JPH08312937A

JPH08312937A - スラグ溶融バーナ装置

Info

Publication number: JPH08312937A
Application number: JP12358895A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Mizokoshi; 康隆溝越; Yasuo Hayata; 泰雄早田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1995-05-23
Filing date: 1995-05-23
Publication date: 1996-11-26

Abstract

(57)【要約】【目的】二段噴流床石炭ガス化炉において、スラグホ
ール周辺に付着成長したスラグを溶解、排出すること。【構成】ガス化炉で生成したガスの一部（４９）を補
助燃料（５０）とともに酸素（５２）で燃焼させるガス
バーナ（３１）を、スラグホール（１１）の下方に設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二段噴流床石炭ガス化
炉のスラグ付着防止に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は燃料に微粉炭、ガス化剤に空気を
用いる従来の二段噴流床ガス化炉とその後流のチャー回
収設備およびリサイクルガス設備の一例を示す系統図、
図７は図６中の二段噴流床ガス化炉を拡大して示す図、
図８は図７中の軽油燃焼室を拡大して示す図である。

【０００３】これらの図において、（１）はガス化炉、
（２）はスラグホッパ、（３）は軽油燃焼室、（４）は
コンバスタ、（５）はリダクタ、（６）は後部熱交換
器、（７）は軽油バーナ、（８）はコンバスタバーナ、
（９）はチャーバーナ、（１０）はリダクタバーナ、
（１１）はスラグホール、（１２）はチャー回収設備、
（１３）はサイクロン、（１４）は電気集塵器、（１
５）は貯蔵ホッパ、（１６）はガス圧縮機、（１７）は
貯蔵タンク、（１８）は起動用石炭、（１９）はガス化
用石炭、（２０）はチャー、（２１）はリサイクルガ
ス、（２２）は軽油、（２３）はスラグホッパ水、（２
４）は高温排ガス、（２５）は溶融スラグ、（２６）は
水砕スラグ、（２７）はリサイクルガス供給設備、（２
８）はクロスオーバ、（２９）は固形スラグ、（３０）
はつらら状スラグをそれぞれ示す。

【０００４】まず図６に示されるとおり、ガス化炉
（１）はスラグホッパ（２）、軽油燃焼室（３）、コン
バスタ（４）、リダクタ（５）および後部熱交換器
（６）で構成されており、その後流にはチャー回収設備
（１２）、リサイクルガス供給設備（２７）が設けられ
ている。

【０００５】次に図７に示されるように、スラグホッパ
（２）には一定量のスラグホッパ水（２３）が貯水され
ている。また軽油燃焼室（３）には軽油バーナ（７）、
コンバスタ（４）にはコンバスタバーナ（８）およびチ
ャーバーナ（９）、更にリダクタ（５）にはリダクタバ
ーナ（１０）が、それぞれ複数本設けられている。な
お、コンバスタ（４）内下部にはスラグホール（１１）
が設けられている。

【０００６】後部熱交換器（６）は、クロスオーバ（２
８）によってリダクタ（５）と連結され（図６）、その
後流には、複数個のサイクロン（１３）、電気集塵器
（１４）および貯蔵ホッパ（１５）を有するチャー回収
設備（１２）と、ガス圧縮機（１６）および貯蔵タンク
（１７）を有するリサイクルガス供給設備（２７）とが
設けられている。

【０００７】軽油燃焼室（３）の軽油バーナ（７）に
は、図示されていない軽油供給設備から軽油（２２）が
供給されるようになっている。また図示されていない粉
砕設備で数ミクロン〜数１０ミクロンに粉砕された石炭
が、起動用石炭（１８）としてコンバスタバーナ（８）
へ、ガス化用石炭（１９）としてリダクタバーナ（１
０）へ、それぞれ供給されるようになっている。更にチ
ャーバーナ（９）には、ガス化炉（１）で生成されたチ
ャー（２０）およびリサイクルガス（２１）が供給され
るようになっている。

【０００８】ガス化炉１は以下に示す手順で運転され
る。

【０００９】まず軽油燃焼室（３）の軽油バーナ（７）
で軽油（２２）を燃焼させ、その排ガスをコンバスタ
（４）へ供給する。コンバスタ（４）内が石炭着火温度
以上に達したならば、コンバスタバーナ（８）から起動
用石炭（１８）を噴射し、コンバスタ（４）内で高温燃
焼させる。その高温排ガス（２４）はリダクタ（５）に
供給される。コンバスタ（４）内の燃焼が安定したなら
ば、リダクタバーナ（１０）からガス化用石炭（１９）
を噴射する。噴射されたガス化用石炭（１９）は高温排
ガス（２４）により乾留されガス化する。

