JPH07247484A

JPH07247484A - 石炭ガス化炉の挟み込みスラグ破砕機

Info

Publication number: JPH07247484A
Application number: JP14929494A
Authority: JP
Inventors: Mutsuo Tanaka; 睦男田中; Norifumi Yoshinaka; 典文吉仲; Yoshito Ogawa; 義人小川; Yoichiro Nakajima; 洋一郎中島; Kohei Ito; 浩平伊藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1994-01-20
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 1995-09-26
Anticipated expiration: 2018-12-10
Also published as: JP3477244B2

Abstract

(57)【要約】【目的】石炭ガス化炉本体、同本体を囲んで設けられ
た外部耐圧容器、同容器の下部に連なり水が張られてい
るスラグホッパー、同スラグホッパー内において、落下
するスラグを破砕するロールクラッシャーを備えた石炭
ガス化炉において、ロールクラッシャーの大塊スラグの
噛み込み不能を解消し、スラグ堆積を防ぐ。【構成】ホッパー内において水平に対向して設けられ
た一対の油圧ジャッキ、上記各油圧ジャッキのロッドの
先端に設けられたスプレッダー、同各スプレッダーに設
けられた歯、及び上記油圧ジャッキを同時に中心方向へ
動かす油圧ユニットとを備え、対向するスプレッダーの
間に石炭ガス化炉本体から落下するスラグを挟み込みそ
の歯でスラグを破砕し、破砕されたスラグを下方のロー
ルクラッシャーへ送る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は石炭ガス化炉に適用され
る挟み込みスラグ破砕機に関するものである。本装置は
加圧流動床ボイラにも適用可能である。

【０００２】

【従来の技術】石炭ガス化炉は、その形式として、加圧
もしくは常圧、バーナも単段又は二段、ガス化剤、石炭
供給方式等にも種類があるため多種多様である。従来の
技術として、加圧二段噴流石炭ガス化炉を一例として以
下に説明する。

【０００３】この方式の石炭ガス化炉は、ガス化効率の
向上と炉の小型化のために加圧するので、二重耐圧構造
となっており、円筒縦型の外部耐圧容器に包まれたガス
化炉本体は炉壁がフィン付水冷管によって構成された、
コンバスタ部、ディフューザ部、及びリダクター部の３
つの部分より成り立っている。又、コンバスタ部及びデ
ィフューザ部には炉内ガスを旋回させる方向に取付けら
れた複数のバーナがそれぞれ一段づつ設けてあり、コン
バスタバーナ、リダクタバーナとそれぞれ呼ばれてい
る。コンバスタ下部のコンバスタ炉底部にはスラグ排出
口があり、その直下にスラグホッパが設けてある。

【０００４】このような構成の石炭ガス化炉において
は、コンバスタ部でのコンバスタバーナにより投入され
る乾燥微粉炭と高い空気比の燃焼用空気による高温燃焼
ガスと、上部にあるリダクタバーナによる乾燥微粉炭と
低い空気比の燃焼用空気投入によって、混合し、生じる
高温の還元雰囲気において、活性チャーと燃焼ガスのガ
ス化反応を充分進行させることによって、可燃性ガス
（ＣＯ，Ｈ₂）を製造するが、石炭中の灰分は炉壁に付
着するか、又はコンバスタ炉底部に落下することとな
る。そして更に、コンバスタ炉底部にあるスラグ排出口
からコンバスタの高温によって溶融した状態でスラグは
下方に排出され水を張ったスラグホッパに落下する。

【０００５】水によって固化したスラグはガス化炉本体
下方に設けてあるロールクラッシャーによって粉砕さ
れ、スラグロックホッパを経て石炭ガス化炉外部に設置
されているスラグ排出槽に排出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前項のような従来の技
術においては、以下に述べるような問題が生ずる可能性
がある。炉内の燃焼ガス温度に応じて、ガス中の灰分の
溶融スラグ温度も変化するが、コンバスタバーナ部で発
生した高温の燃焼ガスに、リダクタバーナより投入され
た石炭が混合して、吸熱反応であるガス化反応が起こる
ため、リダクタバーナより上方では急激にガス温度及び
スラグ温度が低下する。この際スラグの粘度変化に伴っ
て、ある温度域、遷移温度域においてスラグの炉壁への
付着が著しくなり、大塊となり炉底に脱落する。

