JPS5869291A - 固体燃料のガス化方法及びガス発生炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、固体燃料をカス化する方法及びその際に使用
するガス発生炉に関するものであり、さらに詳しくいえ
は、固体燃料として石炭や無煙炭などを用い、ガス化剤
として空気や水蒸気なとを、あるいはこれらの他に石灰
焼成炉排ガスを用い、ガスの発生が安定で熱効率の高い
改良された固体燃料のガス化方法及びそのガス発生炉、
に関するものである。

従来、燃料用の可燃性ガスや合成化学用の原料ガスを製
造するために、石炭や無煙炭、コークスなどの固体燃料
に、ガス化剤として空気や酸素、水蒸気などを高温で接
触させ、下記に示す反応によシ発生する各種ガスを利用
する方法は古くから知られている。

すなわち、ガス発生炉内において石炭や無煙炭などの揮
発分については、 ＣｍＨｎ　−１−ｍＨｉ’ｏ　−）　ｍｃｏ　＋”−Ｅ
ユＨ２−（１）ＣｍＨｎ　＋−０２−＋　ｍＣＯ＋−Ｈ
２−（２）２ のような反応が、また石炭や無煙炭などの炭素分、コー
クスについては、 Ｃ＋０２　　→ＣＯ□　　　　　　　　・・（３）Ｃ＋
＋０□　→Ｃｏ　　　　　　　　　、、、　（４）Ｃ十
ＣＯ２→２ＣＯ・・（５） Ｃ＋Ｈ２０−＋　ＣＯ十Ｈ２−（６） Ｃ＋２Ｈ２０→Ｃ０２＋２Ｈ２・（７）Ｃ＋２Ｈ２→Ｃ
Ｈ４・・（８） のような反応が進行する。

上記の反応のうち、（１）、（２）、（５）、（６）及
び（８）式がガス化反応として主要なものであり、この
うち（１）、（２）、（５）、（６）式は炉内温度の上
昇につれて反応は促進されるが、（８）式は温度が上る
と逆に反応が抑制される。一方、炉内圧が上昇すると（
８）式の反応が促進されるのに反し、（１）、（２）、
（５）、（６）式は逆に抑制される。したがって、常圧
で比較的高温のガス発生炉においては、発生ガスは一酸
化炭素や水素が主体であって、メタンの含有量は少なく
、一方加圧で比敦的低温のガス発生炉においては、相当
量のメタンを含むガスが得られる。

このような反応ケ踏まえて従来、要求するカス組成に応
じて各種形式のガス発生炉が実用化されている。例えば
ガス化剤として空気と水蒸気を用いて、窒素含有カスを
発生さゼるためのコツパー７゛カーゝす（Ｋａｐｐｅｒ
ｓ　−Ｋｅｒｐｅｌｙ）式ガス発生炉、ガス化剤として
空気小水蒸気を用いるが、窒素を含まないガスを発生さ
せるだめの間けつ式水性ガス発生炉や連続式水性ガス発
生炉、ガス化剤として空気、酸素及び水蒸気を用いて、
アンモニア合成に適したガスを発生させるための半水性
ガス化炉、あるいはメタン含有量に富むルルギ（Ｌｕ−
ｒｇｉ　）式高圧ガス発生炉などが実用化されている。

