JPH08104883A - ２段噴流床石炭ガス化炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リダクタ内に乾留用の微粉炭を投入するリダ
クタバーナに円筒状スラグが成長するのを防ぎ安定した
ガス化運転を可能とした２段噴流床石炭ガス化炉を提供
する。 【構成】 コンバスタの上方のリダクタに設けられたリ
ダクタバーナ９の鉛直下方にその中心線がリダクタバー
ナ９の中心線と炉内で交差するようにガスバーナ１６が
設けられている。ガスバーナ１６にはＬＰＧ３１、酸素
３２が供給されて火炎３３を生じ、この火炎３３がリダ
クタバーナ９の先端に成長する円筒状スラグ１５’を溶
融し切断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２段噴流床石炭ガス化
炉のリダクタバーナの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の２段噴流床石炭ガス化炉を図４〜
図７により説明する。このガス化炉では、燃料に微粉
炭、ガス化剤に空気を用い石炭をガス化する。これらの
図に示すように、ガス化炉１はコンバスタ２、リダクタ
３、起動用コンバスタ４より構成されている。コンバス
タ２には、コンバスタ用石炭５と２次空気６を噴射する
コンバスタバーナ７が複数本設けてある。

【０００３】リダクタ３にはガス化用石炭８を噴射する
リダクタバーナ９が複数本（図５では４本）設けてあ
る。起動用コンバスタ４には油燃料１０と燃焼に必要な
油燃料用２次空気１１を噴射する油バーナ１２が複数本
設けてある。なお、ガス化炉１は、ガス化炉１内が高温
となるため水冷耐火壁構造となっている。

【０００４】また、コンバスタ用石炭５及びガス化用石
炭８は、図示されていない粉砕設備で数μ〜数十μ（７
２μpass７０〜８０％が好ましい。）に粉砕された微粉
炭であり、空気で搬送され各バーナへ供給される。

【０００５】このような、構成をもつガス化炉１は下記
の手順でガス化運転を行なう。起動用コンバスタ４の油
バーナ１２で油燃焼を行ない、コンバスタ２内の昇温を
行なう。コンバスタ２内の温度が石炭の着火点以上に達
したならばコンバスタバーナ７よりコンバスタ用石炭５
及び２次空気６を噴射し、高温燃焼をさせる。その高温
燃焼排ガスはリダクタ３へ供給される。

【０００６】コンバスタ２内の高温燃焼が安定したなら
ばすみやかに、リダクタバーナ９よりガス化用石炭８を
噴射する。ガス化用石炭８は、高温燃焼排ガスによって
乾留され、ガス化が開始される。起動用コンバスタ４の
油バーナ１２は、ガス化の安定と同時に停止する。

【０００７】一方、コンバスタ２内に噴射された石炭中
の灰分はコンバスタ２内が高温となっているため溶融化
し、溶融スラグ１３となりコンバスタ２下部に設けられ
たスラグホール１４から系外へ排出される。ガス化炉１
は、ガス化効率の向上及び溶融スラグ１３の安定排出を
計るため、コンバスタ２内は空気比（投入石炭量に対す
る理論空気量／実投入空気量）０．９〜１．１で燃焼さ
せ、できるかぎり高温（１６００〜１９００℃）に保つ
必要がある。

【０００８】そのため、コンバスタ２内はもちろん、リ
ダクタバーナ９付近までは、灰の融点以上の温度となっ
ている。従って、図６に示すようにリダクタバーナ９付
近の壁面はコンバスタ２内より高温燃焼排ガスとともに
飛散してきた一部のスラグや、リダクタバーナ９より噴
射されたガス化用石炭８の一部が付着し、溶融化し、溶
融スラグ１３の層を形成する。

【０００９】この溶融スラグ１３は、雰囲気温度が高い
ため流動性がよく自重でコンバスタ２内へと流下するが
前述したように常に供給もされているので、ある層の厚
さで保持されている。実験結果ではこの層の厚さは３〜
２０mm程度となっている。リダクタバーナ９より上方で
はガス化反応により急激に温度が低下し灰の融点温度以
下となるため壁面への付着スラグは固形スラグ１５とな
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】リダクタバーナ９は焼
損防止のため、水冷構造となっておりバーナ表面温度は
低い。従って、リダクタバーナ９上面へ流下してきた溶
融スラグ１３は固化し成長する。図７にスラグの固化、
成長の状況を示す。

