JPS614789A - 炭質材料の部分燃焼及びガス化のための方法及び装置 - 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】 本発明は、酸化剤及び噴霧された炭質材料を反応室内に
導入し、同時にプラズマ発生器を用いてエネルギーを供
給することにょシ炭質材料を部分的に燃焼させ、ガス化
する方法、並びにそのためのプラズマ発生器に関する。

炭質材料をガス化するための酸素バーナーを用いること
は既に知られておシ、これらのバーナーは中央のガス及
びスラグの出口を有する部屋の中央に向けられている。

しかしながら、バーナーの設計に関して問題が生じてい
る。酸素を吹き込むための速度が火炎前面の位置を決定
し、逆燃焼を防ぐためにはバーナーノズルと火炎前面と
の間に所定の距離がなければならない。このことはコン
トロールの範囲をかなシ限定する。部屋の壁を保護する
ために、水蒸気の壁が時々酸素入口のまわりに噴出され
、流れを比較的乱れのないものとしている。炭素粉がラ
ンスによシ酸素流中に吹き込まれ、バーナー中で混合さ
れる。乱れのない流れ及び高い流速のために混合は極め
て貧弱であシ、炭素粒子中の水がガス化され、粒子自体
が十分に加熱されるためには長い混合距離が必要とされ
る。

更に、酸化剤及び燃料を反応が開始される温度に加熱す
るだめの公知の方法では、比較的低い反応速度しか得ら
れず、これは主として熱反応生成物の循環によシ達成さ
れる。

炭素基燃料の燃焼及びガス化のために熱エネルギーを供
給するためのプラズマ発生器を用いることはそれ自体知
られている。微粒化された炭素がプラズマ発生器によ多
加熱されたキャリヤーガス中に注入される。酸素、　Ｃ
Ｏ２，及び／又は水蒸気が酸化剤として用いられ、熱キ
ヤリヤ−ガス中に注入されるか、あるいは全体又は一部
がキャリヤーガスとして用いられる。

本発明の目的は、酸化剤及び炭素キャリヤーの速い十分
な混合を可能とし、火炎前面の位置に関係なく、短い混
合距離及び大きなコントロール範囲を与え、そして熱エ
ネルギーを酸化剤及び燃料に直接供給することによシか
なシ高い反応速度を達成するような、炭質材料の部分燃
焼及びガス化のための方法を提供することである。

本発明の他の目的は、本発明の方法を行うだめの組合せ
バーナーを提供することである。

本発明のこれらの目的は、前述した方法において、７’
　７ズマ発生器内で熱ガス流を発生させ、このガスを反
応室内に導入し、微粒状炭質材料を搬送ガスの助けによ
って前記熱ガス流のまゎシに同心的に導入することにょ
シ達成される。搬送ガスは、酸化剤、例えば、燃焼生成
物（０２，ＣＯ２１Ｈ２ｏ）、又は再循環ガスから成っ
ていてよい。

プラズマガスはプラズマ発生器内で回転移動を与えられ
、これにょシプラズマ発生器を離れる時に、同心的に流
れる炭質材料中に激しい撹乱が与えられ、一方間時に中
央の熱ガス流が材料混合物を反応温度に瞬間的に加熱す
る。

酸化剤は、好ましくは、ｏ２．ＣＯ２，水蒸気。

空気又はそれらの混合物から成シ、一方炭質材料は炭塵
、粉コークス、木炭粉、泥炭及び／又は削り屑から成る
。

本発明に係る方法を行うためのプラズマ発生器は、それ
らの間で電気アークが発生されるような円筒形電極、キ
ャリヤーガスをプラズマ発生器内に導入するための供給
／′ｅイブ、プラズマ発生器内で発生された熱ガス流に
接線方向の速度成分を与えるための手段、プラズマ発生
器の少なくとも出口端においてプラズマ発生器の外側と
の間に環状空間を形成するための、プラズマ発生器のま
わりに配置された外側チー−プ、及び炭素含有材料を前
記環状空間に供給するだめの手段を含むことを特徴とす
る。

