JPS61145294A - 加圧式石炭ガス化装置 - 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】 本発明（１、加用式石炭ガス化装置、殊にガスを導びく
水冷部材が１ｌｌｉ＝１川部刊の中に西装置されている
構成の加ｔＦ式石炭ガス化装椅に関する。

石炭又ｌは他の炭素′確固形原料から情浄なガスを作る
ことによって、発電及び／　”、７　ｌｔｊ化学処理下
業の分１’ｆにおけろ経済的な工坏ルギの・燃料及び／
又は化学原料が１ちがいなく得られている。

しがして、典型的な石炭ガス化装「肴においてｄ、石炭
を粉砕して得た微粉炭が適当惜の酸素又１１孕気と一緒
に容器の中に投入されろ。そして、石炭が酸素又は空気
と一緒に部分・燃・暁することによって、−ｍ上止炭素
、メタン及び水素などの町・袷物を含有する燃料ガスが
作られる。発生したばかりの・Ｐ科ガスｒａ、ｔた、峠
化水宰、不活ｔ＜ｔ：フライアッシュ及び未反応力、−
ボンなどの好ましくない物質をも含有する。このため、
このような石噺ガス化装置に訃いて１ｄ１、一般に、最
終的な処理のために燃ｆ」ガス如れから１帷黄及び吸物
′６を取り除き、甘だ経済的な理由から燃料ガス流れか
ら未反応カーボンを分離してガス化容器へ再循環して利
用するようにしている。

加用式石炭ガス化装着は、典型的に・燃料ガスをガスタ
ービンへ供給するために使用さ力、ている３気干又はそ
れより高い絶対［Ｅで作動する。ガス化反応、発生ガス
の冷却、発生ガスの清浄及び装置の他の作用（ｄ、すべ
て、大気千成装置の場合よりもコスト全相当増加させ寸
だ構成全相当複雑化させることを必要とさせるような千
刀の下でおこなわれろ。したがって、このようなコスト
の増加及び構Ｘの複雑化によって、その得られる発生ガ
スエネルギは高価なものになっている。

典パリ的な力ロ干式石炭ガス化装置は、ガス化及び初期
の熱交換をおこなわせるために２■壁の容器全使用して
いる。このような叫型的な２市壁容器においては、内側
水冷室の中でガス化反応がおこなわれてその発生ガス流
れをとの内側ｊ水冷室が導びき、一方外側耐干室はこの
ようなガス化反応処理のモカに耐えるのに必要な物理的
強さを与えている。このような装置ｔ　において、内側
水冷室の容器１４、外１１’ｌｌｌ　１１１ｉｔ干室の
容器をガス化反応及び発生ガスの熱から保護するように
設計されている。しかし、この内イ則容看け、それ自体
、その容器壁を横切って生じ７）田力差に十分制えろこ
とができるようになっていない。このようなタイプの典
型的な内側水冷室は、蒸気発生器で現在一般に利用され
ているものと同じように、複数の互いに庚子方向で溶接
されている水輸送管によって構成されている。

一方、ガス化反応処理の子方ｒ（＠えろように設計され
ている外イ１１１１幇千室の容器は、典型的に、ソリッ
ドの容器である。このソリッド容器は、内側水冷室のイ
呆護なしには、石炭と酸素又は空気との発熱反応によっ
て発生した高熱流束に耐えることはできない。細長い内
外１則室のために、これらの重金夫々形成している水冷
部材と＠干部材との間に限定している環状空間は、それ
ぞれの部祠の修繕及びメインテナンスのための通路を提
供している。

しかして、装置の作動中に発生する熱のために、２■壁
容器の内外仙［壁又は部材間に、２０　ｒｍ　（Ｒイン
チ）又１はそれ以上の垂直熱膨張差が生じる。

２市壁容器１ては原料の供給、廃棄物の取り出し及び発
生ガスの導出のための複数の出入れ箇所が・Ｖ・要とさ
れており、したがってこれらの各箇所で２市壁容器の脣
さ方向に沿う垂直熱膨張差による変位に適応して、原料
の供給、廃棄物の取り出し及び発生ガスの２専１Ｂが確
実に行なわれるようにする必要がある。

