JPH10330768A - 気流層ガス化装置 - Google Patents

気流層ガス化装置

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JPH10330768A
JPH10330768A JP14020797A JP14020797A JPH10330768A JP H10330768 A JPH10330768 A JP H10330768A JP 14020797 A JP14020797 A JP 14020797A JP 14020797 A JP14020797 A JP 14020797A JP H10330768 A JPH10330768 A JP H10330768A
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JP
Japan
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heat transfer
transfer tube
gas
heat
heat recovery
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Application number
JP14020797A
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English (en)
Inventor
Masato Iwahara
正人 岩原
Eiji Yamaguchi
英次 山口
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 設備の大型化に伴う伝熱面積の増大に対し
て、現在活用されていない熱回収部の内部の空洞部に、
生成ガスの流れを阻害しないように伝熱管を配置し、伝
熱面積を増大する。 【解決手段】 ガス化部10で微粉体炭素質原料を酸化
剤とともに反応させて生成ガスを発生し、生成ガスを熱
回収部30を経て生成ガスライン6へ流出するととも
に、原料灰の溶融スラグをスラグに水砕して排出し、熱
回収部30の周囲にに生成ガスを冷却するように第1の
伝熱管33を配設した気流層ガス化装置1であって、第
1の伝熱管33で囲まれた熱回収部30の内部に、伝熱
面積を増加させるように第2の伝熱管(伝熱管パネル)
34を収納した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭に代表される
微粉体炭素質原料のガス化に係り、特にガス化部で発生
した高温の生成ガスの熱を効率よく熱回収する伝熱面を
有する気流層ガス化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の石炭等の微粉体炭素質原料をガス
化する装置の中で、気流層ガス化装置は、原料の微粉炭
等を酸素及び空気等の酸化剤とともに原料灰の溶融点以
上の温度(約1300〜1650℃)の炉内に供給して
ガス化させるため、他の方式と比較してガス化効率が高
く適用炭種も広い、また環境適合性が優れている等の特
徴を有しており、合成ガス、複合発電及び燃料電池等の
燃料及び原料製造に適しているため、国内外で開発が進
められている。
【0003】図10は、従来の気流層ガス化装置の系統
図である(特公平8−9717号公報参照)。石炭に代
表される微粉体炭素質原料を酸素、空気及び水蒸気等の
酸化剤とともにバーナ11a,11bより原料灰の溶融
点以上の温度に保持されたガス化部10に投入して反応
させることにより、原料の可燃分は水素(H2)及び一
酸化炭素(CO)に富む生成ガスに、原料の灰分は溶融
スラグに変換され、溶融スラグは、スラグタップ13か
ら下方の冷却水プール22中に落下される。落下した溶
融スラグは表面と内部との温度差によって熱応力が発生
するため、冷却水中で2〜5mm程度の大きさに水砕さ
れる。一方、ガス化によって生成した生成ガスは、絞り
部14で分割されガス化部10より上方の熱回収部30
に流入する。
【0004】ここで、熱回収部30の入口部の生成ガス
流路の断面が縮小しているのは、主にガス化部10より
熱回収部30への輻射熱を低減してガス化部10の温度
を高温に保持するためである。絞り部14を通過する生
成ガス温度は約1200〜1400℃であるため、この
熱回収部30では、特に輻射伝熱によって生成ガスは約
900℃に冷却され、生成ガスライン6を経て後流の図
示しない対流伝熱による熱回収ボイラ等に至る。一方、