【００１１】（ａ）図はリダクタバーナ９の上面に溶融
スラグ１３が固化した状況を示す。リダクタバーナ９と
接する面は完全に固化しているが表面は溶融している。
（ｂ）図はさらに固化が成長し、バーナ端面まで達した
状況を示す。（ｃ）図はバーナ端面まで成長したスラグ
がガス化用石炭（常温空気で搬送）で冷却され、バーナ
先端に円筒状スラグ１５’が形成された状況を示す。
（ｄ）図は成長した円筒状スラグ１５’を示す。

【００１２】リダクタ３には複数本のリダクタバーナ９
が配置されているが、各バーナに円筒状スラグが成長
し、お互いに結合したりするとガス化用石炭８の供給不
安定やリダクタ部ガス通路の減少、又は、閉塞等のトラ
ブルが発生し安定したガス化運転が保持できなくなる。

【００１３】本発明は、リダクタ内に乾留用の微粉炭を
投入するリダクタバーナに円筒状スラグが成長するのを
防ぎ安定したガス化運転を可能とした２段噴流床石炭ガ
ス化炉を提供することを課題としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、微粉炭をコン
バスタで燃焼させ高温燃焼排ガスを生成し、同コンバス
タの上部に設けられたリダクタにおいて前記高温燃焼排
ガス中に微粉炭を投入して乾留させガス化を行なう２段
噴流床石炭ガス化炉における前記課題を解決するため、
リダクタに微粉炭を投入するリダクタバーナの近傍に、
その中心軸線が同リダクタバーナの中心軸線と炉内で交
差するようにガスバーナを設けた構成を採用する。

【００１５】そのガスバーナはリダクタバーナの鉛直下
方に設けるのが好ましい。また、ガスバーナには着火性
が高く高温化が計られるように燃料にはＬＰＧ、酸化剤
に酸素を使用するのが好ましい。これらの燃料や酸素の
供給は外部に設けられた操作盤で制御することができ
る。

【００１６】

【作用】本発明による石炭ガス化炉は前記した構成を有
しており、そのガス化作用は従来のガス化炉と同様に行
われる。たゞし本発明によるガス化炉ではガス化開始後
から定期的にリダクタバーナ近傍のガスバーナに例えば
ＬＰＧ及び酸素を投入し火炎を形成する。ガスバーナは
その中心軸線がリダクタバーナの中心線と炉内で交差す
るよう配置されているため、ガスバーナの火炎はリダク
タバーナ先端の円筒状スラグの生成された位置に衝突す
る。

【００１７】なお、ガスバーナは空気比＝１で燃焼させ
れば理論燃焼温度は約２８００℃となるが実際には輻射
等により１８００〜２０００℃前後となる。しかし、一
般的にガス化炉で使用させる石炭（レキセイ炭）の灰融
点温度（１１００〜１６００℃）より十分に高いためリ
ダクタバーナ先端の円筒状スラグはガスバーナの火炎で
溶融、切断される。

【００１８】

【実施例】以下本発明による２段噴流床石炭ガス化炉を
図１〜図３に示した一実施例に基づいて具体的に説明す
る。なお、図１〜図３において図４〜図７に示した従来
のガス化炉と同じ部分には説明を簡単にするため同一符
号を付してある。図１〜図３に示す実施例でも図５に示
すものと同様に４本のリダクタバーナ９を設置してい
る。

【００１９】図１に示すようにリダクタバーナ９の鉛直
軸線上の直下にガスバーナ１６を設けている。ガスバー
ナ１６はリダクタバーナ９の水平軸線と炉内で交差する
よう配置してあり、燃焼防止のため水冷構造である。ま
た、ガスバーナ１６はＬＰＧ弁１７、酸素弁１８、窒素
弁１９がそれぞれＬＰＧ配管２０、酸素配管２１、窒素
配管２２に接続されている。なお、酸素配管２１と窒素
配管２２はガスバーナ１６の手前で結合している。各弁
１７，１８，１９は操作盤２３で制御することができ
る。

【００２０】図２に示すようにガスバーナ１６は水冷構
造で外筒２４の先端に単孔の噴射孔２５を有するスプレ
イノズル２６がキャップ２７で取付られている。その前
流側に燃料と酸化剤を混合するミキシングプレート２８
が配置され、ＬＰＧ供給管２９、酸素供給管３０が接続
されている。図３はミキシングプレート２８を示す。ま
た、外筒２４内には冷却水供給管３５も配置されてい
る。その他のガス化炉の構成は図４に示したものと実質
同じである。