【０００７】このような大きいスラグの塊がスラグ排出
口より下のスラグホッパに入った場合、石炭ガス化炉本
体下部に設けてあるロールクラッシャーへの噛み込み不
良により、石炭ガス化炉下部（ロールクラッシャー上
部）でのスラグが円滑に排出されぬためのスラグ堆積を
惹起す可能性があり、大きい問題点があった。

【０００８】本発明はこのような問題点を解決すべき課
題としてなされたものであり、ロールクラッシャーの入
口部において、スラグの大塊を粉砕するスラグ破砕機を
提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
したものであって、石炭ガス化炉本体、同本体を囲んで
設けられた外部耐圧容器、同容器の下部に連なり水が張
られているスラグホッパ、上記外部耐圧容器とスラグホ
ッパとの接続部に設けられ上記石炭ガス化炉本体から落
下するスラグを下方へ案内するクラッシャーシュート、
及び上記クラッシャーシュートを経て落下するスラグを
破砕するロールクラッシャーを備えた石炭ガス化炉にお
いて、次の特徴を有する石炭ガス化炉の挟み込みスラグ
破砕機に関するものである。

【００１０】（１）上記ホッパ内において上記クラッシ
ャーシュートと上記ロールクラッシャーとの間において
水平な軸線上に対向して設けられた一対の油圧ジャッ
キ、上記各油圧ジャッキのロッドの先端に設けられたス
プレッダ、同各スプレッダに設けられた歯、及び上記油
圧ジャッキを同時に中心方向へ動かす油圧ユニットとを
備え、対向するスプレッダの間に上記石炭ガス化炉本体
から落下するスラグを挟み込みその歯でスラグを破砕
し、破砕されたスラグを下方のロールクラッシャーへ送
る。

【００１１】（２）上記（１）項に記載の石炭ガス化炉
の挟み込みスラグ破砕機において、平面図において対向
するスプレッダの中心に対して点対称の位置となるよう
油圧ジャッキの中心線の互いに反対側の、スプレッダの
上面にそれぞれ固定され、各スプレッダと共に移動する
一対の板状のブリッジブレーカーを備えた。

【００１２】（３）上記（１）項に記載の石炭ガス化炉
の挟み込みスラグ破砕機において、油圧ジャッキの偏荷
重を負担するガイドシュウを備えた。

【００１３】（４）上記（１）項に記載の石炭ガス化炉
の挟み込みスラグ破砕機において、油圧ジャッキのロッ
ドの外周に螺旋溝を設けると共に、同溝に摺動可能に嵌
合する溝を備えた穴を有する部材を上記油圧ジャッキの
筒の端部に固定した。

【００１４】（５）上記（１）項に記載の石炭ガス化炉
の挟み込みスラグ破砕機において、対向するスプレッダ
の下部に近接して、格子状スクリーンを設け、同スクリ
ーンの格子間隔を、スプレッダ下方に設けられているロ
ールクラッシャーに噛み込み可能なスラグのみ通過させ
る寸法とした。

【００１５】

【作用】上記（１）の発明においては、従来より設けて
いるロールクラッシャーの上部に、挟み込みスラグ破砕
機を設置することにより、ロールクラッシャーが噛み込
む限界寸法のスラグ塊より大きい塊のスラグを予破砕の
上、下流のロールクラッシャーに渡せることとなり、従
来の大塊スラグの噛み込み不良の問題が解消する。

【００１６】上記（２）の発明においては、上記の挟み
込みスラグ破砕機はある程度の大塊のスラグが処理可能
であるが、これでも噛み込まないような場合を考慮し
て、一対のブリッジブレーカーがスプレッダの中心線に
たいして、横にずらして対角に設置されているので、ス
ラグ破砕機のスプレッダの間に落ちないスラグを回して
スプレッダの間に落とすか、回らないならばその角度で
スラグを破砕して小さくする働きを有しており、挟み込
みスラグ破砕機の機能を拡大する。