このような問題を解決するための手段は従来知られてお
り、この子役ハすべりシール、フレキシブルコネクタ又
は他の要素全包含する。これらの従来手段の各々に共通
すること１は、内１則水冷室の出入れ箇所まわりを確実
にシールすることができないことである。また、多数の
管を長手方向で溶接して内側室を組立てろ従来の典型的
な構成又は方法によると、しげしげ、その組立てた内側
水冷室において、ガスが内側水冷室の内部からこの水冷
室を囲繞する外側１の環状空間へまたその逆に漏洩して
し寸うことがあった。このような漏洩は、いまだ清浄化
していない未処理の発生ガスは汚れていて腐食性があり
前記環状空間内の設備機器に悪影響を及ぼすので、好オ
しぐないものである。

例えば、もし不活性窒素が前記環状空間に供給されてい
て、内側水冷室壁を（黄切る子方に多少の差が生じたと
きには、このシールガスとしての不活性窒素が発生ガス
流、れ中に洩れ、この結果発生ガス流れが汚染されてそ
の暖の発生ガスによる力ｎ熱作用を低下させてし１う。

本発明け、したがって、このような従来の問題点を解、
失するためになされたものである。

本発明によれば、ガスタービン発電の燃料として又はメ
タン生成あろいｌｄ他の化学処理の原料として使用する
のに適当な清浄でかつ微粒子を含寸ない燃料ガスを作る
ことができろ加用式石炭ガス化装置が提供されろ。

本発明による力日干式石炭ガス化装置は、内部でガス化
反応がおこなわれる内４＋１１水冷室とこの内（ｆｉｌ
ｌ水冷室を囲繞する外側＠［上室とを有するガス化容器
、ガス化反応により発生したガスを冷却するためのガス
熱交換器を収容する内側水冷室とこの内側水冷室を囲繞
する外側附子室とを肩する熱交換容器、及びガス化容器
と熱交換容器との間に配役だめの内側水冷ダクトとを有
する渡し導管を包含する。

本発明によれば、また、ガス化容器の内外側室を形成す
る水冷及び附子部材間、渡し導管の内外イ則ダクト全形
成する水冷攻び耐用部材間及び熱交換容器の内外イ則室
を形成する水冷及び＠土部材間にそれぞれ限定した一連
の隣接し合う環状空間に微粒＃ＪＪ質が取り除かれて清
浄化でれた発生燃料ガスの一部分を導入して、この空間
を通して流すようにしている。このように、前記環状空
間に清浄なガスが存在ずろことにより、せ害な固体及び
汚染燃料ガスによる悪影響を防止し、機器が損傷し又は
不良となるのを少なくすることができろ。

本発明の好適な実姉例によれば、ガス化容器は、その底
部に設置されてガス化反応により生じた溶融スラグを取
り・徐〈スラグタラ１ケ包含する。ガス化容器は、１斤
、その内側水冷室と外（１１１耐千室との間を水シール
することｌによって、内（ＩｌＱ室のシール効果を低下
させることなしに、外側例甲室と内側水冷室との間に生
じる熱膨張差に適応できろようになっている。この水シ
ールを設けろことにより、ガス化容器の環状空間へのガ
ス洩ｉ１．全発生させることなしに、溶融スラグを内１
１１１１水冷室から外側耐千室を貫通してＪ収り出すこ
とができる。

水シールは、また、ガス化容器の内側水冷室の壁ｆ：横
切って生じる差千の変化を制限する装置として動くので
、内１ｆ（ｌ水冷室の壁を比軸的弱い強度のものにする
ことができろ。

