JPS5984980A - 石炭ガス化装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、高温のガス化炉内に微粉石炭をガス化剤とと
もに噴流として供給し、微粉石炭のガス化を計る石炭ガ
ス化装置に関する。

〔従来技術〕

石炭ガス化装置のガス化炉には、固定層方式、流動層方
式及び噴流層方式がある。中でも噴流層方式は、炉内温
度を石炭灰の融点以上（１３００〜１６００Ｃ）に高め
るため、他の方式に比ベカーボンガス化率（ガスとして
発生するカーボン量／石炭中のカーボン量）やＨ２及び
ＣＯガスの収量等が高めやすく、また硫黄や窒素化合物
等の公害性の副生物が少ないため、合成ガス及び複合発
電用燃料ガスの製造に好適である。

石炭のガス化反応は、大別すると次のようになる。

石炭→チャー、Ｈ２、ＣＯ、ＣＯ２、ＣＨ４・・・（１
）Ｃ（チャー）　＋　Ｈ２０→ＣＯ＋Ｈ２・・・（２）
Ｃ（チャー）　＋　ＣＯｚ→２ＣＯ・・・（３）Ｃ＋Ｏ
□→Ｃ０２、ＣＯ・・・（４） ここにチャーとはガスとともに飛散するカーボン粒子を
いう。

そして、一般に噴流層方式によるガス化においては、次
のことが公知となっている。

■　酸素供給量と石炭供給量との比が大きい程カーボン
ガス化効率は高くなる。しかし、この比がある一定値以
上になると、生成ガス中の有効ガス（Ｈ２とｃｏ）＠が
減少し、Ｃ０２ガスが増える、。

■　前記（２）、　（３）の反応は、高温かつ石炭粒子
の滞留時間が長い程促進される。

■　スラグ排出口の断面積をガス化反応部の断面積より
小さくシ、生成ガスをガス化炉内に長く滞留させる程ガ
ス化温度を高温に維持できる。

ところで、噴流層方式によるガス化炉においてケよ、石
炭の供給方法に第１図と第２図とに示した２つの方式が
ある。第１図に示した石炭供給方式は、ガス化炉１０に
設けたバーナ１２から石炭またはチャーとともに、スチ
ーム及び酸素または空気等のガス化剤を同時に供給する
方式である。この方式は、前記ガス化反応式（１）〜（
４）式を特に区別せず反応させようとするものであり、
この方式の代表例としてはデキサコ（’ｖｅｘａｃｏ　
）プロセス、シェル−コツバーズ（Ｓｈｅ　ｌ　ｌ　−
［０ｐｐｅｒ　ｓ　）プロセス等がある。

第２図に示した石炭供給方式は、石炭をガス化剤ととも
に供給するバーナ１２の他に、石炭を単独で供給するこ
とができるバーナ１４を備えたものであって、熱分解反
応（又は還流）である（１）式の反応がより容易に起る
よう工夫したものである。

この石炭供給方式をとるものとしては、米国のＢＩＧＡ
Ｓプロセス、コンパッションエンジニアリング（ＣＯｍ
ｌ）ｕｓ　ｔ　ｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒ　ｉｎｇ　）
プロセス等がある。

上記のいずれのプロセスにおいても、カーボンガス化率
を向上させるために種々の試みがなされており、その最
も代表的な方法は、チャーを回収して再びガス化炉に戻
しガス化する、いわゆるチャー再循環方式である。しか
し、チャー再循環方式は、チャーを循環するためのポン
プ、タンク、パルプ等の機器類が必要であシ、ガス化プ
ロセスを複雑にする。このため、ガス化装置の運転性能
を悪くするばかりでなく、チャーの輸送量を正確に測定
する手段が確立されていないため、チャーの循環量の制
御が困難となり、特にチャー〇供給量によってガス化条
件が大きく変動するプロセスにおいては、チャーの定量
循環のために多大の設備を必要とする欠点を有する。

〔発明の目的〕

本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされ
たもので、チャーの再循環をすることなくカーボンガス
化率を向上することができる石炭ガス化装置を提供する
ことを目的とする。

〔発明の概−装〕

本発明は、ガス化炉の中間部を絞ってガス化反応室と熱
回収案とに区分し、ガス化反応室の下部に微粉石炭とガ
ス化剤とを供給するとともに、ガス化反応室の上部にガ
ス化剤を含まない微粉石炭を供給して、ガス化炉内にお
ける石炭の滞留時間を太きくシ、石炭のカーボンガス化
率を向上できるように構成したものである。

〔発明の実施例〕

本発明は、発明者等が見い出した次の新しい事実に基づ
いてなされたものである。

■　石炭をガス化炉の二ケ所から分割して供給し、一方
の酸素供給量／石炭供給量の値を大きな状態においてガ
ス化し、ここにおいて発生した高温のＣＯ２及びＨ２０
中に他方の石炭′Ｉｆ：ある程度１）ｎ留時間を維持し
て反応させると、単に石炭とガス化剤とを同時に供給す
る場合に比ベカーボンガス化率が向上する。

