JPS63308093A - 石炭粉末のガス化装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は水蒸気と酸素含有ガスとを用いて粉末状石炭を
ガス化するための装置に関し、そしてこれは固体燃料か
ら水素と一酸化炭素とを作り出すために化学工業の種々
の分野において利用することができる。

［従来の技術］ 発生炉ガスの品質を改善するため、エネルギー消費量を
低下させるため、及び低融点成分含有灰分の含まれた石
炭による運転を確実にするために用いられるような粉末
化石炭のガス化装置が公知である。この装置は発生炉ガ
スを排出するための管継手の上方に内張りが設けられて
いる。この内張り層と断熱材層との間に直角に曲げられ
た幾つかの貫流通路が設けられており、それらの下方部
分はハウジングの壁に沿って垂直に、そしてそれらの上
方部分はその装置の軸に対して接線方向にハウジングの
カバーに接して設けられており、その際それらハウジン
グカバーのところの通路の名出口開口は粉末化石炭用バ
ーナの出口部分の高さ位置に設けられている。水蒸気注
入用管継手の上方の各通路の入口開口はそれに対して同
軸的に設けられており、−力水及び水蒸気／水混合物を
供給するための幾つかのノズルがハウジングの壁の中に
その高さ位置よりも上方に分布された多数の列に配置さ
れている。反応室の下端に幾つかの水ノズルが設けられ
ており、それらを用いて発生炉ガスは７００−８００℃
に冷却される。更にこのハウジングの下部にその生じた
スラグを粒状化するための水溜りが維持されている。

この装置の特徴は反応室の内壁面に沿って比較的冷たい
ガスの膜が形成され、これが軟化されたスラグ粒子の壁
面への焼き付きを防止することである。このようなガス
膜を形成させるために内張り層の内部に多数の通路が設
けられており、これらはハウジングの下部で、但しガス
流出管継手の上部において出発しており、そしてそれら
の末端は水平に設けられていて、バーナ開口の高さ位置
において接線方向に反応室中に開口している。上記ハウ
ジング下部からの予め冷却されたガスは、それらの通路
への流入口の前での水蒸気の吹き込みによってこれらの
通路の中に吸い込まれ、そしてこれはそれら通路の接線
方向に設けられた各水平端部から排出された後に上述の
冷却ガス膜を形成する。

この装置の原理はその石炭の各鉱物性成分が軟化又は部
分的に溶融するけれども、反応室の壁面において流下す
る完全に流動性のスラグを形成することがないような温
度でガス化反応を行なわせることを可能とし、また従っ
てその相対的酸素消費量の著しい低下を可能とする。同
様な基本的原理に従ってもう一つの粉末化石炭ガス化装
置が作られている。このそっちのばあいにはその反応室
の耐火壁は下向きに段階状に拡大しており、その際各段
の下方において別な通路を通して冷却ガス膜が更新され
る。この耐火壁の下方に気密に溶接接合された水冷壁が
設けられており、この表面でその作り出された発生炉ガ
スはガス輻射熱交換によって冷却され、その際その伝達
された熱は水冷壁内で水蒸気発生のために用いられる。

予め冷却された発生炉ガスを送り戻すための各従属の水
蒸気吹出しノズルを備えた通路の各流入口は水冷壁の下
方で但しガス出口管継手及び装置の水溜めの水面の上方
に設けられている。

水の注入による直接の予備冷却の採用、水冷壁による間
接的な冷却及び冷却ガス膜の段階的な更新によって更に
追加的な熱経済の改善及び機能性の向上が達成されるけ
れども、それら水蒸気吹出しノズルの作動に比較的多量
の水蒸気を要することが欠点として残る。現在技術的及
び経済的に可能な装置の完成長さや組立長さでは発生炉
ガスの水冷壁面における温度を８００−９００　　℃よ
りも低い値に低下させることは達成できない。スラグ軟
化点が低い燃料の使用は従って問題である。更にまたそ
の再循環ガスが比較的高い温度を有しているためにその
安定な冷却ガス膜を維持するために必要な再循環ガスの
量が大きくなる。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的はこのような装置を運転する際の経済性を
改善することである。