【００１０】乾留により生成したガスは後部熱交換器
（６）で冷却され、チャー回収設備（１２）で脱塵され
る。脱じんされた生成ガスの大部分はガス燃料として系
外に取出され燃焼に供される。一部はリサイクルガス供
給設備（２７）でガス圧縮機（１６）により圧縮され、
貯蔵タンク（１７）に貯蔵される。

【００１１】一方、チャー回収設備（１２）のサイクロ
ン（１３）および電気集塵器（１４）によって回収さ
れ、貯蔵ホッパ（１５）に貯蔵されているチャー（２
０）は、リサイクルガス供給設備（２７）から供給され
たリサイクルガス（２１）により搬送されて、チャーバ
ーナ（９）からコンバスタ（４）内へ噴射される。噴射
されたチャー（２０）およびリサイクルガス（２１）
は、コンバスタバーナ（８）から噴射された起動用石炭
（１８）とともに、高温燃焼する。

【００１２】また、コンバスタ（４）内に噴射された起
動用石炭（１８）およびチャー（２０）中の灰分（不燃
分）は、コンバスタ（４）内が高温であるため、溶融ス
ラグ（２５）となる。その溶融スラグ（２５）は、スラ
グホール（１１）から流下し、軽油燃焼室（３）を通っ
て、スラグホッパ（２）内のスラグホッパ水（２３）へ
落下する。そしてスラグホッパ水（２３）によって水砕
され、水砕スラグ（２６）（２〜３ｍｍ）となって系外
へ排出される。

【００１３】ガス化炉（１）の運転状態が安定したなら
ば、軽油バーナ（７）を消火し、石炭専焼運転とする。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】石炭専焼運転時のコン
バスタ（４）の温度が１６００〜１８００℃となるのに
対し、軽油燃焼室（３）は６００〜８００℃であり、コ
ンバスタ４に比べて１０００℃程低くなる。これは、石
炭専焼運転時には軽油バーナ（７）を消火するから、軽
油燃焼室（３）内に熱源が無くなるからである。したが
って、スラグホール（１１）から流下する溶融スラグ
（２５）は、固化しやすい状態にある。コンバスタ
（４）内の燃焼状態が起動用石炭（１８）の変動等によ
り悪化して一時的に温度が低下したりすると、溶融スラ
グ（２５）は固化し、図８に示されるような固形スラグ
（２９）となる。

【００１５】一旦固化すると、前述したように軽油燃焼
室（３）内には熱源がないため、再び溶融することはな
い。この固形スラグ（２９）は、時間の経過とともに成
長し、つらら状スラグ（３０）となってスラグホール
（１１）を閉塞させる。そうすると溶融スラグ（２５）
の系外の排出が困難となり、安定したガス化運転を継続
できなくなる。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記従来の
課題を解決するために、コンバスタに気体搬送された微
粉炭を燃焼させ、リダクタでその燃焼ガス中に同様に気
体搬送された微粉炭を投入し、乾留してガス化するとと
もに、不燃分を溶融スラグとして下部のスラグホールか
ら排出する二段噴流床石炭ガス化炉において、上記乾留
により生成した生成ガスの一部を主燃料とし、上記とは
別の気体燃料を補助燃料とし、かつ酸素を酸化剤とする
バーナを上記スラグホールの下方に設けたことを特徴と
するスラグ溶融バーナ装置；ならびに上記要件に加え
て、上記バーナの噴射方向延長線が上記スラグホールの
下縁を形成する円の中心を通ることを特徴とするスラグ
溶融バーナ装置を提案するものである。

【００１７】

【作用】前記第１の解決手段においては、乾留により生
成した生成ガスの一部を主燃料、上記生成ガスとは別の
気体燃料を補助燃料とし、かつ酸素を酸化剤とするバー
ナを上記スラグホールの下方に設けたので、石炭専焼運
転時に軽油バーナを消化した後も、スラグホール周辺に
成長した固形スラグやつらら状スラグを溶融させること
ができる。