０　石炭とＣ０２又はＩ（２０との反応を促進させるに
必要な高温、石炭の長時間滞留は、石炭のみを供給する
バーナをガス化炉の生成ガス排出口付近に設けることに
より達成できる。

これは、■においては酸素の供給量が多いため、石炭と
ＣＯ２又はＨ２Ｏとの反応が石炭と０２とによる反応帯
の極く近くにおいて発生し、石炭が完全にガス化される
とともに、この反応帯における温度が１８００〜２４０
０Ｃにも達する。そしてこのような高温度の領域に投入
された石炭は、熱分解速度が極めて早く、生成するチャ
ーの気孔率が大きくなり、このチャーは反応の途中まで
酸素によって部分ガス化されたチーヤーよシも反応性に
富むことが分った。従って、前記した（２）式及び（３
）式の反応が極めて顕著に進行する。

また＠においては、ガス化反応帯の温度が高まると同時
に生成ガス排出口付近に設けたバーナから供給した石炭
が、サイクロン効果によりガス化炉内を生成ガスの流れ
の方向と反対方向に旋回しながら下降し、その後、半転
してガス化反応をしながら生成ガス排出口方向に向って
流れるため、石炭粒子の滞留時間が長くなることが分っ
た。

従って上記しだ■と＠とを満足させることにより、石炭
の高いカーボンガス化率を実現することができる。

以下本発明の好ましい実施例を添付図面に従って詳説す
る。

第３図は、本発明に係る石炭ガス化装置の説明図である
。第３図においてガス化炉２０は、上部が熱回収室２２
となっており、下部が絞り部２４によって区切られたガ
ス化室２６となっている。

熱回収室２２には、冷却管２８が設けられておシ、熱回
収室２２の下部から供給する水３０を、熱回収室２２の
上部から蒸気３２として取り出すことができるようにな
っている。

ガス化室２６は、開口３４を弁しで下方のスラグ冷却室
３６と連通している。この開口３４は、ガス化室２６の
下端部を絞って形成しである。そして、ガス化室２６に
は、ガス化剤を含まない石炭３８を供給する石炭ノズル
４０がガス化室２６の」二部に設けられており、ガス化
室２６の下部には石炭ガス他剤バーナ４２が設けられて
いる。この石炭ガス他剤バーナ４２からは、石炭３８及
びガス化剤である酸素又は空気あるいは含有酸素ガスと
スチーム４４とが供給される。

スラグ冷却室３６には、ポンプ４６により冷却水４８が
供給できるようになっている。そして、スラグ冷却室３
６に入ったスラグ５０は、管５２を介してスラグタンク
５４に移すことができるようになっている。

ガス化室２６において生成した生成ガス５６は、熱回収
室２２の上部からサイクロン５８に導かれ、灰６０が分
離された後、管６２によりガス精製系に送られる。

なお、石炭バーナ４０は、第４図に示すようにガス化室
２６の接線方向に向けて取り付けられており、ガス化室
２６に供給される石炭３８にサイクロン効果を与えるこ
とができるようになっている。また、石炭ガス他剤バー
ナ４２の配置も同様である。

上記の如く構成した実施例の作用は次の通りである。

石炭ガス他剤バーナ４２から微粉状の石炭３８及びガス
化剤を含むスチーム４４を供給する。なお、石炭が石炭
・水スラリーによシ供給されるときは、ガス化剤のみを
供給し、スチームの供給を必要どしない。この石炭ガス
他剤バーナ４２から石炭とともに供給される酸素量は、
石炭の完全燃焼に必要な量の１以上にしである。このた
め、ガス化室２６の下部においては前記した（４）式に
よる反応が起こるとともに、ガス化室２６の下部が高温
となシ、反応ガスがガス化室２６の上方に向けて移動す
る。石炭バーナ４０からガス化室２６の上部に供給され
る微粉状の石炭３８は、第４図に示すようにガス化室２
６の接線方向に向けて放出されるため、ガス化室２６内
を旋回してり々に下降しながら前記した（１）式の如く
急速に熱分解さ几る。

そして、石炭バーナ４０から供給された石炭３８から生
成したチャーは、ガス化室２６内を旋回しつつ下方に移
動し、ガス化室２６の下方において発生した高温のＣ０
２又は１１．２０と前記（２）、　（３）式の反応によ
りガス化する。

このようなガス化反応の間に石炭：３８の灰は、一部が
解けてガス化室２６の内面に付着し、ガス化室２６の下
方において酸素によってガス化されて形成したスラグと
ともに、スラグ冷却室３６に落下する。スラグ冷却室３
６に落下したスラグ５０は、冷却水４８によって冷却さ
れた後、スラグタンク５４に管５２を介して移される。

