堆積物除去棒作動外筒部１
７、堆積物除去棒１８、高速ガス噴出孔１９、堆
積物除去棒外筒接続部２０、空気圧差動部２１、
堆積物除去棒内流通路２６、高速ガス（窒素）調
整弁１６、高速ガス流通ライン２３、高速ガス噴
出孔１９、自動制御機構部２２より成る。

バーナ本体２４は、外筒部を冷却水入口、出口
ライン４，５からの冷却水が流通し、また内筒管
中心流路１を粉末固体燃料３７と搬送用ガス３６
が流通し、外筒部と内筒管の中間筒内をガス化剤
供給ライン８からのガス化剤（酸素、空気および
水蒸気）が流通する三重管構造である。

ガス化剤はガス化剤供給ライン８からバーナ中
間筒管内へ供給し、バーナ先端部ガス化剤吹き出
し孔３から噴出する。

粉末固体燃料３７は原料輸送ライン１２を流通
し、分配器１１に供給され均等に分配された後、
分岐管搬送ライン１０を経て、バーナ原料入口部
配管９からバーナ内の内筒管中心流路１に供給さ
れ、原料噴出孔２からガス化炉７内に噴出する。

途中、分岐管搬送ライン１０のラインにこのラ
イン１０内の差圧を検知する差圧取り出しライン
１３内と差圧発振器１４が設置されている。ま
た、バーナ原料入口部配管９はバーナ内粉末固体
燃料ライン２５に対して30度以下の角度で接続さ
れている。

堆積物除去棒作動機構部は、先の鋭角な堆積物
除去棒１８、堆積物除去棒外筒部１７、空気圧作
動部２１および堆積物除去棒外筒接続部２０から
成り、この部分の拡大図を第２図に示している。
第２図のように堆積物除去棒１８は空気圧作動部
２１からの高圧の空気を空気圧流通路６０を経て
１７内に押し込み、その空気圧で伸縮作動する方
式であり、除去棒１８の根元には伸び縮みするジ
ヤバラ部５９を有する。また除去棒１８の先端部
は原料噴出孔２よりガス化炉７内に幾分か出る長
さを有することにより堆積物を押出し除去するも
のである。また、除去棒１８の中心部には高速ガ
スが流通する堆積物除去棒内流通路２６を有す
る。堆積物除去棒外筒接続部２０はネジ込み式構
造６１であり、バーナ内粉末固体燃料ライン２５
と接続される。また、接続部２０が２５内を移動
する際のシール部５８はテフロン等のシール剤で
封止され、粉末固体燃料や圧力等のもれ込みがな
いようにされている。

高速ガス（窒素）流通路は高速ガス調節弁１
６、高速ガス（窒素）流通ライン２３、堆積物除
去棒内流通路２６および高速ガス（窒素）噴出孔
１９から成る。高速ガス（窒素）は通常、ライン
が閉塞しない程度に微量に連続供給しておく。

原料噴出孔２が何等化の原因で閉塞した場合、
すぐ分岐管搬送ライン１０に設置した差圧発振器
１４の検出差圧が上昇し、ある設定値以上になる
と自動制御機構部２２が作動し、空気圧作動部２
１および高速ガス調節弁１６に信号１５を送り、
堆積物除去棒１８を作動させるとともに、高速ガ
ス（窒素）噴出孔１９から高速ガスを噴出させな
がら堆積物を除去する。

第４図に高速ガス吹き出し流速とスラグ付着率
との関係を示す。スラグ付着率はバーナ先端部全
体に付着したスラグ量に対し、高速ガスを流通し
た時にバーナ先端部に残つたスラグ量の比とし
た。このグラフように高速ガス（窒素）噴出孔１
９からの流速は、数ｍ／ｓ程度では除去が困難で
あり、スラグを95％以上吹き飛ばすための流速は
30m／ｓ以上であることがわかる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、バーナ先
端部へ付着したスラグ等の堆積物を原料の供給を
停止することなく効果的に除去できると同時に、
自動的に閉塞部分を復帰せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による粉末固体燃料噴出バーナ
の一実施例を示す断面図、第２図は第１図中の堆
積物除去棒外筒部の拡大図、第３図は本発明を適
用する噴流層ガス化炉の概略構成図、第４図は高
速ガス流速とバーナ先端部スラグ付着率の関係を
示すグラフ、第５図は噴流層ガス化装置の概略構
成図である。 １……内筒管中心流路、２……原料噴出孔、３
……ガス化剤吹き出し孔、４……冷却水入口ライ
ン、５……冷却水出口ライン、６……耐火レン
ガ、７……ガス化炉内反応部、８……ガス化剤供
給ライン、９……バーナ原料入口部配管、１０…
…分岐管搬送ライン、１１……分配器、１２……
原料輸送ライン、１３……差圧取り出しライン、
１４……差圧発振器、１５……信号、１６……高
速ガス（窒素）調節弁、１７……堆積物除去棒外
筒部、１８……堆積物除去棒、１９……高速ガス
（窒素）噴出孔、２０……堆積物除去棒外筒接続
部、２１……空気圧作動部、２２……自動制御機
構部、２３……高速ガス（窒素）流通ライン、２
４……バーナ本体、２５……バーナ内粉末固体燃
料ライン、２６……堆積物除去棒内流通路、２９
……原料搬送ライン、３０……常圧ホツパ、３１
……加圧ホツパ、３２……供給ホツパ、３３……
ロードセル、３４……フイーダ、３５……混合
器、３６……搬送ガス（窒素または不活性ガス）、
３７……粉末固体燃料、４０，４１……ガス化剤
供給ライン、４２，４３……分岐管、４４，４５
……ガス化剤供給ライン、４６，４７……バー
ナ、４８……ガス化炉、４９……ガス化炉内反応
部、５０……スラグ流通ライン、５１……スラグ
ホツパ、５２……ガス化炉出口ライン、５３……
集じん装置、５４……脱硫装置、５６……生成ガ
ス流通路、５７……スラグ冷却部、５８……シー
ル部、５９……ジヤバラ部、６０……空気圧流通
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 同軸上に径の異なる複数個の円管を重ね合わ
   せ、一番内側の内筒管を粉末固体燃料およびその
   搬送気体を供給する中心流路、その外側の円筒管
   の内筒および円筒管相互間の空間を冷却水を供給
   する流通路、ガス化剤を供給する流通路としてそ
   れぞれ構成した上、円筒管の先端部出口で粉末固
   体燃料とガス化剤とを接触させ、前記粉末固体燃
   料をガス化する粉末固体燃料噴出バーナにおい
   て、 前記円筒管入口部手前に機械的操作により軸方
   向に往復運動する堆積物除去棒を設置し、該堆積
   物除去棒の中心部に高速ガス流通用の流通路を設
   けたことを特徴とする粉末固体燃料噴出バーナ。