ガス化部10のガス化部側壁12となり耐火材12aに
被覆された伝熱管15及び熱回収部30の伝熱管(第1
の伝熱管)33に供給される冷却水は、ボイラドラム4
5で気水分離された水が、循環ポンプ44でガス化部1
0の下部ヘッダ47aより供給され、ガス化部側壁1
2、熱回収部30及び上部ヘッダ47bを経て熱回収し
蒸気となってボイラドラム45へ導かれる。
【0005】図9は、熱回収部30の横断面図である。
熱回収部30の周囲に配設された伝熱管33は、管と隔
壁36とを溶接して組み上げた構造で、一般のボイラの
水壁等に用いられているメンブレンと呼ばれる構造であ
る。この構造だけでは熱回収部30の内部30aの数十
気圧になる高圧に耐えられないため、伝熱管33を圧力
容器2の中に収納している。そのため、図10に示すガ
スライン35からガスを注入し、空間部7の圧力が伝熱
管33によって囲まれた内部30aの圧力より若干高め
になるようにして、硫化水素(H2S)又は水蒸気を含
む高温の生成ガスが流出するのを防止している。したが
って、ガスライン35より流入するガスは窒素
(N2)、炭酸ガス(CO2)及び腐食性のH2Sを除去
して精製したガス化生成ガスが用いられる。
【0006】図9及び図10に示す気流層ガス化装置
で、ガス化部10より上方の熱回収部30に設置した伝
熱管33は、スラグの飛沫が飛んでくるため、従来技術
では飛沫が付着するような伝熱管33の配置は行わず、
図9に示すように円周上に伝熱管33が配列されている
だけで、内部は空洞になっており、単位容積当りに設置
される伝熱管の数が少ない。
【0007】将来、規模が大きくなり設備が大型化した
場合、伝熱面積も増大させる必要があるが、熱回収部3
0は、伝熱効率を維持するとともに、スラグ飛沫を搬送
させ気流層ガス化装置1の後流で回収させるため、ガス
流速を一定にする必要がある。このため、熱回収部30
の径の増加には制限があり、大型化した場合、伝熱面積
増大のため、高さが増大し、非常なコストアップにつな
がる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の気流層ガス化装
置にあっては、熱回収部内に周設した第1の伝熱管は、
スラグの飛沫が飛んでくるため、円周上に配列されてい
るだけで、内部は空洞になっており、単位容積当りに設
置される伝熱管の数が少ない。
【0009】将来、設備が大型化した場合、伝熱面積も
増大させる必要があるが、熱回収部は、伝熱効率を維持
するとともに、スラグ飛沫を搬送させ後流で回収させる
ため、ガス流速を一定にする必要がある。このため、熱
回収部の径の増加には制限があり、伝熱面積増大のため
には熱回収部の高さが増大し、非常なコストアップにつ
ながるという問題点があった。
【0010】本発明の課題は、設備の大型化に伴う伝熱
面積の増大に対して、現在活用されていない熱回収部の
内部の空洞部に、生成ガスの流れを阻害しないように伝
熱管を配置し、伝熱面積を増大することのできる気流層
ガス化装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記の課題を達成するた
め、本発明に係る気流層ガス化装置は、ガス化部で微粉
体炭素質原料を酸化剤とともに反応させて生成ガスを発
生し、生成ガスを熱回収部を経て流出するとともに原料
灰の溶融スラグをスラグに水砕して排出し、熱回収部の
内周に冷却水を循環し生成ガスを冷却する第1の伝熱管
を配設した気流層ガス化装置において、第1の伝熱管の
内部に、伝熱面積を増加させるように第2の伝熱管を収
納した構成とする。
【0012】そして第2の伝熱管は、生成ガスの上昇方
向に螺旋状に捻られて形成される、又は螺旋状に捻られ
たその螺旋の角度が生成ガスの上昇角度とほぼ同一であ
る構成でもよい。
【0013】また第2の伝熱管は、熱回収部の側壁とほ
ぼ平行に配置される、又は平面より見た形状が中心より
放射状に形成される構成でもよい。
【0014】さらに第2の伝熱管は、平面より見た形状
が中心より放射状に形成され、かつ側面より見た形状が
螺旋状である、又は伝熱管相互にメンブレンを取付けて
形成される構成でもよい。
【0015】そして第2の伝熱管は、第1の伝熱管の内
部の少なくとも一部に配設される構成でもよい。
【0016】本発明によれば、熱回収部では、上方に向
かって旋回しながら流れる生成ガスの流れに沿って第2
の伝熱管を配置することにより、第2の伝熱管に対する
生成ガスの衝突がなくなり、スラグや未燃チャーの付着