以下図面全参照して本発明の好適な実施例について詳述
する。

第１図は、本発明による力目用式石炭ガス化装置の一例
を示す。

石炭ガス化装置はガス化容器２を包含し、このガス化容
器は高温の燃料ガスを発生する反応をおこなわせろため
のＩ’ｌ側水冷水冷室４全何、垂直に向いた細長い容器
である。耐千部伺又は壁６にょつて限定されている外側
の耐千室は、この内側水冷室４を囲繞し、高子反応をお
こなわせるための附子エンベロープ全形成する。参照符
号８により示す複数の石炭及び酸素又は空気供給ライン
から石炭及び酸素又は空気が内側水冷室４に供給される
。

ガス化容器２は、熱交換容器１０と縦並びにして即吟さ
れている。この熱交換容器は内側水冷室Ｊ２を有し、こ
の水冷室の中には核水冷室を通過する発生ガスを冷却す
るための複数の熱交換器Ｊ４が配置されている。内側水
冷室１２は、また、耐用部材又は壁１６によって限定さ
れている外側の附子室により囲繞されている。この耐千
室は、その中に収容されている卵子ガスの洩れを防止す
る。

ガス化容器２と熱交換容器１０とは、これらの容器の間
に配置されて水平に向いている渡り導ン１によって接続
されている。この渡り導管は、熱い発生・燃料ガスを内
１■１１ガス化室４から内側熱交換室１２に導びくため
の内側水冷ダクト２０を有する。

渡り導管１８は、捷だ、耐用部材又は壁２２によって限
定されている外側の酎「モダクトを有する。

この＠千ダクトを性、２つの容器２．１０の各耐千室に
密封接続されている。

しかして、以−ヒ述べた如き構成によれば、容器２．１
０及び導管１８の各内側の室４．１２及びダクト２０を
形成する部材と各外１則の室及びダクトを形成する部月
６．１６及び２２との間に一連の隣接する環状空間２４
．２６．２８が限定される。

第１図に示している本会明の実姉例におけるガス化炉１
ｄスラッギング式のものであり、このようなガス化炉に
おいては、ガス化反応は供給石炭中に存在している不活
Ｖｔ灰ｑ勿質を溶融させるのに十分な高い温度で生じろ
。この溶融した不活性灰すなわちスラグは、内１１１１
室４の壁によって捕えられ、それからその電力の作用に
より落下し、滑降には内１則室４の底部に設けたスラグ
タップ開口３０全通して内１間室４から出ろ。そして、
この排出され。

たスラグは、附子室の壁６ケ町通しているダクトから最
終的に排出されろ前に、スラグタンク３２に入る。

蒸気発生及び熱伝達の技術分野に属する当業者によって
Ｒく認められているように、以上述べたような２重壁容
器２．１０ば、始動、停）ト及び他の熱変化中に生じる
熱嘆張差を十分に許容できるものである。渡し導管１８
と２つの独立する容器２．１０との各結合部に大寸法の
フレキシブルな接続部材を使用することなしに、このよ
うな熱膨張に適応するために、各容器２及び１０の内外
側室は最上部分で支持されているととも１でこの最上部
分から垂１頁下向きに垂れ下がっている。

このような支持構成は、渡し導管１８の構造及び支持を
簡ｍにするけれども、各容器の下方部分での内外側室を
限定する部材間の垂直変位にかなりの差を生じさせる。

容器２の底部は消火したスラグの排出箇所であり、また
容器１０の底部は冷却した発生ガスの排出箇所である。

冷却した発生ガスを下方部分で排出する熱交換容器】０
のためには、コルゲートした簡単な膨張継手３４を設け
るだけでよい。すなわち、この膨張継手は、熱交換容器
１０の下方部分から排出される発生ガスの温度が相当低
くて冷たいので、熱交換容器１（）の内側室１２の内部
とその外イ則の環状空間２８との間に十分な膨張シール
を提供する。

これに対し、ガス化容器２においては、ガス化容器２の
内側室４の内部とその外１則の環状９間２４との間の漏
洩を防止するために、非常に複雑化したシール装置が要
求さね７る。このため、本発明によれば、後述するよう
に特別な構成である水シール３６が設けられている。こ
の水シールは、ガス化容器２の内側室４の内部とその外
側の環状空間２４との＠全確実に密封するの（に適当な
シールを提供し、その上ガス化容器２の内外仙１室間に
熱膨張差が生じるのを許容する。