【００１８】そして前記第２の解決手段においては、上
記バーナの噴射方向延長線がスラグホールの下縁を形成
する円の中心を通るので、ハーナの火炎がスラグホール
周辺の固形スラグやつらら状スラグに確実に衝突し、そ
れらを容易に溶解・切断することができる。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す系統図、図２
は図１中の軽油燃焼室を拡大して示す図、図３は図２中
のバーナ付近を拡大して示す図、図４は図３中のバーナ
の構造を例示する縦断面図、図５は図４のＶ−Ｖ横断面
図である。

【００２０】これらの図において、前記図６ないし図８
により説明した従来のものと同様の部分については、冗
長になるのを避けるため、同一の符号を付け詳しい説明
を省く。本実施例で新たに用いられる符号として、（３
１）はガスバーナ、（３２）はガスバーナ軸線、（３
３）はスラグホール中心点、（３４）は燃料配管、（３
５）は酸化剤配管、（３６）はリサイクルガス弁、（３
７）はＬＰＧ弁、（３８）は混合器、（３９）はＬＰＧ
供給設備、（４０）は酸素弁、（４１）は酸素供給設
備、（４２）は操作盤、（４３）は外筒、（４４）は噴
射孔、（４５）はスプレイノズル、（４６）はキャッ
プ、（４７）はミキシングプレート、（４８）は冷却水
配管、（４９）はリサイクルガス、（５０）はＬＰＧ、
（５１）は混合気体燃料、（５２）は酸素、（５３）は
火炎をそれぞれ示す。

【００２１】まず図２および図３に示されるように、本
実施例では軽油燃焼室（３）の側壁面にガスバーナ（３
１）をそのバーナ軸線（３２）がスラグホール中心点
（スラグホール（１１）の下縁を形成する円の中心）
（３３）を通るように配置した。このガスバーナ（３
１）には、燃料配管（３４）と酸化剤配管（３５）が設
けされている。

【００２２】燃料配管（３４）は、図１に示されるよう
に混合器（３８）に接続されており、その混合器（３
８）はリサイクルガス弁（３６）を介して貯蔵タンク
（１７）に、ＬＰＧ弁（３７）を介してＬＰＧ供給設備
（３９）に、それぞれ配管で接続されている。一方、酸
化剤配管（３５）は酸素弁（４０）を介して酸素供給設
備（４１）と接続されている。上記各弁（３６）、（３
７）、（４０）は操作盤（４２）で制御することができ
る。

【００２３】ガスバーナ（３１）は、図４に示されるよ
うに、水冷構造で外筒（４３）の先端に単孔の噴射孔
（４４）を有するスプレイノズル（４５）がキャップ
（４６）で取り付けられている。その前流側に燃料と燃
焼用酸化剤を混合させるミキシングプレート（４７）が
配置され、燃料配管（３４）、酸化剤配管（３５）が接
続されている。また、外筒（４３）内には冷却水配管
（４８）が配置されている。

【００２４】貯蔵タンク（１７）から弁（３６）を経て
供給されたリサイクルガス（４９）と、ＬＰＧ供給設備
（３９）から弁（３７）を経て供給されたＬＰＧ（５
０）は、混合器（３８）で混合されて混合気体燃料（５
１）となり、燃料配管（３４）を通ってミキシングプレ
ート（４７）に流入する。一方、酸素供給設備（４１）
から酸素弁（４０）を経て供給された酸素（５２）は、
酸化剤配管（３５）を通ってミキシングプレート（４
７）に流入する。ミキシングプレート（４７）に流入し
た混合気体燃料（５１）と酸素（５２）は、スプレイノ
ズル（４５）の噴射孔（４４）から噴射され、溶融スラ
グ（２５）を着火源として着火し、火炎（５３）を形成
する。

【００２５】混合気体燃料（５１）と酸素（５２）を空
気比＝１で燃焼させると理論燃焼温度は約２８００℃と
なるが、実際の火炎温度は輻射等の影響で１８００〜２
０００℃となる。それでも一般的に使用される石炭（瀝
青炭）の灰融点温度（１１００〜１６００℃）よりも十
分に高いから、スラグホール（１１）に付着成長した固
形スラグ（２９）やつらら状スラグ（３０）を容易に溶
解し、切断することができる。

【００２６】ここで空気比は、実際投入酸素量／［（生
成ガス量×生成ガスの理論酸素量）＋（補助燃料量×補
助燃料の理論酸素量）］である。安定した高温火炎を形
成させるためには、理論的に空気比＝１で燃焼させる必
要があるが、実際の運用としてはスラグの付着状況によ
り変わるため（低空気比により火炎を長炎化させる
等）、空気比＝１を厳守する必要はなく、火炎が形成さ
れる空気比（例えば空気比＝０．８〜１．３の範囲）で
あれば良い。