好ましくは、環状空間の内側に接続して圧力室が配置さ
れていてもよく、その中には炭質材料を供給するために
ランスが配置され、環状空間に材料の均一な分布をせし
めるだめに炭質材料に接線方向の速度成分が与えるれる
。

あるいは、内側の保護パイプには外側ガイド、例えば、
好ましくはプラズマガスと反対の方向に、回転移動を与
えるためのブレード状のガイド、が配置されていてもよ
い。この場合、微粒状材料の導入のだめの環状空間は、
前記外側チューブ及び前記内側チューブによ多形成され
る。この配置は、よシ速い混合を与えるだけでなく、プ
ラズマ発生器の摩耗を少なくする。

本発明の他の利点及び特徴は、添附図面を参照しながら
下記に与える詳細な説明によシ明らかになるであろう。

第１図は、一般に１で示されるプラズマ発生器を有する
本発明のバーナーを示す。プラズマ発生器は円筒状の電
極を有する通常のタイプのものであシ、これらの電極の
間でアークが発生される。

供給パイプ２によシキャリャーガスが注入され、アーク
を通過する時に加熱される。キャリヤーガスは、プラズ
マ発生器内に軸方向速度成分をもたらす他に、接線方向
速度成分をもたらし、これによシプラズマガスはプラズ
マ発生器を離れる時に激しく回転する。

プラズマ発生器の前部のまわりには外側パイプ４が配置
され、５においてプラズマ発生器にシールされている。

図示された態様では、外側パイプには燃焼もしくはガス
化室に適合させるだめのフランジ６が設けられている。

これは、外側パイプが壁に永久的に固着されていてもよ
く、これによシプラズマ発生器の除去及び移動がかなシ
促進されるということを示している。この場合、外側パ
イプは、好ましくは、水冷されておシ、また部屋の壁を
わずかに越えて突出させることによシ外側パイプは羽口
として機能することもできる。

乾燥した微粒状の燃料がパイニア″７からプラズマ発生
器と外側パイプとの間に形成された環状空間８内に導入
される。図示された態様によれば、圧力室９は環状空間
の入口側に配置されておシ、供給パイプ７のオリフィス
がこのチャンバー内にある。これは材料の環状空間内に
おける均一な分布をよシ確実にする。

第２図は、第１図に示すプラズマ発生器の他の態様を示
すものである。内側保護パイプ１０がプラズマ発生器の
自由端３のまわりに配置され、外側パイプ４で囲まれて
いる。内側保護パイプ１０の外側には、ブレード１１〜
１４が配置さ゛れ、微粒状の材料に対して発生されたプ
ラズマガスの回転と反対の回転を与える。これはよシ良
い且つよシ速い混合を与えると共に、プラズマ発生器を
摩耗から保護する。

第３図は、第２図に示すプラズマ発生器の他の態様を示
すものである。外側ノＲイブ１５は水冷されておシ、冷
媒は１６において空間１７に供給される。図示された態
様においては、外側の水冷パイプは細長い羽口の形状に
あシ、通常の羽口に置き代わるように意図されている。

この装置の操作及び機能を下記によシ詳細に説明する。

好ましくは用いられる酸化剤の一部を含む、キャリヤー
ガスが、プラズマ発生器内で加熱され、回転するプラズ
マガスの熱コアーとしてプラズマ発生器を離れる。これ
は点火し、環状空間８から導入された微粒状の炭質材料
内に、好ましくは酸化剤、例えば、水蒸気、酸素、空気
又はその混合物によシ、激しい乱流を起こさせる。例え
ば、燃焼が火炎前面によシ行われ、その位置が流動条件
によシ決定されるようなオイルバーナーの場合とは異な
シ、プラズマガスの高温が他の条件と無関係に安定な燃
焼を与える。これはプラズマ発生器の極めて広い範囲の
コントロールを与え、また燃焼のかなシ早い開始及び従
ってよシ高い合計反応速度を与える。