第３図は、この水シール３６の詳細を示す。この第３図
には、また、スラグタンク３２に加えて、ガス化容器２
の内側室４のＦ一方部分及びスラグタップ開口３０が示
されている。

しかして、環状チャネル３８が、スラグタンク３２の上
方部分のまわりに配設されている。このチャネル３８は
、水４０又は他の液体で４たされている。寸た、ダム４
２が、内側１室４から垂直下向きに延びている。このダ
ム４２は、内側室４の下方部分に密封係合されていると
ともに、チャネル３８内の水４０の水面よりも下に延び
ている。

したがって、第３図を注意深く見ればよくわかるように
、内側１室４ｆｄ、ｊしなくとも垂直ダム４２の下端が
水４０の水面よりも下にあるＩ収りは、スラグ流れ通路
３０．４４とガス化容器２の環状空間２４との間にいか
なるガス洩れを発生させることなしに、スラグタンク３
２に関して自由に町くことができる。スラグタンク３２
１は、外側室壁６に固着されて、この外側室・啼と一緒
に垂直方向へ移動自在となっている。

水シール３６は、また、次のような特徴を有している。

すなわち、水シール３６ｉ’ｌｔ、ガス化容器２の内側
室４の内部とその外（Ｉｌｌの環状空間２４との間に非
常に大きくて許容できない子方差が発生するのを防止す
る安全弁としての機能ヲ肩する。

すなわち、もし、このような非常に大きい田力差が水シ
ール３６を横切って生じたときには、水シール３６け簡
ｍにそのシール作用を果さなくなり、内側室４と梁状仝
間２４との各千力がほぼ等しくなって比較的もろい内１
則室４が破損する危険Ｎ−１＝がなくなる丑で、高ＩＥ
区域側カ）らガスがチャネル３８及び垂直ダム４２の捷
わりを通堝して洩力、ろのを許す。以ヒ述べた水シール
３６の安全機態１ｄ’、内１目１１室４の内部子方又は
その外１１４１１の外部子方のどちらか一方が叱較的憫
剰に大きくなったときに行われる。このような水シール
３６１ｄ１　ｊ、７’ｒがって、内側室４をより小さな
耐ｌ：Ｉ′Ｅ強さでもって設計できろようにさせる。

第３図は、１Ｌ水シール３６の水４０全吹き出すほどの
千力膨張差が発生する前及びその発生後に水シール３６
の作用を維持する子役を詳細に示している。

すなわち、ガス化装置の作動中、新しい水４０がチャネ
ル３８の中に管路６４全通して連続的に流入している。

そして、このチャネル３８からあふれ出ろ水は、環状あ
ふれボックス６６か又はスラグタンク３２の中に直接流
れる。ボックス６６に流れた水も、最終的には、シール
トレン管路６８全通して、水で満されているスラグタン
ク３２に流入する。この場合、シールトレン管路６８け
スラグタンク３２の水面７０の下からシールチャネル３
８の垂面高さとほぼ等しい深さまで延びていること、及
びこのシールトレン管路６８の上端人口はスラグタンク
３２の水面７０よりも上方の高さにイ立唆していること
にｆｉ−、弓すべきである。このような配置によれば、
たとえ水シール３６がシール作用を果せなくなるほどの
過度の子方差が生じている状態の下でも、スラグタンク
３２の内部とその外側の環状空間２４との間に好ましく
ない水の吸い上げ又は漏洩が発生するのを防止すること
ができる。

内側室４の比較的大きな過剰子方によってシール破壊が
生じると、比較的冷たいシール水４０が隣接する熱い水
壁入］コヘツダ７４及び外側室壁６の表面にはねてぬら
してしまう。このような水の飛まつ（スプラッシュ）全
防止して隣接する熱い構体に好ましくない熱衝撃が生じ
るのを防止するために、本発明の好適な実姉例によれば
、環状スカート７２として示されているスプラッシュガ
ードが設けられている。このスカート７２け、チャネル
３８を囲繞しているとともに、内イ１ｌｌｌ室４の壁か
ら下向きに延びている。そして、チャネル３８から水が
飛まつすることによって減少した水量は、入口管路６４
から供給されろ新しいシール水によって補充されろ。