が防止されるとともに、第1の伝熱管の内部の空洞スペ
ースに有効に第2の伝熱管が設置され、熱回収部の高さ
を高くすることなく伝熱面積の増大が図られる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図1及び
図2を参照しながら説明する。図1及び図2に示すよう
に、ガス化部10でバーナ11a,11bより投入した
微粉体炭素質原料を酸化剤とともに反応させて生成ガス
を発生し、生成ガスを絞り部14を経て熱回収部30へ
流通し冷却して生成ガスライン6へ流出するとともに、
原料灰の溶融スラグをスラグタップ13より冷却水プー
ル22に落下させスラグに水砕して排出し、熱回収部3
0の周囲に設けたボイラドラム45で気水分離された冷
却水を、循環ポンプ44によりボイラ水ライン43及び
ボイラ水供給ライン41を経て下部ヘッダ47aへ供給
し、下部ヘッダ47aと接続する第1の伝熱管33へ冷
却水を循環し生成ガスを冷却して熱回収したのち、上部
ヘッダ47b、ボイラ水ライン42及びボイラドラム4
5を経て蒸気ライン6へ蒸気として回収するように第1
の伝熱管33を熱回収部30の内周に配設した気流層ガ
ス化装置1であって、第1の伝熱管33の内部に、伝熱
面積を増加させるように第2の伝熱管(伝熱管パネル)
34を収納した構成とする。そして第2の伝熱管34
は、生成ガスの上昇方向に螺旋状に捻られて形成され、
螺旋状に捻られたその螺旋の角度が生成ガスの上昇角度
とほぼ同一であるものとする。
【0018】すなわち熱回収部30の伝熱管(第1の伝
熱管)33は、管と隔壁(メンブレン)36とを溶接し
て組み上げた構造であり、一般のボイラ水壁等に用いら
れるメンブレンと呼ばれる構造である。この構造だけで
は内部30aの数十気圧になる高圧力に耐えられないた
め、伝熱管33を圧力容器2の中に収納している。さら
に図1に示すように、熱回収部30の縦断面において放
射状に、上下方向に生成ガスの旋回流及び上昇流に合わ
せた角度で螺旋状に捻って配置したメンブレン付の伝熱
管パネル34を、熱回収部30の内部30aに生成ガス
の流れを阻害しないように配置する構造になっている。
つまり第2の伝熱管の形状を生成ガスの旋回流及び上昇
流に合わせるとともに生成ガスの流れを阻害しないよう
に第1の伝熱管の内部に配置すればよく、第2の伝熱管
の形状は前記の形状に限定されないものとする。
【0019】本実施の形態の作用を説明する。熱回収部
では、上方に向かって旋回しながら生成ガスが流れてい
る。この生成ガスの流れに沿って第2の伝熱管を配置す
ることにより、第2の伝熱管に対する生成ガスの衝突が
なくなり、スラグや未燃チャーの付着が防止されるとと
もに、第1の伝熱管の内部の空洞スペースに有効に第2
の伝熱管が設置され、熱回収部の高さを高くすることな
く伝熱面積の増大が達成される。
【0020】本実施の形態によれば、螺旋状に捻って配
置した第2の伝熱管に対するガスの衝突が低減され、チ
ャーの付着が低減されるとともに、空洞スペースに有効
に第2の伝熱管が設置され、高さを高くすることなく伝
熱面積の増大が可能となる。
【0021】本発明の他の実施の形態を図3及び図4に
示す。熱回収部の内部30aの後半の少なくとも一部に
第2の伝熱管34を設置している。これは、付着性の高
いスラグが対象になる場合に適用され、チャー付着の低
減及び伝熱面積の増大の両方の特性をもった構成が実現
できる。さらに螺旋状に第2の伝熱管を配置することに
より、従来は除々に弱まって行く生成ガスの旋回流を強
制的に保持させることにより、対流時間を稼ぎ伝熱効率
向上にもつながる。また熱回収部30の内部30aに配
置する伝熱管パネル34は、伝熱管の間に隔壁(メンブ
レン)を取付けない構造にしても同様な効果が得られ
る。
【0022】本発明の他の実施の形態を図5及び図6に
示す。図1に示す実施の形態の熱回収部30の内部30
aに、第2の伝熱管34を横断面において放射状に、上
下方向には熱回収部30にほぼ平行に配置する構造にな
っている。この構成は、付着性の少ないスラグを含む場
合が対象で、建設コスト面で図1に示す実施の形態より
有利である。この場合も、スラグの付着性により、第2
の伝熱管を熱回収部内全部及び一部分に設置することが
考えられる。
【0023】本発明の他の実施例を図7及び図8に示
す。スラグの伝熱管への付着低減と伝熱面積の増大の観
点より、付着性の高いスラグ飛沫が飛んでくる部分に
は、螺旋形の第2の伝熱管34を、付着性の小さくなっ
たスラグが飛んでいるその上部には、熱回収部30の側