本発明者ら、固形燃料を連続的に供給し、かつ生成した
灰分を容易に連続的に排出することができ、さらにガス
の発生が安定である上に熱効率の高い固体燃料のガス化
方法及びその装置について鋭意研究を重ねた結果、フラ
ッシュタンクと連結した冷却用ジャケットを有する竪型
ガス発生炉において、頂部の原料投入室を二重蓋構造に
することによって固体燃料を炉内に連続的に供給するこ
とができ、そのためガス温度やガス濃度の大幅な変動が
なくなりガス発生を安定化しうろこと、また発生ガス抜
き出し口を炉上部と中間部の二段に設け、両部からの発
生カス抜き出し量の割合を調節することによって、ジャ
ケットで熱交換されて発生する水蒸気の量をコツトロー
化することができ、かつ熱効率を高やうろこと、また炉
下部にある回転火格子の下に掻羽根を設けることによっ
て、灰分を容易に連続的に炉外−＼排出しうろことを見
い出し、さらに発生カスを石灰焼成炉用に用い、この焼
成炉からの排ガスをガス化剤の一部として使用すること
によって、熱効率が上昇することを見い出し、この知見
に基ついて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、竪型ガス発生炉において固体燃料
とガス化剤を接触させて固体燃料をカス化するに当り、
固体燃料を炉頂部の二重蓋構造を有する燃料投入室より
炉内に供給し、一方、カス化剤を炉下部に設置しである
偏心型回転火格子のグレート間より炉内に送入して固体
燃料をガス化し、発生したガスを炉の上部及び中間部の
二段に設けられたガス抜き出し口より抜き出し、他方固
体燃料のガス化に、より生成した灰分を偏心型回転火格
子及びその下方に設けられた掻羽根によって炉底部より
連続的に排出し、さらに冷却用ジャケット内において熱
交換により加熱された冷却水をフラッシュタンクに導い
てフランスさせ、発生した水蒸気をガス化剤の一部とし
て炉内に送入することを特徴−とする固体燃料のガス化
方法、及び炉の頂部に燃料投入室、下部に偏心型回転火
格子、底部にガス化剤送入口と灰分排出口を有し、かつ
発生ガス抜き出し口、及びフラツンユタンクと連結した
冷却用ジャケットを有する竪型ガス発生炉において、 （イ）燃料投入室を二重蓋構造とすること（ロ）発生ガ
ス抜き出し口を炉上部と中間部の二段に設けること （ハ）偏心型回転火格子の下に掻羽根を設けること を特徴とするガス発生炉に関する・ものである。

次に本発明のガス化方法及びガス発生炉を図面に従って
詳細に説明する。

図は本発明のガス発生炉の概略断面図であり、図におい
て符号１は固体燃料をガス発生炉に供給するだめのホッ
パー、２は上部外蓋３及び下部内蓋４を備えた二重蓋構
造をもつ燃料投入室、５．６は発生したガスを炉外へ抜
き出すだめの上部ガス抜き出し口、７は中間部ガス抜き
出し口、８は熱交換により加熱された冷却水をフランス
させるだめの７ラシユタンク１２に連結された冷却用ジ
ャケット　９は生成した灰分を均一に下方に押し出すた
めの偏心型回転火格子、１０は回転火格子より押し出さ
れた灰分を掻き集めて灰分抜き出し口１１より炉外へ排
出するための灰分掻羽根、１３は空気や水蒸気などのカ
ス化剤を炉内に送入するためのガス化剤送入口、１４は
フラッシュタンク１２でフラッシュされて生じた水蒸気
を炉内に供給するだめの水蒸気供給管及び１５は水蒸気
以外のガス化剤供給管である。

ホッパー１より炉頂部の燃料投入室２に投入された固体
燃料を、上部外蓋３及び下部内蓋４を操作して炉内に供
給する。この二重蓋構造は、固体燃料を炉内に連続的に
供給することを可能とし、またガス温度やガス濃度の大
幅な変動をなくしてガス発生を安定化する役割を演じる
。ここで用いる固体燃料としては、例オば石炭、無煙炭
、コークス、木材チップなどか挙げられ、これらは単独
で用いてもよいし、混合して用いてもよい。

一方、ガス化剤を炉底部のガス化剤送入口１３より、炉
下部に設置しである偏心型回転火格子９のグレート間を
通過させて炉内に送入し、固体燃料をガス化する。発生
したガスは、炉の上部抜き出し口５，６及び中間部抜き
出しロアより炉外へ抜き出す。この中間部抜き出し口よ
り抜き出されたガスは、炉内において燃焼に寄与するこ
とが少なく、シたがって中間部より抜き出すことによシ
熱損失が少なくなる。また上部及び中間部からのガス抜
き出し量の割合を調節することによって、ジャケットで
熱交換されて発生する水蒸気の量をコントロールするこ
とができ、これにより補給水の低減や余剰水蒸気量の減
少が可能となり熱効率が高められる。

本発明において、ガス化剤として空気又は高濃度酸素含
有空気と水蒸気が好捷しく用いられる。

また、本発明のガス発生炉より発生するガスは、石灰焼
成炉用に用いることができ、この際石灰焼成炉から排出
される二酸化炭素濃度約３０〜５０％の排ガスを、ガス
化剤として空気及び水蒸気とともに本発明のガス発生炉
に使用することにより、熱効率が約数％上昇する。

他方、固体燃料のガス化により生成した灰分け、炉下部
に設置された偏心型回転火格子９及びその下方に設けら
れた灰分掻羽根ＩＯによって炉底部の灰分抜き出し口】
１より、容易に連続的に炉外へ排出される。この際ガス
化剤が偏心型回転火格子のグレート間より炉内に送入さ
れているため失灰分はガス化剤によって冷却され、はこ
りのたたない取扱い易いものとなる。