【００１７】上記（３）の発明においては、スプレッダ
に対するスラグの片当りの際に生じる偏荷重を受け、油
圧ジャッキの作動不良および破損を防止する。

【００１８】上記（４）の発明においては、スラグ塊は
スプレッダの中心線方向移動による圧縮力とスプレッダ
の回転による剪断力とを受けるので、圧縮力のみの場合
に比して、破砕が効果的に行われる。

【００１９】上記（５）の発明においては、ロールクラ
ッシャーが噛み込みできない大形のスラグ塊は格子状ス
クリーン上に残り、スプレッダによる再度の破砕を受け
るので、スラグ塊の破砕が確実に行われる。

【００２０】

【実施例】図１は本発明の第１実施例に係るスラグ破砕
機の配置図である。図において、１は石炭ガス化炉本
体、２は同本体の外部に設けられている外部耐圧容器で
ある。石炭ガス化炉本体は、外部耐圧容器内の２６atg
前後の高圧中に置かれ、９０℃の温水中に浸されてい
る。４は外部耐圧容器の下部に取付けられているスラグ
ホッパ、２１は同ホッパの排出口、６は同ホッパの中に
設けられ、スラグを挟み込んで破砕する挟み込みスラグ
破砕機、８は同破砕機を支持するシリンダー架台、５は
同破砕機の下方に設けられているロールクラッシャー、
７は同破砕機の上方に設けられているクラッシャーシュ
ート、９は同破砕機を動かす油圧ジャッキである。この
ジャッキは互に対向する方向に往復動可能である。２０
は同破砕機の上方に設けられているブリッジブレーカー
（詳細後述）である。２３はスラグホッパマンホールで
ある。スラグホッパ排出口２１はスラグ排出槽に通じて
いる。

【００２１】図２は上記実施例の挟み込みスラグ破砕機
の詳細二面図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断
面図である。図において、１０は挟み込みスラグ破砕機
の油圧ジャッキ９のロッド先端に設けられたスプレッ
ダ、１１は同スプレッダに設けられている三角突起の板
状の歯、１４は油圧ジャッキ９の偏荷重を負担するガイ
ドシュウである。２０はスプレッダ１０の上面に固定さ
れ、同スプレッダと同一動作をするブリッジブレーカー
であり、これは同図（ａ）に見られるように互に向き合
った位置ではなく、装置中心に対して点対称の位置にず
らして設けられている。ブリッジブレーカーはスプレッ
ダに噛み込まれない大塊スラグを回転させて、噛み込み
を可能にするための装置である。１３はスラグ破砕機６
内へスラグが侵入することを防ぐためのブラシ、１２は
同じ目的の侵入防止板である。

【００２２】図３は上記実施例における油圧系統図であ
る。図において、９は油圧ジャッキ、３は油圧ロッド、
１０はスプレッダである。一点鎖線で示される１５の範
囲内は油圧ユニットである。２８は油圧ポンプ、１８は
パイロットチェック弁、２９は冷却水管、１６はオイル
クーラー、２７は油タンク、１７は切替え弁、３０はジ
ャッキ加圧側油管、３１はジャッキ戻り側油管である。

【００２３】本装置における各部の詳細は次の通りであ
る。

【００２４】油圧ジャッキについて：油圧ジャッキ９の
作動圧力は通常７０〜３５０kgf ／cm²である。雰囲気
温度は９０℃であるから、シール材質はテフロンまたは
フッ素ゴムが用いられている。作動油は通常５０℃以下
で使用する必要があるので、戻りラインにオイルクーラ
ー１６が設置されている。雰囲気圧力は２６kgf ／cm ²
であるので、ジャッキ９の反加圧側の圧力は２６kgf ／
cm²以上とするよう、戻りラインにリリーフ弁が設置さ
れている。したがって作動有効圧力はその差圧である。
スラグ水のpHはガス化運転中は８〜９であり、ジャッキ
のロッドの腐食は少いとは思われるが、万一の腐食を防
止するため、フェライト系ＳＵＳ材の使用が適してい
る。ジャッキサポートは押し引きの荷重に耐える強度で
あり、ガイドシュウ１４のガタ以上のフレキシビリティ
を有することが必要である。