従って本発明の課題は、耐火性に構成された反応室の壁
面における冷却ガス膜の原理を維持しながら、粉末状の
燃料を加圧下で部分酸化させる条件のもとに低融点灰分
の石炭をガス化させることを可能とし、しかも熱経済を
更に改善するような装置を作り出すことである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば上述の課題は、公知のように、内側の断
熱材層及び発生炉ガス排出用の側面部の管継手を備えた
ハウジングと、このハウジングの上部に軸方向に配置さ
れた石炭粉末用バーナと、反応室を画定し且つ下向きに
段階状に広がっている耐火性壁と、石炭粉末用バーナの
開口の高さ位置において、また反応室の各段状拡大部の
下方において上記耐火性壁を貫通してこの装置の軸に対
して接線方向に反応室中に開口する多数の水平方向ガス
通路と、冷却剤供給排出用の環状管寄せを有する背水冷
壁と、及びハウジングの下部の水溜めとよりなる、石炭
粉末のガス化装置によって解決される。本発明に従えば
断熱材層と耐火壁との間に下向きに開放された環状の中
空空間が設けられており、この空間の上部から上記の発
生炉ガス排出用側面部管継手が伸び出し、またこの空間
の中に背水冷壁が耐火壁に接し且つこれを超えて下向き
に伸びており、その際背水冷壁は少なくとも上記耐火壁
の下方に存在する部分において気密に形成されてあり、
そして上記水溜めの上方に上記環状中空空間へ連通する
発生炉ガス用通路が設けられている。更にまた本発明に
従えば、上記環状中空空間内において上記水平ガス通路
の入口端の前に水蒸気ディストリビュータから出発する
それぞれの供給管に連結している幾つかの水蒸気用ノズ
ルが設けられており、そしてそれらの噴出口は上記各水
平通路の軸方向に向いている。

本発明の有利な実施態様の一つにおいてはその水冷壁が
下側折曲げ部を備えて２重壁として構成されており、そ
してそれらに従属する冷却剤供給排出のための環状管寄
せがハウジングの上部に収容されている。管折曲げ部は
水溜めの水面の上方に或る距離を置いて設けられており
、そしてそのようにして環状の中空空間と連通ずる発生
炉ガス用通路を形成している。水溜めの水面は公知のよ
うに溢流管によって一定に保つことができる。

最後に、航述の水蒸気ディストリビュータをハウジング
の上部において発生炉ガス排出用の側面部管継手の上方
に配置し、そしてそれぞれの水蒸気用ノズルのための各
供給管を環状中空空間の内部において各水平ガス通路の
前で垂直に導くのが有利である。

［実施例］ 以下、本発明に従う装置、その作動態様及びそわにより
達成される種々の利点を添付の図面の参照のもとに実施
例によって更に詳細に説明する。

粉末化石炭を高い圧力のもとでガス化させるのに用いら
れるべき、添付図に示す本発明に従う装置は、断熱材層
２、発生炉ガス排出用管継手３及び粒状化されたスラグ
を排出するための幾つかの管継手４を備えたハウジング
１と、石炭粉末用バーナ５と、一定水位を保つ水溜め７
を形成するための溢流管６と、反応室を確定する耐熱壁
８と、幾つかの水平ガス通路９と、管折曲げ部１１及び
流入側管寄せ並びに出口側管寄せ１２及び１３を備えた
背水冷壁１０と、水蒸気ディストリビュータ　１４と、
各供給管１５と、及び幾つかの水蒸気ノズル１６とを包
含する。

この装置は次のように運転される・。すなわち、バーナ
５を介して石炭粉末、水蒸気及び酸素含有ガスがガス化
材料として供給される。従ってこの装置の軸に沿って反
応室の中に火炎が形成され、この中で粉末状石炭のガス
化が起こる。耐火壁８によりて画定される反応室の出口
においてガス化は終了し、そして発生炉ガスの８００な
いし９００℃の温度までへの冷却は主として、耐火壁８
からド方の部分において気密に溶接接合されている水冷
壁１０に輻射熱を引き渡すことによって行なわれる。次
いでこのガスは管折曲げ部１１のところで転向されて水
冷壁１０と断熱材２との間の環状中空空間中に達する。

この転向に際してスラグの大部分は水溜めフの中に落下
し、□そして管継手７を経て排出される。図示されてい
ない水供給手段及び溢流管６によフてこの水溜めの水位
は一定に保たれる。

発生炉ガスが上記中空空間を通って管継手３まで上昇し
、そしてこれを通ってこの発生炉ガスが装置から出て行
く際に、管寄せ１２を介して水が供給されている水冷壁
１０との接触によフてこのガスの更に追加的な冷却がも
たらされるが、この水は水冷壁の管を通過した後に加熱
されて場合により部分的に水蒸気としてガス化された状
態で管寄せ１３を介して排出される。水蒸気ディストリ
ビュータ　１４によって水蒸気は環状中空空間内に垂直
に設けられた供給管１５の中に導入され、この水蒸気は
水蒸気ノズル１６を経てそわぞれの水平通路９の中に進
入し、その際その冷却されている発生炉ガスを断熱材層
２と耐火壁８との間の環状中空空間からインゼクタの方
式で水冷壁１０を通して一緒に吸い込む。

