JPH0753969A

JPH0753969A - 石炭ガス化炉

Info

Publication number: JPH0753969A
Application number: JP19825393A
Authority: JP
Inventors: Shinji Tanaka; 真二田中; Shuntaro Koyama; 俊太郎小山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-08-10
Filing date: 1993-08-10
Publication date: 1995-02-28
Anticipated expiration: 2011-10-02
Also published as: JP2540284B2

Abstract

(57)【要約】【目的】石炭ガス化室の底に堆積するスラグの飛散を
防止する。【構成】鉛直方向に伸びる円筒状のガス化室３２内に
旋回流が形成されるよう石炭バーナ３８から微粉炭及び
ガス化剤を噴射する。ガス化室３２内には、ガス化室３
２の底を形成するスラグタップ板３４よりも上方で石炭
バーナ３８よりも下方で、且つ旋回流の中心部の位置
に、上下方向の流れを遮断して、スラグタップ板３４上
に堆積したスラグが上方に飛散するのを抑制するスラグ
飛散抑制翼４２が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、円筒状のガス化室内に
旋回流を形成すべく、該ガス化室の円周方向に沿って石
炭及びガス化剤を噴出するように配置されたバ−ナを備
え、該石炭と該ガス化剤とを該ガス化室内で反応させて
可燃性ガスを生成する一方で、該石炭のガス化反応の結
果生成されるスラグを該ガス化室の底に形成されたスラ
グ排出孔から該ガス化室外に排出する石炭ガス化炉に関
する。

【０００２】

【従来の技術】石炭を灰の溶融温度以上の温度でガス化
する噴流層ガス化法では、高効率で水素ガス、一酸化炭
素ガス等を製造できるので、合成ガス製造用、燃料ガス
製造用として多くのガス化炉の開発が行なわれている。
噴流層ガス化炉の安定運転上の最大の課題は、ガス化炉
内で溶融した石炭灰（以下、スラグと称す）を炉外に
安定に排出すること、ガス化炉のガス化室以降へのス
ラグ飛散によるガス化室出口及び集塵装置（サイクロン
等）内の閉塞等を抑制することである。

【０００３】通常、ガス化炉は、図７（ｃ）に示すよう
に、スラグタップ板２及び絞り板４により内部が仕切ら
れ、スラグタップ板２の下部がスラグ冷却貯槽室５、ス
ラグタップ板２と絞り板４との間がガス化室１を構成し
ている。スラグタップ板２の中央部には、ガス化室１か
らスラグ冷却貯槽室５の方向へ貫通するスラグタップ孔
３が形成されている。ガス化室１の側周には、ガス化剤
（空気又は酸素）と共に微粉炭を供給する複数の石炭バ
ーナ６，６，…が設けられている。これら石炭バーナ
６，６，…は、同図（ｄ）に示すように、ガス化室１の
中心方向に対して一定の角度を有するように設けられて
おり、ガス化室１内で旋回流を形成できるようになって
いる。このように旋回流を形成するのは、ガス化室１内
における微粉炭の滞留時間を長くするためである。ま
た、絞り板４も、微粉炭が上部空間に吹き抜けてしまう
のを防ぎ、ガス化室１内における微粉炭の滞留時間を長
くするためのものである。

【０００４】ガス化室１内で、石炭バーナ６，６，…か
ら噴射された微粉炭が溶融スラグになると、このスラグ
は、ガス化室内壁に付着し、この壁を伝わって下降し、
スラグタップ板２に至り、スラグタップ孔３からスラグ
冷却貯槽室５に落下する。

【０００５】ところで、ガス化室１内では、ガス化室１
内の鉛直方向に伸びる中心軸（仮想の軸）を中心として
旋回する旋回流が形成されており、周方向速度が、半径
方向速度、軸方向速度に比べて十分に速い。一般に、旋
回流では、流体に加わる遠心力と圧力とがバランスする
ために、中心付近に負圧領域が形成され、その周囲に正
圧領域が形成される。従って、ガス化室１内のガス流れ
は、側周壁付近には下降流、中心付近には上昇流が形成
される。

