JPS617388A - 粉末固体燃料ガス化反応炉 - 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】 産業上の利用分野 本発明は液体金属の浴を使用する型式の粉末固体燃料特
に石炭のガス叱反応炉に間する。

従来の技術と発明の解決すべき問題点 石炭ガス〔ヒ反応炉は既知であり、粉末石炭を反応炉底
部のノズル群から液体金属浴内に噴射し、反応炉の内壁
は耐火物内張で覆って液体金属によって生ずる応力に抵
抗する。

上述の反応炉の構造は製鋼用転炉と同様であり、耳軸全
役けて水平軸線を中心として傾動可能とし、ノズルの保
守と耐火物内張の修理とを定期的に行ない得るようにす
る。

この型式の反応炉の第１の欠点は傾動設計が必要な点に
あり、厚く所要の冷却とした耐火物内張を有する大直径
の容器は、傾動特性とするための重量問題で不可能であ
る。

傾動反応炉の冷却不足と耐火物内張の比較的薄いことは
内張の急速な摩耗を生じ、多数回の修理を必要とし、装
置の運転の利用度と運転費に悪影響を生ずる。

更に傾動ｏＴ能の反応炉は良い気密性を確実にするのは
困難であり、空気の４人又はガスの損失を生ずる。運転
圧力を増加すれば装置の・軍転と経済性に良い効果を生
ずるが、圧力増加の制限が生ずる。

尚、羽口のガス化能力が制限されるため、工業的ユニッ
トの多くの羽口とした装置は技術的構造を複雑にし、羽
口間の石炭とガスの分布を複雑にする。

底部羽口は各種反応剤の曖れた攪拌を生ずるが、耐火物
内張の＠、速な摩耗を来し、特に底部の羽口部の耐火物
内張はユニットの傾動設計のため著しく厚くすることは
不可能であり、有効な冷却装置を設けることもできない
。

羽目自体は有効に冷却する必要があり、通常は液又はガ
ス状炭化水素又は液ｒヒガス（ＣＯ２）によって冷却し
、この冷却剤の価格は石炭から生産したガスの価格を著
しく上昇させる。

液体金属浴内で石炭をガス化する反応炉も既知であり、
粉末石炭を噴出するノズルのジェノ）を浴の面上に投射
する。この反応炉も傾動可能の型式であり、上述と同様
の欠点を万し、適応性上効率が悪い。特に炉の著しく小
さい内部スペースのためガスが反応の平衡に達すること
ができず、更に腹の部分の耐火性内張の良い特性に悪影
響を有する。

虹に、液体金属の浴と灰の溶融によって生じたスラグと
の弁面が著しく小さい面積であるため、ヌラグ内の金属
のボールの良いデカンテーションを生ぜず、液体金属の
損失が犬となり、スラグの有用性に悪影響を生ずる。

本発明の目的は上述の欠点を克服した反応炉を提供し、
運転上の利用度が大きく、簡単で連続的に作業でき、高
品質のガスを生産し、灰から有用なスラグ金生産するこ
とを０Ｔ能とする。

出　　　　　　るための手段 本発明による粉末固体燃料ガス化用反応炉は、液体金属
浴を収容するスペースと、スペース」二部内の燃料噴射
ノズルとを設けたものにおいて、母線に直角の面で長円
形のはＶ円筒形であり、耐火物内張を有し金属表面を覆
うスラグの排出オリフィスと金属の排出オリフィスとを
有するｌｌｌ１ｌ壁と底壁とを設けた容器と、容器上に
シール接手によって支持されシールした箱を通る少なく
とも１個の垂直噴射ノズルを通す少なくとも１個のオリ
フィスを形成するドームと、反応炉で生成したガス金排
出するための大きな断面形のオリフィスとを備え１両排
出オリフィスは反応炉の両端附近に設け、添加素子を導
入するオリフィスと、容器の横壁底壁とドームとを冷却
する装置とを備え、容器の底部の少なくとも一部は傾斜
面として液体金属浴の深さは噴射ノズルの下方部分が最
大でありガス排出オリフィス下方部分ヲ最小とする。