スラグ冷却室３６内の冷却水４８の液面は、冷却水４８
をポンプ４６により循環させることにより、常時一定に
保たれている。そして、スラグタンク５４に入ったスラ
グ５０は、冷却水とともに系外に取り出される。

ガス化室２６内においてスラグ化しなかった灰又はチャ
ーは、生成ガス５６とともに熱回収室２２を通りサイク
ロン５８に導かれる。熱回収室２２においては、生成ガ
ス５６の顕熱を冷却管３８を介して吸収し、蒸気３２と
して取シ出す。

この蒸気３２は、石炭ガス化装置の動力又はユーティリ
ティ等に使用する。なお、熱回収室２２は、生成ガス５
６から熱回収をした後にも、生成ガス５６の温度が１ｏ
ｏｏｃ以下に低下しなければ、熱回収室２２内において
もガス化反応をいくらか起こすことができ、副ガス化室
の役割をなす。

サイクロン５８に導かれた生成ガス５６は、サイクロン
５８を通って生成ガス中の粒子（灰又はチャー）が回収
され、管６２を介して精製系に送られる。サイクロン５
８において回収された粒子は、未反応カーボンをほとん
ど含んでいないため、ガス化炉へ再循環する必要がない
。しかし、灰、６０をスラグにして処理必要があるとき
は、破線で示すようにガス化炉２０に戻すことができる
。

この場合には、灰６０を処理するだめの循環であるため
、流量制御をする必要がなく、従来のチャーの循環に比
較して遥かに運転が容易であって、ガスのシールを兼ね
るフィダーを通し、Ｎ２゜ＣＯ２，空気、スチーム等の
ガスによりガス化炉内に搬送することができる。

上記のような構造にすることにょシ、チャーを循環させ
ることなく石炭を高度にガス化することができる。これ
を従来の石炭ガス化装置のガス化率と比較して表に示す
。

衣に示した試験ＡＩは、第１図に示した石炭とガス化剤
と同時に供給するー（−すのみを備えた石炭ガス化装置
による結果である。そして、試験屋■は、第２図に示し
だ石炭とガス化剤とを同時に供給するバーナと、石炭の
みを供給する）（−すとを備えた石炭ガス化装置による
結果である。丑だ、試験Ａ１１ｌは、本実施例による結
果を示したものである。

表に示すように、本発明に係る実施例による試験Ａ１１
ｌにおいては、酸素対全石炭比が０．７８ｋｇ／ｋｇ、
酸素対下段石炭比が１．２８　ｋｇ／ｋｇ　、、スチー
ム対全石炭比が０．２１ｋｇ／ｋｇの条件において、チ
ャーの再循環を行なわなくともカーボンガス化率が９６
．７％と極めて高い効率を得ることができた。このこと
により、酸素対全石炭比が従来と同一であっても、従来
の石炭ガス化装置による結果である試験Ａ　Ｉ、試験Ａ
■よシも本発明の実施例の方が優れていることが判る。

なお、本実施例においては、石炭ガス他剤バーナ４２と
石炭バーナ４０とを各一段だけ設けた場合について説明
したが、石炭の処理量に応じてそれぞれ複数段設けても
よいことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればガス化炉をガス化
室と熱回収室とに区分し、ガス化室のｔ“方から石炭と
ガス化剤とを供給するとともに、ガス化室の」三方から
石炭を供給することによシ、石炭のカーボンガス化率を
著しく向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は石炭どガス化剤とを一緒に供給するバーナのみ
を備えた従来の石炭ガス化炉の説明図、第２図は石炭と
ガス化剤とを一緒に供給するバーナと石炭のみを供給す
るバーナとを備えた従来の石炭ガス化炉の説明図、第３
図は本発明に係る石炭ガス化装置の実施例の説明図、第
４図はバーナの配置状態を示す図である。 １０．２０・・・ガス化炉、２２・・・熱回収室、２４
・・・絞シ部、２６・・・ガス他案、３４・・・開口、
３６・・・スラグ冷却室、３８・・・石炭、４０・・・
石炭バーナ、４２・・・石炭ガス他剤バーナ、４４・・
・スチーム、５８・・・ザイクロン。 ￥Ｊ１図　　　、ｆ１２’７ ．６３図 東京都千代田区大手町２丁目６ 番２号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、下端部が絞り部によりスラグ冷却室と区分され、微
   粉石炭をガス化剤とともに供給する石炭ガス他剤バーナ
   と、ガス化剤を含まない微粉石炭を供給する石炭バーナ
   とを設けたガス化炉を備えた石炭ガス化装置において、
   前記ガス化炉の中間部に絞シ部を形成してガス化反応室
   と熱回収室とに区分し、前記石炭ガス他剤バーナを前記
   ガス化反応室の下部に配置し、前記石炭バーナを前記ガ
   ス化反応室の上部に配置したことを特徴とする石炭ガス
   化装置。