スラグタンク３２からの過剰な水は、スラグタンクあふ
れボックス７６に入り、その後このボックスからスラグ
タ／りあふれ管路７８を通して排出される。スラグタン
ク３２内に存在する水と接触することにより冷却されて
液相力）ら固体になったスラグは、タンク３２の底部上
に沈下し、その後最終的に輸送導管８０又は他の明知の
手段によってタンク３２から取り出されろ。

次に、第２図を参照して、シールガスを連続］７て隣接
し合う３つの環状空間２４．２６．２８に供給する方法
について説明する。

熱交換容器１０を通過して冷却されこの容器から出た発
生燃料ガス４６は、最初に固体除去セパレータ４８を通
過し、その後硫黄除去装置５０に入る。そして、脱硫さ
れた発生燃料ガスは、最終ダスト除去装＠５２に入り、
その後管路５４を通して末端の使用先へ送られろ。

しかして、この微粒子及び硫黄が含凍れでいない魔浄な
発生燃料ガスの一部分４６１　け、最初にガスコンプレ
ッサ５６及びそれがら干刀アキュムレータ５８を通過し
てから、ガス化容器２へ戻される。この加圧した清浄な
発生・燃料ガスは、ガス化容器２の環状空間２４に参照
符号６０で示す位置で投入され、それから順次ガス化容
器２の環状空間２４、渡り導管１８の環状９間２６及び
熱交換容器１０の環状空間２８全連続して流れ、その後
参照符号６２で示す位置でこの環状空間２８から抜き出
される。そＩ−で、この抜き出したシールガスは、硫黄
除去装置５０と最終ダスト除去装置５２との間の管路へ
戻される。

この場合、内側水冷室４．１２及びダクト２０の内部子
方よりも多少大きな土刀で清浄な発生燃料ガスが流れて
いることに１す、ガス化容器２及び熱交換容器１０の各
内側室４及び１２からそれらの外側の環状９間２／ｌ及
び２８ヘガスがＲ，れることけ防止される。逆に、これ
とけ反対方向への漏洩は発生する、しかし、最初（【発
生して寸だ清浄されていないガス流れ中に清浄化された
燃料ガスが混入しても、その発生ガスによる力ｎ熱作用
を弱めることはない。

上達したように、本発明によれば、加用式ガス化装置の
内側水冷部材の内部とこのガス化装置の内外側部財団に
形成されている環状仝１罰との間を安全かつ有効な方法
でシールする装置が提供され、このシール装着によれば
、前記、ｆｔ伏仝空間の好斗しくないガス漏洩全防止し
、力）つスラッギング式ガス化装置の内外側部材の下方
端間の垂直膨張差に適応することができる。

以−に添附図面を参照して本発明の好適な実姉例につい
て説明してきたが、本発明は決してこの特定の実施例に
限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱すること
なしに種々の変形がなし得ることは勿論である。−