作　　　用 本発明石炭ガス化反応炉は傾動式でないため、寸法と耐
火物内張の厚さを従来の傾動式反応炉より著しく犬とし
、安定した作業と長い修理間隔とを可能にする。

本発明反応炉は金属上方に大きなスペースを形成し、ガ
スの平衡が得られる。

本発明反応炉の底壁の一部Ｔｈ１ｌ斜壁とし、強攪拌部
分と比較的静置部分とを形成しスラグと金属とのデカン
テーションが良くなり、スラグは金属を含まない高品質
となり、金属の損失量を減少する。

実施例 図に示す本発明ガスｒヒ反応炉は長円断面のはＶ円筒形
の鋼容器１を含み、容器の横壁２と底壁６との内側は耐
火物内張４を施す。耐火物内張は容器下部即ち液体金属
５の浴に接触してるつぼを形成する部分は二重壁とする
。

容器の底壁６は管装置６に冷却流体を循環させて冷却す
る。耐火物内張層７列えは耐火性コンクリートを耐火物
内張４と底壁６との間に介挿し。

内張層Ｚ内に菅６を埋込む。

容器の横壁２は外面に沿って波型の鋳物８で覆い、容器
外殻との間に通路９全形成して冷却流木ケ循環させ、オ
リフィス１０ａ、１０ｂ、１０ｃ。

１０ｄ、１０ｅ・・・・を経て外部冷却回路に連通させ
る。この回路は図示しない装置によって流体の強制加圧
循環回路となる。

容器１を覆うドーム１１は開城に耐火物内張１２を施し
、ドーム１１と容器１の上縁上をシール連結とするう樋
を形成する溝１６がドーム１１と容器１との間の接合部
で反応炉外壁を囲み、ドーム上部のスプレー装ｄ１４，
１５から流下する冷却流体を集める。

容器断面の長い直径の垂直上方として、ドーム１１の上
部にオリフィス１６ａ（ｉ７シールした箱すなわち気密
箱１６で囲んで噴射ノズル１７を横壁に近い噴射位置即
ち長い直径の端部に近い位＋ｔ’に取付ける。。

箱１６は座１８上に接触し、座１８と箱１６との間のシ
ールは機械的接手によって確実にする。

座１８の内部は管１９の回路網に冷却流体を流して冷却
する。管１９は座の内壁［沿って取付けた耐火物内張２
０内に埋込むつ 更に、噴射ノズル１７を図示しない装置によって垂直方
向に可動としオリフィス部のシールを確実にす／）ため
に、箱１６をスチーム又は二酸ｒヒ炭素等の不活性ガス
の吹込によって加圧する。

ドーム１１は更に上部に生産したガス排出用のオリフィ
ス２１を有する。このオリフィスは大きな直径であり、
中心は容器の長い直径の垂直上方に一致し、ノズル１７
の位置とは反対側の端部に比較的近い位置とする。オリ
フィス２１は排気煙道２２によってシールして覆われる
。煙道２２は図示の例では高圧切頭円錐形直接輻射ボイ
ラーとする。このボイラー２２はドーム上部の座２６上
に接触する。座２６は座１８と同様に、耐火物内張２５
内に埋込んだ冷却管回路網２４によって冷却するウ ボイラー２２は溶接した並列管２６ＶＣよって形成され
、下部入口は円形マニホールド２７に接続するウマ二ホ
ールド２７には４０〜６０気圧の過熱水を供給する。

ドーム１１の上部に注ぎ口２重會敗付はで添加素子導入
用とし、容器の内部スペースにオリフィス２９を経て開
口する。オリフィス２９は耐火物内張内を延長する。注
ぎ口２８は箱１６とボイラー２２との間とし、添加素子
が液体金属５の浴に達する位置はノズル１７から出るジ
ェットの衝突部となるように注ぎ口２８を傾ける。

ノズル１７は４重のケーシング即ちジャケットを有する
管で形成し、４個の同一軸線の環状スペースを形成する
。

添加物を含む又は含まない粉末石炭のジェット６０はス
チームによって搬送さｎ１ノズル１７の中央円筒通路を
経て液体金属５の面に噴射する。

中央通路に接した環状スペースを通って送られる酸素と
水蒸気はオリフィス６１′Ｉｆ：通るジェット６０の衝
撃によって生じた浴の凹み部に投射されるノズル１７の
外側環状スペースはノズル冷却用流体の循環路である。