また、冷却用ジャケット８内において熱交換により加熱
された冷却水を、フラッシュタンク１２に導いてフラッ
シュさぜることにより生じた水蒸気を、ガス化剤として
水蒸気供給管１４を通してガス発生炉に送入する。

本発明のガス発生炉を用いて固体燃料をガス化する力伝
１グ、固体燃料の連続的供給や灰分の連続的排出が容易
であり、疫・つガスの発生が安定である上に熱効率が優
れており、さらに発生ガスを石灰焼成炉用に用いること
ができ、その際石灰焼成炉から排出するカスをガス化剤
の一部として本発明のガス発生炉に用いることにより、
熱効率はさらに上昇する。

次に本発明を実施例によってさらに詳細に説明する。

なお、実施例における熱効率の値は下記に示す式によっ
て計算したものである。

実施例】 本発明のカス発生炉において、固体燃料としてコークス
、無煙炭、石炭及び木材チップ＋コークスの４種類を、
カス化剤として空気及び水蒸気を用い、本発明のガス化
方法に従って固体燃料のガス化を行った。たたし、炉上
部ガス抜き出し口及び中間部ガス抜き出し口より抜き出
す発生カス量の割合は、６７　：　３３である。

その結果を、固体原料の物性と粒度分布、送入空気の量
と温度及び送入蒸気量とともに第１表に示す。

なお、表中の送入空気量、送入蒸気量及び産気量は固体
燃料１トン当りの値である。

実施例２ 固体燃料とし〈実施例１のＮ［Ｌ　］におけるコークス
と同じコークスを用い、ガ子化剤として水蒸気の一部を
石灰焼成炉排カスに置きかえて、実施例１と同様にして
固体燃料のガス化を行った。

その結果を、送入空気の量と温度、送入蒸気量及び送入
排ガス量とともに第２表に示す。

なお、表中の送入空気量、送入蒸気量、送入排ガス量及
び産気量は固体燃料１トン当りの値である。また、石灰
焼成炉排カス中のＣＯ２濃度は３２〜３７％である。

第　　　２　　　表 第２表から、石灰焼成炉排ガスをガス化剤として水蒸気
の一部に置きかえて用いた場合、排ガスを用いガい場合
（実施例］−Ｎα１）に比較して熱効率が３％上昇する
ことが判る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明のガス発生炉の概略断面図であり、図中符号
１はホッパー、２は燃料投入室、３は上部外蓋、４は下
部内蓋、５，６は上部カス抜き出し口、７は中間部ガス
抜き出し口、８は冷却用ジャケット、９は偏心型回転火
格子、】０は灰分掻羽根、１１は灰分抜き出し口、１２
はフラッシュタンク、１３はガス化剤送入口、１４は水
蒸気供給管及び１５は水蒸気以外のガス止剤供給管であ
る。 特許出願人　　奥多摩工業株式会社 代理人　阿　形　　明

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　竪型ガス発生炉におい“て、固体燃料とガス化剤を
   接触させて固体燃料をガス化するに当シ、固体燃料を炉
   頂部の二重蓋構造を有する燃料投入室より炉内に供給し
   、一方、ガス化剤を炉下部に設置しである偏心型回転火
   格子のグレート間より炉内に送入して固体燃料をカスイ
   ヒし、発生したガスを炉の上部及び中間部の二段に設り
   られたガス抜き出し口より抜き出し、他方、固体燃料の
   ガス化により生成した灰分を偏心型回転火格子及びその
   下方に設けられた掻羽根によって炉底部より連続的に排
   出し、〜さらに冷却用ジャケット内において熱交換によ
   り加熱された冷却水をフラッシュタンクに導いてフラッ
   シュさせ、発無した水蒸気をガス化剤の一部として炉内
   に送入することを特徴とする固体燃料のガス化方法。 ２　ガス化剤が空気と水蒸気及び石灰焼成炉ｉＪトガス
   である特許請求の範囲第１項記載のガス化方法。 ３　炉の頂部に燃料投入室、下部に偏心型回転火格子、
   底部にガス化剤送入口と灰分排出口を有し、かつ発生ガ
   ス抜き出し口、及びフラツンユタンクと連結した冷却用
   ジャケットを有する竪型方ス発生炉において、 （イ）燃料投入室を二重蓋構造とすること（ロ）発生カ
   ス抜き州し口を炉上部と中間部の二段に設けること （ハ）偏心型回転火格子の下方に掻羽根を設けること を特徴とするガス発生炉。