壁にほぼ平行に第2の伝熱管34を配置することによ
り、第2の伝熱管34へのスラグ付着を低減し、かつ建
設コストが小さく伝熱面積を増大させた熱回収部を実現
できる。
【0024】本発明によれば、設備の大型化によって必
要となる伝熱面積の増大に対して、熱回収部の高さを高
くしなくても伝熱面積を確保できるため、コストダウン
の効果がある。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、熱回収部の内部に第2
の伝熱管を収納したため、スラグの付着が防止され、設
備が大型化しても熱回収部の高さの増加が不要となりか
つ伝熱面積を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す縦断面図である。
【図2】図1に示すA・A線の横断面図である。
【図3】本発明の他の実施の形態を示す縦断面図であ
る。
【図4】図3に示すB・B線の横断面図である。
【図5】本発明の他の実施の形態を示す縦断面図であ
る。
【図6】図5に示すC・C線の横断面図である。
【図7】本発明の他の実施の形態を示す縦断面図であ
る。
【図8】図7に示すD・D線の横断面図である。
【図9】従来の技術を示す縦断面図である。
【図10】図9に示す横断面図である。
【符号の説明】
1 気流層ガス化装置 2 圧力容器 6 生成ガスライン 7 空間部 10 ガス化部 11a,11b バーナ 12 ガス化部側壁 12a 耐火材 13 スラグタップ 14 絞り部 15,33 伝熱管 22 冷却水プール 30 熱回収部 30a 内部 35 ガスライン 36 平板 41 ボイラ水供給ライン 42,43 ボイラ水ライン 44 循環ポンプ 45 ボイラドラム 46 蒸気ライン 47a 下部ヘッダ 47b 上部ヘッダ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス化部で微粉体炭素質原料を酸化剤と
    ともに反応させて生成ガスを発生し、該生成ガスを熱回
    収部を経て流出するとともに原料灰の溶融スラグをスラ
    グに水砕して排出し、前記熱回収部の内周に冷却水を循
    環し前記生成ガスを冷却する第1の伝熱管を配設した気
    流層ガス化装置において、前記第1の伝熱管の内部に、
    伝熱面積を増加させるように第2の伝熱管を収納したこ
    とを特徴とする気流層ガス化装置。
  2. 【請求項2】 第2の伝熱管は、生成ガスの上昇方向に
    螺旋状に捻られて形成されることを特徴とする請求項1
    記載の気流層ガス化装置。
  3. 【請求項3】 第2の伝熱管は、螺旋状に捻られたその
    螺旋の角度が生成ガスの上昇角度とほぼ同一であること
    を特徴とする請求項2記載の気流層ガス化装置。
  4. 【請求項4】 第2の伝熱管は、熱回収部の側壁とほぼ
    平行に配置されることを特徴とする請求項1記載の気流
    層ガス化装置。
  5. 【請求項5】 第2の伝熱管は、平面より見た形状が中
    心より放射状に形成されることを特徴とする請求項1記
    載の気流層ガス化装置。
  6. 【請求項6】 第2の伝熱管は、平面より見た形状が中
    心より放射状に形成され、かつ側面より見た形状が螺旋
    状であることを特徴とする請求項1記載の気流層ガス化
    装置。
  7. 【請求項7】 第2の伝熱管は、伝熱管相互にメンブレ
    ンを取付けて形成されることを特徴とする請求項1〜6
    のいずれか1項記載の気流層ガス化装置。
  8. 【請求項8】 第2の伝熱管は、第1の伝熱管の内部の
    少なくとも一部に配設されることを特徴とする請求項1
    〜7のいずれか1項記載の気流層ガス化装置。
JP14020797A 1997-05-29 1997-05-29 気流層ガス化装置 Pending JPH10330768A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013111721A1 (ja) * 2012-01-25 2013-08-01 三菱重工業株式会社 ガス化炉、ガス化発電プラント及びガス化炉のスラグホール閉塞防止方法
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Cited By (5)

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