熱プラズマガスは、また、実質的に完全な燃焼／ガス化
を与えるために過剰の酸素を用いる必要性を減少させる
。更に、極めて高い火炎温度が得られ、これは通常のバ
ーナーにおけるよυもかなシ高いものでアシ、燃焼／ガ
ス化後のガス中における望ましくない成分、例えば、未
燃焼／未ガス化炭素、アルコール、フェノール、メタン
、タール、重質炭化水素など、の百分率を大きく減少さ
せる。

他の決定的な利点は、燃焼とは独立に過剰の熱エネルギ
ーがプラズマ発生器から供給されるということである。

これは同時にすすの堆積の危険性をＡ少させるとともに
、反応生成物の燃焼をコントロールする機会をかなシ大
きくするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るプラズマ発生器を示す図、第２図
は第１図に示すプラズマ発生器の他の態様を示す図、そ
して第３図は第２図に示すプラズマ発生器の他の態様を
示す図である。 １・・・プラズマ発生器、２・・・供給パイプ、４・・
・外側ノぐイブ、６・・・フランジ、８・・・環状空間
、９・・・圧力室、１０・・・内側保護パイプ、１１〜
１４・・・ブレード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸化剤及び噴霧された炭質材料を反応室内に導入し
   、同時にプラズマ発生器を用いて熱エネルギーを供給す
   ることにより、炭質材料を部分的に燃焼させ、ガス化さ
   せる方法であって、酸化剤を含む熱ガス流をプラズマ発
   生器中で発生させ、前記反応室に導入し、前記微粒状炭
   質材料を搬送ガスの助けによって前記熱ガス流のまわり
   に同心的に導入することを特徴とする方法。 ２、用いられる酸化剤がＯ＿２、ＣＯ＿２、水蒸気、空
   気又はこれらの成分の１種又はそれ以上の混合物である
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、酸化剤が炭質材料の搬送ガスとして用いられる特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の方法。 ４、酸化剤の一部又は全部が、前記熱ガス流を発生させ
   るために、プラズマ発生器中で加熱される特許請求の範
   囲第１〜３項のいずれかに記載の方法。 ５、炭質材料として炭塵、木炭粉、泥炭又は削り屑が用
   いられる特許請求の範囲第１〜４項のいずれかに記載の
   方法。 ６、特許請求の範囲第１項に記載の方法を実施するため
   の、酸化剤及び噴霧された炭質材料を反応室内に導入し
   、同時にプラズマ発生器を用いて熱エネルギーを供給す
   ることにより、炭質材料を部分的に燃焼させ、ガス化さ
   せるための装置であって、前記プラズマ発生器が、それ
   らの間で電気アークが発生されるような円筒形電極、キ
   ャリヤーガスをプラズマ発生器内に導入するための供給
   パイプ、プラズマ発生器内で発生された熱ガス流に接線
   方向の速度成分を与えるための手段、プラズマ発生器の
   少なくとも出口端においてプラズマ発生器の外側との間
   に環状空間を形成させるための、プラズマ発生器のまわ
   りに配置された外側チューブ、及び炭素含有材料を前記
   環状空間に供給するための部材を含むことを特徴とする
   装置。 ７、供給された炭素含有材料の均一な分布を行わせるた
   めに、環状空間の入口側に接続されて、圧力室が配置さ
   れている特許請求の範囲第６項記載の装置。 ８、炭素室材料の供給パイプが前記圧力室内に接線方向
   に開放されて配置されている特許請求の範囲第７項記載
   の装置。 ９、回転移動を与え、プラズマ発生器を摩耗から保護す
   るために、斜めに配置されたブレードを有する内側保護
   パイプが設けられている特許請求の範囲第６項記載の装
   置。 １０、外側パイプが水冷される特許請求の範囲第６〜９
   項のいずれかに記載の装置。 １１、水冷された外側のパイプが細長い羽口状にある特
   許請求の範囲第１０項記載の装置。