【００２５】スプレッダについて：破砕スラグのサイズ
は１００mm前後であるから、歯板１１には１００mmピッ
チの山形歯が設置される。摩耗防止のため、硬化肉盛を
部分的に施してある。スプレッダ１０の前進時に上方か
らスラグが侵入しないよう上部および側面に侵入防止板
１２が設置される。またそれらの隙間には噛み込み防止
のためのブラシ１３が設けられる。スプレッダ１０の幅
は５００mmであり、荷重点はジャッキ取付部のみである
から、スラグの片当りがある時は偏荷重となるので、ガ
イドシュウ１４で支持する。

【００２６】油圧ユニットについて：挟み込みスラグ破
砕機６の運用は３０sec/cycle の連続作動または必要時
の間欠的作動であるが、油圧ユニット１５は連続運転と
し、ジャッキ９の作動時のみ切替え弁１７によってジャ
ッキ７側へラインオンする。ジャッキは温水中で使用さ
れ、かつ高圧リリーフ運転となるため、オイルクーラ１
６を戻りラインに設置してある。冷却媒体は低圧機器冷
却水である。ガス化炉エリアは防爆対象となる部分があ
るので、その範囲外に設置される。防爆範囲はガス化炉
チャー系から３〜５ｍの範囲内である。

【００２７】切替え弁１７について：これはジャッキの
作動を行わせる弁であり、リモート操作の自動／手動弁
である。破砕時に、加圧側は３５０kg／cm²ｇ、反加圧
側は２８kg／cm²ｇとなる。停止時（引戻り後）は、ロ
ッド側シリンダ内圧力は炉内圧以上が必要である。この
ため、ロッド側シリンダ内に常時３５０kg／cm²ｇを掛
け続けるか、パイロットチェック弁で内圧を保持するか
のいずれかが行われる。

【００２８】以上述べた構成を備えた本実施例の装置
は、従来より設けているロールクラッシャーの上部に、
挟み込みスラグ破砕機を設置することにより、ロールク
ラッシャーが噛み込む限界寸法のスラグ塊、１００mm前
後以上の大塊のスラグを本機によって予破砕の上、下流
のロールクラッシャーに渡せることとなり、従来の大塊
スラグによる問題は解消することになる。即ち、石炭ガ
ス化炉本体下部のクラッシャーシュート出口部に対向し
て配置され、油圧ジャッキによって前後進する、縦長の
三角突起の板状の歯を１００mmピッチで複数本設けた対
向スプレッダにより、挟み込んで加圧圧縮することで４
００〜５００mm径程度の大塊スラグまでは破砕すること
が出来る。

【００２９】加圧圧縮の際に、スプレッダの大塊スラグ
の挟み込み位置が偏っていた場合、油圧ジャッキなり油
圧ロッドは偏荷重を受けるが、本機はスプレッダに複数
のガイドロッドを設け、これにカップルするガイドシュ
ウをそれぞれ設けているので問題なく、又、スプレッダ
の油圧ジャッキによる前後進中に、上部又は側面からス
ラグの細粒が破砕機内に入り込むのを防ぐ為に、上部又
は側面に侵入防止板をはり、且つ、隙間から入らぬよう
に上部又は側面にブラシを付けている。

【００３０】高圧温水雰囲気という過酷な条件下で、安
定した、信頼性のある作動を確保するため作動油圧の適
正化、オイルクーラーによる油温の上昇防止、油圧ロッ
ド、シール材料等の材質面への考慮等々種々の対応策を
取っている。

【００３１】尚、本機の運用に関しては、連続作動か間
欠作動か、或いは異常時の作動とするか実態に応じて分
かれると考えられるが、何れであっても対応は可能であ
り問題は無い。