本発明の主要な特長として、容器底壁の一部６２を傾斜
面とする。噴射ノズル１７から出る粉末石炭のジェット
６０によ〜て液体金属５の浴の面に生じた凹みに曝され
ない部分とする。

この傾斜底面は液体金属浴５に２種の異なる部分を形成
する。第１の部分は深く、強い攪拌を伴って石炭のガス
化のｆヒ学反応を行なう部分である。

第２の部分３２Ｆｉ、順次深さが減少し、反応の平衡を
達成し、金属のスラグに対するデカンテーション（スラ
ブの混入のない金属のみの排出）を可能とする。

更に、底壁の部分３２の傾斜面形状の下方に電磁攪拌を
行なう装置６６を配置し、矢印６４で示す経路内の循環
によって浴５のデカンテーションに良い効果を有する。

金属の浴５の上を覆うスラグ層３５は周期的に出口孔５
６を経て調整可能に排出する。出口孔６６は浴の浅い部
分のスラグ層のレベルとする。

浴金属用の出口孔６７全スジグ出口孔６６とは反対側端
部のるつぼの下部の深い位置に設ける。

浴を形成する金属は炭素が溶解状態で存在１〜得る金属
例えば鋳鉄とし、金属の物理化学特性は添加素子によっ
て運転温度の関数として調整する。

反応炉Ｆｉ傾動しない容器１であり、金属フレーム６８
上に喉付ける。この組立体は図示しない稼動装置によっ
て水平直進運動可能とする。

反応炉の作動について説明する。

固体の鋳鉄及び又はスクラップ鉄及びフェロシリコンと
コークスとを反応炉内に導入し、次にノズル１７に酸素
と粉状石炭とを吹込んで点火する。

始動段階では生成されるガスは酸化ガスであり、無価萌
であり、排出する。液体鉄の浴が形成され。

注ぎ口２９から粉末石灰石に加えて添加素子として岩石
の形式のフラックス、溶融材、所要に応じテ石灰、ドロ
マイト１鉄スクラップ、フェロアロイを粉末石炭のジェ
ット内に供給する。

所定の・組成と温度の浴が形成されれば、粉末石炭の噴
射量を増し、ノズル１７の高さヲ訓整して最適の位置と
し、過高の場合には酸素によって酸比したガスが逃げ、
過低の場合には溶触金属によってノズルが破損する。か
くして、熱力学及び化学平衡に従って連続的に石炭のガ
ス化が行なわれる。

発明の効果 本発明の反応炉の重要な特長として、液体金属の浴の上
部に大きな自由スペースがあり、ガス反応平衡の達成に
好ましい効果を有し、高品質のガスを得られる。

即ち、固定の傾動しない取付によって、本発明の反応炉
は最良の冷却装置を設け、厚い耐火物内張を設けること
が可能となり、寿命は長くなり。

実質的に故障なくガスを生産し得る装置利用性は高くな
る。

反応炉の寸法は大きいため、反応炉内に収容する液体金
属の量は増し、単位ガス化容量は大となり、耐火物内張
の過大摩耗は少なくなる。

更に液体金属浴の表面積が大きいため、スラグの滞留時
間は長くなり、化学的反応平衡が良くなり、スラグに対
する金属のデカンテーションが良好となる。

浴の深さが変化していることは大きな機械的攪拌部分が
ノズル１７からのジェットの衝撃によりて生じて反応が
急速となり、　Ｉｌ：ｉＩ斜而面２の上方に比較的穏や
かなデカンテーション区域が生ずる。・浴の深さが減少
することはデカンテーションのための好適な効果に加え
て、反応炉内に存在する液体金属の重量全ジェットの衝
撃部に必沙な所定深さのみに減少し、支持装置も軽量と
なる。