【００２７】本実施例でリサイクルガス（４９）に補助
燃料としてＬＰＧ（５０）を添加するのは、リサイクル
ガス（生成ガス）（４９）は発熱量が低く（８００〜１
１００ｋｃａｌ／Ｎｍ³），このガス単体のみでは燃焼
性（着火性）が劣るから、それを改善するためである。
酸化剤として酸素を投入するのも、燃焼性の向上と火炎
の高温化のためである。またスプレイノズル（４５）の
噴射孔（４４）が単孔なのは、火炎（５３）が広がるの
を防止し、固形スラグ（２９）やつらら状スラグ（３
０）に集中的に衝突させるためである。

【００２８】ガスバーナ（３１）は、つらら状スラグ
（６１）がある程度成長した時のみ使用する。これは、
溶解スラグ（２５）がスラグホール（１１）から安定し
て流下している時に使用すると、ガスバーナ（３１）の
噴射流等によって溶解スラグ（２５）が軽油燃焼室
（３）内壁面に飛散、付着する恐れがあるからである。

【００２９】下記に本実施例の各部寸法と容量を示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【発明の効果】本発明においては、スラグホールの下方
に設けられたガスバーナを作動させることにより、スラ
グホールに付着成長した固形スラグやつらら状スラグを
容易に融解、排出することができるので、安定したガス
化運転を継続させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例を示す系統図である。

【図２】図２は図１中の軽油燃焼室を拡大して示す図で
ある。

【図３】図３は図２中のバーナ付近を拡大して示す図で
ある。

【図４】図４は図３中のバーナの構造を例示する縦断面
図である。

【図５】図５は図４のＶ−Ｖ横断面図である。

【図６】図６は燃料に微粉炭、ガス化剤に空気を用いる
従来の二段噴流床ガス化炉とその後流のチャー回収設備
およびリサイクルガス設備の一例を示す系統図である。

【図７】図７は図６中の二段噴流床ガス化炉を拡大して
示す図である。

【図８】図８は図７中の軽油燃焼室を拡大して示す図で
ある。

【符号の説明】

（１）ガス化炉（２）スラグホッパ（３）軽油燃焼室（４）コンバスタ（５）リダクタ（６）後部熱交換器（７）軽油バーナ（８）コンバスタバーナ（９）チャーバーナ（１０）リダクタバーナ（１１）スラグホール（１２）チャー回収設備（１３）サイクロン（１４）電気集塵器（１５）貯蔵ホッパ（１６）ガス圧縮機（１７）貯蔵タンク（１８）起動用石炭（１９）ガス化用石炭（２０）チャー（２１）リサイクルガス（２２）軽油（２３）スラグホッパ水（２４）高温排ガス（２５）溶融スラグ（２６）水砕スラグ（２７）リサイクルガス供給設備（２８）クロスオーバ（２９）固形スラグ（３０）つらら状スラグ（３１）ガスバーナ（３２）ガスバーナ軸線（３３）スラグホール中心点（３４）燃料配管（３５）酸化剤配管（３６）リサイクルガス弁（３７）ＬＰＧ弁（３８）混合器（３９）ＬＰＧ供給設備（４０）酸素弁（４１）酸素供給設備（４２）操作盤（４３）外筒（４４）噴射孔（４５）スプレイノズル（４６）キャップ（４７）ミキシングプレート（４８）冷却水配管（４９）リサイクルガス（５０）ＬＰＧ（５１）混合気体燃料（５２）酸素（５３）火炎

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンバスタに気体搬送された微粉炭を燃
焼させ、リダクタでその燃焼ガス中に同様に気体搬送さ
れた微粉炭を投入、乾留してガス化するとともに、不燃
分を溶融スラグとして下部のスラグホールから排出する
二段噴流床石炭ガス化炉において、上記乾留により生成
した生成ガスの一部を主燃料とし、上記とは別の気体燃
料を補助燃料とし、かつ酸素を酸化剤とするバーナを上
記スラグホールの下方に設けたことを特徴とするスラグ
溶融バーナ装置。
【請求項２】上記バーナの噴射方向延長線が上記スラ
グホールの下縁を形成する円の中心を通ることを特徴と
する請求項１記載のスラグ溶融バーナ装置。