【００３２】また、上記の挟み込みスラグ破砕機は４０
０〜５００mm径程度の大塊スラグ迄は処理可能である
が、これでも噛み込まないような場合を考慮して、スプ
レッダ上部に設けるブリッジブレーカーの作用として
は、向かい合うペアのブリッジブレーカーが対角に設置
されているので、スラグ破砕機のスプレッダの間に落ち
ないスラグを回してスプレッダの間に落とすか、回らな
いならばその角度でスラグを破砕して小さくする働きを
有しており、挟み込みスラグ破砕機の機能を拡大するも
のである。

【００３３】図４は本発明の第２実施例に係る挟み込み
スラグ破砕機の縦断面図である。図において、４０は油
圧ジャッキ９によって駆動される油圧ロッドである。こ
のロッドの外周には螺旋溝４１が設けてある。４２は前
記油圧ロッド４０が挿通されている穴を有し、前記油圧
ジャッキ９の筒の端部に固定されている部材である。こ
の部材の前記穴には前記ロッド４０の螺旋溝４１が摺動
可能に嵌合する螺旋溝が設けてある。４３は一対のスプ
レッダ１０の下部に近接して設けられている格子状スク
リーンである。その格子間隔は、スプレッダの下方に設
けられているロールクラッシャーに噛み込み可能なスラ
グ塊のみ通す寸法に設定されている。上記以外の構成
は、第１実施例と同じである。

【００３４】本装置においては、格子状スクリーン４３
によって、ロールクラッシャーで破砕できない大きさの
スラグ塊は同スクリーン上に堆積する。スプレッダ１０
の歯１１によってスラグ塊を破砕するために、一対の油
圧ジャッキ９によって油圧ロッド４０が押し出され、ス
プレッダは中央方向へ駆動される。この時、ロッドに設
けてある螺旋溝４１と、油圧ジャッキ端部に固定されて
いる部材４２の穴の螺旋溝との相互作用によって、ロッ
ド４０は回転しながら押し出される。一対のスプレッダ
の回転方向は逆方向となるよう溝が設けてあるので、ス
ラグ塊に対しては圧縮力と共に剪断力が加わり、効果的
にスラグ塊が破砕される。破砕されたスラグの内、小さ
く砕かれたものはスクリーン４３を通過して落下する
が、通過し得なかった塊は、スプレッダによる再度の破
砕を受けることになる。

【００３５】以上詳述したように、本発明の装置をスラ
グホッパ上部に設置することにより、石炭ガス化炉本体
内部のディフューザ部ないしリダクター部壁面より剥
離、脱落し炉底のスラグ排出口からガス化炉本体下方に
落下したスラグが大きい塊であっても、これらを予粉砕
して下流のロールクラッシャーに落とすため、スラグ排
出が充分に保証されることとなり、石炭ガス化炉の長期
連続安定運転が可能となる効果がある。

【００３６】

【発明の効果】本発明の石炭ガス化炉の挟み込みスラグ
破砕機においては、ホッパ内においてクラッシャーシュ
ートとロールクラッシャーとの間に水平に対向して設け
られた一対の油圧ジャッキ、上記各油圧ジャッキのロッ
ドの先端に設けられたスプレッダ、同各スプレッダに設
けられた歯、及び上記油圧ジャッキを同時に中心方向へ
動かす油圧ユニットとを備えているので、石炭ガス化炉
本体から落下するスラグを挟み込みその歯でスラグを破
砕し、破砕されたスラグを下方に隣接するロールクラッ
シャーへ送るので、ロールクラッシャーの大塊スラグの
噛み込み不能を解消し、スラグ堆積を防止することがで
きる。

【００３７】また、ブリッジブレーカーを備えているの
で、大塊の噛み込みを容易にすることができる。さらに
ガイドシュウを設けてあるので、偏荷重発生による油圧
ジャッキの作動不良や破損を防ぐことができる。