【０００６】ここで、その原理について、図を用いて簡
単に説明する。図７（ａ）はガス化室内の周方向速度Ｖ
θの分布、図７（ｂ）はガス化炉内の圧力Ｐの分布であ
る。旋回流中では、図７（ａ）に示すように、特定の半
径位置では周方向速度分布は極大値を示す。この速度分
布は一般的な渦の典型的な流れであり、強制渦と自由渦
が合成されたものである。旋回流の中心付近は強制渦の
領域で、この領域内では、半径と速度が比例関係にあ
り、半径の増大にともない速度が増大する。一方、旋回
流の中心部分に対して外側は自由渦の領域で、この領域
内では半径と速度が反比例関係にあり、半径の増大にと
もない速度が減少する。したがって、図１０（ａ）に示
すように、特定の半径位置で極大値となる速度分布を示
す。なお、この半径のことを以下において、旋回円半径
とする。すなわち、旋回円Ｃとは、旋回流の流速が最大
になる位置におけるガス流の円形軌跡のことである。こ
のような周方向速度分布における半径方向の圧力分布
は、図１０（ｂ）に示すように、周方向速度により生じ
る遠心力と圧力とがバランスするため、中心部分が負圧
で、外側へ向かうに連れて圧力が高くなり、旋回円近傍
で圧力が０になり、さらに外側では正圧になる。

【０００７】このように、中心付近に負圧領域が形成さ
れ、その周囲に正圧領域が形成される結果、前述したよ
うに、中心付近には上昇流が形成され、ガス化室１の側
周壁付近には下降流される。このため、ガス化室１内で
形成されたスラグは、側周壁側に寄った後、側周壁に沿
って下降し、スラグタップ板２上に至ると、中心部方向
に向い、そこから上方に飛散してしまう。よって、スラ
グは、一部はスラグタップ孔２からスラグ冷却貯蔵室５
に落下するものの、残りの一部は飛散して、絞り板４の
絞り部や下流側に設けられている例えばサイクロン集塵
器等を閉塞させてしまう。

【０００８】従来、上記のようなガス化炉ガス化室以降
へのスラグの飛散抑制方法としては、例えば、特開昭５
９−２０４６８６号公報に記載されているものがある。
この技術は、ガス化ゾーンの上部に、回収チャーの吹込
みノズルを特定角度で設けて、このガス化ゾーン内に回
収チャーの旋回流を生じさせることにより、ガス化効率
を向上させると共に、スラグを回収チャーで捕捉してス
ラグの飛散を効果的に防止するものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術では、旋回円近傍のスラグに対しては、回
収チャーである程度捕捉できるものの、炉中心部のスラ
グを捕捉することができず、このスラグが炉中心部に生
じる上昇流に乗じて飛散し、結局、ガス化ゾーンの上部
の絞り部等に付着してしまう。すなわち、従来技術で
は、スラグの飛散を十分に抑制することができず、ガス
化室よりも下流側の部分をスラグで閉塞させてしまうと
いう問題点がある。本発明は、このような従来の問題点
に着目してなされたもので、スラグ飛散を抑制し、ガス
化室よりも下流側の部分でスラグによる防止して、安定
運転を図ることができるガス化炉を提供することを目的
とする。

【００１０】なお、特開昭５８−７４８７号公報に記載
されているガス化炉において、流れ案内装置なるものが
開示されているが、これは上方から噴霧される微粉炭の
流れを案内するもので、ガス化室内での流体の流れ方向
は上方から下方であり、上方にスラグが舞い上がること
はなく、スラグの飛散を防止するものではない。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の石炭ガス化炉は、鉛直方向に伸びる円筒状のガス化室
と、該ガス化室内に旋回流を形成すべく、該ガス化室の
円周方向に沿って石炭及びガス化剤を噴出するように配
置されたバ−ナとを備え、該ガス化室の底よりも上方で
該バーナよりも下方で、且つ該旋回流の中心部の位置
に、上下方向の流れを遮断して、該ガス化室の底に有す
るスラグが上方に飛散するのを抑制するスラグ飛散抑制
翼が設けられていることを特徴とするものである。