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による加工式石炭ガス化装置の一例を示
す概略縦断面図、第２図はその発生ガスの流れる順序を
説明するための図、第３図１は第１図の一部拡大図であ
ってガス化容器の内側水冷室の下方部分に設置されてい
る水シールの詳細を示す。 ２・・ガス化容器、４・・内イ則水冷室、６・・外側＠
干室壁、８・・石炭及び酸素又は空気供給ライン、１０
・・熱交換容器、１２・・内１則水冷室、１４・・熱交
換器、１６・・外側ｌ＠干室壁、１８・・渡し導管、２
０・・内側水冷ダクト、２２−・外側耐用ダクト壁、２
４，２６，２８・・環状空間、３０・・スラグタップ開
口、３２・・スラグタンク、３４・・膨張継手、３６・
・水シール、３８・・環状チャネル、４０・・水、４２
・・、ダム、４４・・スラグ流れ通路、４６．４６’・
・発生畑科ガス、４８・・固体除去セパレータ、５０・
φ硫黄除去装置、５２・・ダスト除去装置、５４・−ガ
ス排出管、５６・・ガスコンプレッサ、５８・−ＩＥ力
アキュムレータ、６０・・ガス投入箇所、６２・・ガス
抜出箇所、６４・・水入口管路、６６・・環状あふれボ
ックス、６８・・シール水ドレン管路、７０・番水面、
７２・・環状スカート、７４・・氷壁人口ヘッダ、７６
・・スラグタンクあふれボックス、７８・・スラグタン
クあふれ管路、８０・−スラグ輸送導管。 Ｃほか７名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　高温の燃料ガスを発生させる反応がおこなわれる内
   側水冷室と外側耐圧室とを有する、垂直に向いた細長い
   ガス化容器； このガス化容器で発生した燃料ガスを冷却する手段を収
   容している内側水冷室と外側耐圧室とを有する、垂直に
   向いた細長い熱交換容器；前記ガス化容器と前記熱交換
   容器との間に配置され、前記ガス化容器の内側水冷室か
   らの熱い発生燃料ガスを前記熱交換容器の内側水冷室へ
   運ぶ内側水冷輸送ダクトと、一端で前記ガス化容器の外
   側耐圧室にまた他端で前記熱交換容器の外側耐圧室に夫
   々密封係合されている外側耐圧ダクトとを有する、水平
   に向いた渡し導管；前記ガス化容器の内外側室を形成す
   る部材間、前記渡し導管の内外側ダクトを形成する部材
   間及び前記熱交換容器の内外側室を形成する部材間にそ
   れぞれ限定されて、単一の連続する環状ガス流れ空間を
   形成し、この空間内を流れるガスを前記ガス化容器の内
   側水冷室、前記渡し導管の内側水冷ダクト及び前記熱交
   換容器の内側水冷室内を流れる熱い発生ガスから区別す
   る３つの環状空間； 前記熱交換容器で冷却されてこの熱交換容器から出た発
   生燃料ガスからこのガスに乗つてきた微粒物質を取り除
   く手段；及び、 この手段で微粒物質を取り除かれた発生燃料ガスの一部
   分を前記環状ガス流れ空間に導入してこの空間を通して
   流す手段； を具備してなる加圧式石炭ガス化装置。 ２　ガス化容器がまた溶融した石炭灰を内側水冷室から
   取り除く手段を有し、この手段が前記ガス化容器の内側
   水冷室の底部から下向きに延びて前記ガス化容器の外側
   耐圧室を貫通する垂直スラグ流れ通路を包含し、このス
   ラグ流れ通路が前記ガス化容器の内外側室間の垂直膨張
   差に適応する気密な膨張継手を具備している特許請求の
   範囲第１項記載の加圧式石炭ガス化装置。 ３　気密の膨張継手が、ガス化容器の外側耐圧室に固着
   されているとともにスラグ流れ通路のまわりに配置され
   ている環状で水が満されているチヤネルと、前記ガス化
   容器の内側水冷室に固着されているとともに前記環状チ
   ヤネル内の水面の下へ下向きに延びている環状スカート
   とを包含している特許請求の範囲第２項記載の加圧式石
   炭ガス化装置。 ４　気密の膨張継手が、また、ガス化容器の内側水冷室
   に固着されているとともに環状チヤネルを囲繞し、前記
   内側水冷室を形成する部材を横切る圧力差が過剰になつ
   たときに前記環状チヤネル内の水がこのチヤネルに隣接
   する加熱されている表面に飛まつするのを防止するスプ
   ラツシユスカートと、前記環状チヤネルに水を補給する
   手段と、前記環状チヤネルからのあふれ水を集める手段
   とを包含している特許請求の範囲第３項記載の加圧式石
   炭ガス化装置。