【００２１】次に、以上説明したガス化炉の作動につい
て説明する。図示されていないＬＰＧ供給設備及び酸素
供給設備から供給されたＬＰＧ３１、と酸素３２はＬＰ
Ｇ弁１７、酸素弁１８、ＬＰＧ供給管２９、酸素供給管
３０をそれぞれ通り、ミキシングプレート２８に入り、
混合されスプレイノズル２６から噴射される。噴射され
たＬＰＧ３１と酸素３２の混合気体は炉内の高温燃焼ガ
スで着火し、火炎３３を形成する。

【００２２】ＬＰＧ３１と酸素３２は空気比＝１で燃焼
させるため火炎温度は１８００〜２０００℃となり、一
般に使用される石炭の灰融点温度より十分高いため、リ
ダクタバーナ９先端に生成した円筒状スラグ１５’は溶
融、切断される。なお、スプレイノズル２６の噴射孔２
５が単孔なのは火炎３３が広がるのを防止し、火炎３３
を円筒状スラグ１５’に集中的に衝突させるためであ
る。

【００２３】ガスバーナ１６は使用しない場合は、窒素
３４を供給する。窒素３４は、図示されていない窒素供
給設備から窒素弁１９と窒素配管２２を通り酸素配管２
１に流れスプレイノズル２６から噴射される。これは、
使用後の酸素配管２１、酸素供給管３０内の不活性化と
粉塵等によるスプレイノズル２６の閉塞を防止するため
である。

【００２４】ガスバーナ１６は、４本のリダクタバーナ
９下部にそれぞれ取付けられているが４本同時に作動さ
せない。円筒状スラグ１５’の溶断時はガス化用石炭の
一部を燃焼させたり又、噴射形態（噴射方向、噴射の広
がり等）が変化する可能性があり、ガス化効率に悪影響
を与えかねないので１本ずつ間隔をおいて作動させる。
本実施例によるガス化炉の各部寸法及び容量を表１に示
してある。

【００２５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る２段噴流床石炭ガス化炉ではリダクタバーナの近傍
に、その中心軸線がリダクタバーナの中心軸線と炉内で
交差するようにガスバーナを設けており、そのガスバー
ナを作動させることにより、リダクタバーナ先端の円筒
状スラグの成長を防止することができ、安定したガス化
運転を継続させることができる。

【００２６】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る２段噴流床石炭ガス化
炉に設備されているリダクタバーナ部分の全体概略断面
図。

【図２】図１に示されたガスバーナの詳細を示す断面
図。

【図３】図２に示したガスバーナのミキシングプレート
の断面図。

【図４】従来の２段噴流床石炭ガス化炉を示す全体構成
図。

【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う拡大断面図。

【図６】図４のａ部詳細を示す断面図。

【図７】リダクタバーナにおける円筒状スラグ形成状況
を示す説明図。

【符号の説明】

１ ガス化炉 ２ コンバスタ ３ リダクタ ４ 起動用コンバスタ ５ コンバスタ用石炭 ６ ２次空気 ７ コンバスタバーナ ８ ガス化用石炭 ９ リダクタバーナ １０ 油燃料 １１ 油燃料用２次空気 １２ 油バーナ １３ 溶融スラグ １４ スラグホール １５ 固形スラグ １６ 円筒状スラグ ２０ ＬＰＧ配管 ２１ 酸素配管 ２２ 窒素配管 ２３ 操作盤 ２４ 外筒 ２５ 噴射孔 ２６ スプレイノズル ２７ キャップ ２８ ミキシングプレート ２９ ＬＰＧ供給管 ３０ 酸素供給管 ３１ ＬＰＧ ３２ 酸素 ３３ 火炎 ３４ 窒素 ３５ 冷却水供給管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微粉炭をコンバスタで燃焼させ高温燃焼
   排ガスを生成し、同コンバスタの上部に設けられたリダ
   クタにおいて前記高温燃焼排ガス中に微粉炭を投入して
   乾留させガス化を行なう２段噴流床石炭ガス化炉におい
   て、前記リダクタに微粉炭を投入するリダクタバーナの
   近傍に、その中心軸線が同リダクタバーナの中心軸線と
   炉内で交差するようにガスバーナを設けたことを特徴と
   する２段噴流床石炭ガス化炉。
2. 【請求項２】 前記リダクタバーナの鉛直下方に、その
   中心線軸が同リダクタバーナの中心軸線と炉内で交差す
   るように前記ガスバーナを設けたことを特徴とする、請
   求項１記載の２段噴流床石炭ガス化炉。