デカンテーション区域が生成すゐので、十分に金属刃・
ら分離せしめられたスラグを単に排出弁を開くことで排
出することができ、その割合は謂整Ｉｌｖ能であり、こ
のためスラグの処理は粉砕だけでセメント工業に使用す
るクリンカーとなるう本発明の反応炉は気密であるため
加圧状態で作動でき、単位生妾量と有効性とは犬になる
。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による反応炉の一部断面とした斜視図である
。 １：容器 ２：横壁 ６：底壁 ４．７，１２，２０．２５：耐火物内張５：液体金属浴 １１：ドーム １４．１５ニスプレー装置 １７：噴射ノズル １８．２３：座 １９．２４：冷却管 ２１．２９ニオリフイス ２２：ボイラー ６２：傾斜部 ６６：電磁攪拌装置 ３６．３７：出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液体金属浴を収容するスペースと該スペース上部内
   に配置された燃料噴射ノズルとを含む形式の粉末固体燃
   料ガス化反応炉において、 母線に直角の面で長円形のほゞ円筒形であって耐火物内
   張を有し金属表面を覆うスラグの排出オリフィスと金属
   の排出オリフィスとを有する側壁と底壁とを含む容器と
   、容器上にシール接手によって支持されシールした箱を
   通る少なくとも１個の垂直噴射ノズルを通す少なくとも
   １個のオリフィスを形成するドームと、該反応炉で生成
   したガスを排出するための大きな断面形のオリフィスと
   を備え、上記両排出オリフィスは反応炉の両端附近に設
   け、添加素子を導入するオリフィスと、容器の横壁底壁
   とドームとを冷却する装置とを備え、容器の底部の少な
   くとも一部は傾斜面として液体金属浴の深さは噴射ノズ
   ルの下方部分が最大であり、ガス排出オリフィス下方部
   分を最小とすることを特徴とする粉末固体燃料ガス化反
   応炉。 ２、前記容器底部の傾斜面部分の下方に電磁攪拌装置を
   備える特許請求の範囲第１項記載の反応炉。 ３、前記容器の底部を耐火物内張と底壁との間の耐火物
   内張層に埋込まれて冷却流体を循環させる管装置によっ
   て冷却する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の反応
   炉。 ４、前記容器の横壁の外側に沿う、波型のジャケットに
   よって強制加圧冷却流体循環通路を形成する特許請求の
   範囲第１項ないし第３項のいずれか１項記載の反応炉。 ５、前記ドームの冷却としてスプレー装置の供給する流
   体の流れを設け、反応炉のドームと容器との接合部で反
   応炉外壁を囲む樋によって流体を収容する特許請求の範
   囲第１項ないし第４項のいずれか１項記載の反応炉。 ６、前記シールした箱は座の上にシールした接手によっ
   て取付けられ、座の内壁に沿って設けた耐火物内張内に
   埋込んだ冷却流体循環用管装置によって座の内部を冷却
   する特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれか１項
   記載の反応炉。 ７、前記生成ガス排出用オリフィスが高圧直接輻射ボイ
   ラーによってシールして囲まれる特許請求の範囲第１項
   ないし第６項のいずれか１項記載の反応炉。 ８、前記ボイラーが切頭円錐形内面輻射スペースを形成
   する並列管を備え、上記管は下部入口を過熱水供給円形
   マニホールドに接続し、ボイラーは座上にシール接手に
   よって取付けられ、座の内壁に沿って取付けた耐火物内
   張内に埋込んだ冷却流体循環用管装置によって座内部を
   冷却する特許請求の範囲第７項記載の反応炉。 ９、添加素子を導入するためにオリフィスに開口する傾
   斜した注ぎ口を備え、添加素子がノズルから出るジェッ
   トの衝撃部において液体金属浴に達する特許請求の範囲
   第１項ないし第８項のいずれか１項記載の反応炉。 １０、前記噴射ノズルが４重のケーシングを有する管を
   備えて４個の別の同心スペースを形成し、中央スペース
   は不活性ガス搬送粉末石炭噴射用とし、次のスペースは
   酸素とスチームの噴射用とし、外側両スペースは冷却流
   体循環用とする特許請求の範囲第１項ないし第９項のい
   ずれか１項記載の反応炉。