【００１２】ここで、前記スラグ飛散抑制翼が鉛直上方
からの投影形状が円形を成している場合、該スラグ飛散
抑制翼の径は、旋回円（ガス化室内で旋回流速が速くな
る位置における流体の軌跡が示す円）径の１．１倍以上
であることが好ましい。また、前記スラグ飛散抑制翼
は、前記ガス化室の底から、円筒状の該ガス化室の内径
の０．１倍以上の高さの位置に設けられていることが好
ましい。さらに、このスラグ飛散抑制翼は、高温の溶融
スラグが接触するため、耐熱性を向上させるべくセラミ
ックスで形成することが望ましい。

【００１３】

【作用】ガス化室内に鉛直方向に伸びる軸を中心として
旋回する旋回流が形成される場合、従来技術において述
べたように、旋回流の中心部では上昇気流が発生する。
このため、ガス化室の底に堆積したスラグは、この上昇
気流に乗って飛散することになる。そこで、ガス化室の
底から一定の高さの位置に上下方向の流れを遮断するス
ラグ飛散抑制翼を設けることにより、ガス化室内に発生
する上昇気流の影響がガス化室の底では弱まり又は無く
なり、ガス化室の底に堆積したスラグの飛散を防ぐこと
ができる。

【００１４】

【実施例】本発明に係る石炭ガス化炉の各種実施例につ
いて説明する前に、石炭ガス化炉に関して各種試験を行
ったので、これら試験について説明する。まず、第１の
試験として、負荷がスラグ飛散に及ぼす影響について、
コ−ルドモデルを用い検討した。

【００１５】このガス化炉モデル１０は、図８に示すよ
うに、鉛直上方に伸びる円筒状を成し、その内部に、ス
ラグ冷却貯槽室１１、ガス化室１２、廃熱回収室１３が
形成されている。冷却貯槽室１１とガス化室１２とはス
ラグタップ板１４により仕切られ、ガス化室１２と廃熱
回収室１３とは絞り板２０で仕切られている。スラグタ
ップ板１４の中央部には、上方に突出する堰１５が形成
されている。この堰１５には、その中央部にガス化室１
２からスラグ冷却貯槽室１１の方向へ貫通するスラグタ
ップ孔１６が形成され、その中央部から放射方向に複数
のスラグ流通孔１７，１７，…が形成されている。ガス
化室１１には、その側周に、上下２段にバーナ１８，１
９が設けられている。これら石炭バーナ１８，１９は、
図９に示すように、ガス化室１２の中心方向に対して一
定の角度を有するように設けられており、ガス化室１２
内で旋回流を形成できるようになっている。このガス化
炉モデル１０では、バーナ１８，１９でガス化室１２の
円周方向へ空気を噴射するにより旋回流を形成している
ので、このモデル１０における旋回円Ｃ（旋回流速が最
大になる位置における流体の軌跡が示す円）は、バーナ
１８，１９の空気噴出方向に接する円となる。このガス
化炉モデル１０の各部の寸法は、ガス化室内径Ｄ₀：φ7
00mm、スラグタップ堰直径ｄ₁：φ180mm、スラグタップ
孔径ｄ₀：φ80mm、旋回円径Ｄ₁：φ210mm、：スラグタ
ップ堰高さｈ：60mmである。

【００１６】このガス化モデル１０のバーナ１８，１９
から、粘度210cpのスラグ模擬液を180kg/hで供給した際
のスラグ飛散率を図１０に示す。なお、このスラグ模擬
液（粘度210cp）は、スラグとしては最も粘度が低く、
非常に飛散しやすいものである。同図において、縦軸は
スラグ飛散率（ｗｔ％）、横軸は負荷量（上、下段石炭
バーナからのガス供給量）を表す。また、スラグ飛散率
（ｗｔ％）は下記の式で定義した。スラグ飛散率＝（絞り部以降飛散量）／（模擬液供給
量）×100 (wt%) 従来技術において述べたように、負荷が増加するに伴
い、ガス化室１２内の旋回流の旋回力が強まる結果、ガ
ス化室１２の中央部における上昇気流の速度も増加す
る。このため、負荷量90%ぐらいから飛散し始め、負荷
量150%では飛散率が0.8wt%まで増加した。