【００３８】更に、ロッドに螺旋溝を設けたものにおい
ては、圧縮力と剪断力によって効果的にスラグの破砕が
行われる。また、スプレッダ下部に近接して格子状スク
リーンを設けたものにおいては、破砕が確実に行われ
る。以上によって、スラグ排出が充分に保証され、石炭
ガス化炉の長期連続安定運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る挟み込みスラグ破砕
機の配置図。

【図２】上記実施例に係る挟み込みスラグ破砕機の二面
図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図。

【図３】上記実施例に係る油圧系統図。

【図４】本発明の第２実施例に係る挟み込みスラグ破砕
機の縦断面図。

【符号の説明】

１石炭ガス化炉本体２外部耐圧容器３油圧ロッド４スラグホッパ５ロールクラッシャー６挟み込みスラグ破砕機７クラッシャーシュート８シリンダー架台９油圧ジャッキ１０スプレッダ１１歯板１２侵入防止板１３ブラシ１４ガイドシュウ１５油圧ユニット１６オイルクーラー１７切替え弁１８パイロットチェック弁２０ブリッジブレーカー２１スラグホッパ排出口２３スラグホッパマンホール２７油タンク２８油圧ポンプ２９冷却水管３０ジャッキ加圧側油管３１ジャッキ戻り側油管４０油圧ロッド（外周に螺旋溝を有す）４１螺旋溝４２固定部材（螺旋溝を備えた穴を有す）４３格子状スクリーン

フロントページの続き (72)発明者中島洋一郎長崎市飽の浦町１番１号三菱重工業株式会社長崎造船所内 (72)発明者伊藤浩平長崎市飽の浦町１番１号三菱重工業株式会社長崎造船所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】石炭ガス化炉本体、同本体を囲んで設け
られた外部耐圧容器、同容器の下部に連なり水が張られ
ているスラグホッパ、上記外部耐圧容器とスラグホッパ
との接続部に設けられ上記石炭ガス化炉本体から落下す
るスラグを下方へ案内するクラッシャーシュート、及び
上記クラッシャーシュートを経て落下するスラグを破砕
するロールクラッシャーを備えた石炭ガス化炉におい
て、上記ホッパ内において上記クラッシャーシュートと
上記ロールクラッシャーとの間において水平な軸線上に
対向して設けられた一対の油圧ジャッキ、上記各油圧ジ
ャッキのロッドの先端に設けられたスプレッダ、同各ス
プレッダに設けられた歯、及び上記油圧ジャッキを同時
に中心方向へ動かす油圧ユニットとを備え、対向するス
プレッダの間に上記石炭ガス化炉本体から落下するスラ
グを挟み込みその歯でスラグを破砕し、破砕されたスラ
グを下方のロールクラッシャーへ送ることを特徴とする
石炭ガス化炉の挟み込みスラグ破砕機。
【請求項２】平面図において対向するスプレッダの中
心に対して点対称の位置となるよう油圧ジャッキの中心
線の互いに反対側の、スプレッダの上面にそれぞれ固定
され、各スプレッダと共に移動する一対の板状のブリッ
ジブレーカーを備えたことを特徴とする請求項１に記載
の石炭ガス化炉の挟み込みスラグ破砕機。
【請求項３】油圧ジャッキの偏荷重を負担するガイド
シュウを備えたことを特徴とする請求項１に記載の石炭
ガス化炉の挟み込みスラグ破砕機。
【請求項４】油圧ジャッキのロッドの外周に螺旋溝を
設けると共に、同溝に摺動可能に嵌合する溝を備えた穴
を有する部材を上記油圧ジャッキの筒の端部に固定した
ことを特徴とする請求項１に記載の石炭ガス化炉の挟み
込みスラグ破砕機。
【請求項５】対向するスプレッダの下部に近接して、
格子状スクリーンを設け、同スクリーンの格子間隔を、
スプレッダ下方に設けられているロールクラッシャーに
噛み込み可能なスラグのみ通過させる寸法としたことを
特徴とする請求項１に記載の石炭ガス化炉の挟み込みス
ラグ破砕機。