これらの水平通路は第２図（第１図のｘ−ｘ断面に相当
する長手方向図式断面図）に示すように接線方向に設け
られているので、これら通路から出てくる冷たいガスと
水蒸気との混合物は遠心力の作用に基づいて耐火壁８の
表面に突き当るか又は背水冷壁１０の溶接されていない
遊離部分の出発側に突き当り、そして或る冷たいガス層
を形成するが、これによってスラグが流動状態又は可塑
性状態で壁面へ到達するのを阻止する。これによって耐
火壁８及び背水冷壁１０の表面へのスラグの固着が防止
される。

ガスが水冷Ｗ　１０の内側の表面に沿って更に流れる際
にこの水冷壁に輻射により熱を与え且つ再循環ガスと混
合することによってスラグ固着の可能な温度よりも低い
温度に冷却される。

東ドイツ経済特許（：１０Ａ　２９６３８１１号に従う
公知のガス化装置と比べて、それら水平通路９を通して
送り戻される既に冷却されている発生炉ガスの温度が比
較的低いこととそれら通路９の長さが短いこととによっ
て著しいエネルギーの節約が達成される。この公知の装
置と本発明に従う装置との種々のデータの比較を下記の
表に挙げる。

［発明の効果］ 上記の表に見られるように、本発明に従う装置を用いる
ことによって同一の生産量において再循環ガスの温度及
び消費量を約３０％低下させること、及びその水蒸気消
費量を約１０分の１に低下させることがもたらされ、こ
れは運転経費の著しい節約をもたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う装置の１具体例の長手方向図式断
面図を、そして第２図はこの装置の横断方向断面図を示
す。 ！・・・ハウジング　　　２・・・断熱材層３・・・発
生炉ガス排出用管継手 ４・・・粒状化スラグ排出用管継手 ５・・・石炭粉末用バーナ ６・・・溢流管　　　　　７・・・水溜め８・・・耐火
壁　　　　　９・・・ガス通路１０・・・背水冷壁　　
　　！！・・・管折曲げ部１２．１３・・・管寄せ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内側の断熱材層及び発生炉ガス排出用の側面部の
   管継手を備えたハウジングと、このハウジングの上部に
   軸方向に配置された石炭粉末用バーナと、反応室を画定
   し且つ下向きに段階状に広がっている耐火性壁と、石炭
   粉末用バーナの開口の高さ位置のところ及び反応室の各
   段状拡大部のそれぞれの下方において上記耐火壁を貫通
   してこの装置の軸に対して接線方向に反応室中に開口す
   る多数の水平方向ガス通路と、冷却剤供給排出用の環状
   管寄せを有する管水冷壁と、及びハウジングの下部の水
   溜めとよりなる、石炭粉末のガス化装置において、 上記断熱材層（２）と耐火壁（８）との間に下向きに開
   放された環状の中空空間が設けられており、この空間の
   上部から上記の発生炉ガス排出用側面部管継手（３）が
   伸び出し、またこの空間の中に管水冷壁（１０）が耐火
   壁（８）に接し且つこれを超えて下向きに伸びており、
   その際管水冷壁（１０）は少なくとも上記耐火壁（８）
   の下方に存在する部分において気密に形成されており、
   そして上記水溜め（７）の上方に上記環状中空空間へ連
   通する発生炉ガス用通路が設けられていること、及び上
   記環状中空空間内において上記水平ガス通路（９）の入
   口端の前に水蒸気ディストリビュータ（１８）から伸び
   出すそれぞれの供給管（１５）と結合している幾つかの
   水蒸気用ノズル（１６）が設けられており、そしてそれ
   らの噴出口は上記各水平通路の軸方向に向いている ことを特徴とする、上記ガス化装置。
2. （２）管水冷壁（１０）が下方の管折曲げ部（１１）を
   備えた２重壁の形に構成されており、その際それら下方
   管折曲げ部は水溜め（７）の水面から或る距離を隔てて
   設けられており、そのようにして上記環状空間に連通す
   る発生炉ガス用の通路を形成していることを特徴とする
   、請求項１記載の装置。
3. （３）各供給管（１６）が断熱材層（２）と耐火壁（８
   ）との間の環状中空空間内に垂直に、そしてそれらに従
   属する水蒸気ディストリビュータ（１４）はハウジング
   （１）の上部にその発生炉ガス排出用の管継手（３）の
   上方において収容されていることを特徴とする、請求項
   １及び２記載の装置。