【００１７】スラグタップ板１４上におけるスラグ模擬
液は、スラグタップ板１４の中心に集まってくる。この
模擬液の移動量は、負荷が大きくなるに従って増加し、
模擬液は、スラグ流通路１７からスラグタップ孔１６を
経てスラグ冷却貯槽室１１に落下するのみならず、堰１
５の上にまで載り上がってくる。堰１５の上に載り上が
った模擬液は、ガス化室１２の中央部に発生する上昇気
流により、飛散する。そこで、堰上に載り上がってくる
スラグを抑制すべく、堰上に上下方向の流れを遮断する
スラグ飛散抑制翼を設けて、スラグの飛散を抑制するの
が本発明である。

【００１８】次に、第２の試験として、スラグ飛散抑制
翼直径とスラグ飛散率との関係について、同じくコール
ドモデルを用いて検討した。このガス化モデル１０ａ
は、図１１及び図１２に示すように、堰１５の上に厚さ
10mmで円板状のスラグ飛散抑制翼２２を設けたもので、
その他は、堰１５の高さ（スラグ飛散抑制翼の厚さ分も
含む。）（ｈ）を80mmにした以外は先のガス化モデル１
０と同様である。このガス化モデル１０ａで、スラグ飛
散抑制翼２２の直径ｄ₂を変化させて、スラグ飛散率を
調べた結果が図１３である。なお、同図において、縦軸
はスラグ飛散率（ｗｔ％）、横軸は飛散抑制翼直径（ｄ
₂）／ガス化室内径（Ｄ₀）比および飛散抑制翼直径（ｄ
₂）／旋回円径（Ｄ₁）比を示めしている。また、この試
験は、負荷：100%、模擬液粘度：210cp、模擬液供給
量：180kg/hの条件で行った。

【００１９】同図に示すように、ｄ₂／Ｄ₀比又はｄ₂／
Ｄ₁が大きくなるに従ってスラグ飛散率は低下する。こ
れは、旋回流により発生する上昇気流の強さが、スラグ
飛散抑制翼２２により、これより下部で抑制されている
ためである。ｄ₂／Ｄ₀比又はｄ₂／Ｄ₁を大きくしてゆ
き、ｄ₂／Ｄ₀＝０．３４（ｄ₂／Ｄ₁＝１．１）になる
と、飛散抑制翼２２の上部表面に模擬液が極微量滞留す
るが、飛散率は０になる。これは、飛散抑制翼直径（ｄ
₂）が旋回円径（Ｄ₁）よりも大きくなり、スラグ飛散抑
制翼２２の下部において、旋回流がほとんど発生しなく
なり、旋回流がスラグタップ板１４上の模擬液にほとん
ど影響しなくなるためである。

【００２０】次に、第３の試験として、スラグ飛散に及
ぼすスラグ飛散抑制翼の高さの影響について、コールド
モデルを用いて検討した。この試験において使用したモ
デルは、先の試験で使用したガス化モデル１０ａで、ス
ラグ飛散抑制翼２２としては、直径（ｄ₂）：φ240mm、
厚さ：10mmのものを使用したものである。このガス化モ
デル１０ａで、スラグ飛散抑制翼の設置高さ、すなわち
堰１５の高さ（スラグ飛散抑制翼の厚さ分も含む。）
（ｈ）を変化させて、スラグ飛散率を調べた結果が図１
４である。なお、同図にいて、縦軸はスラグ飛散率（ｗ
ｔ％）、横軸は飛散抑制翼の設置高さ（ｈ）／ガス化室
内径（Ｄ₀）である。また、この試験は、負荷：100%、
模擬液粘度：210cp、模擬液供給量：180kg/hの条件で行
った。

【００２１】同図に示すように、ｈ／Ｄ₀比が大きくな
るに従ってスラグ飛散率が低下し、ｈ／Ｄ₀＝０．１以
上では飛散率が０になった。これは、飛散抑制翼２２の
設置高さ（ｈ）が高くなると、スラグタップ板１４上の
模擬液がスラグ飛散抑制翼２２上に載り上がりづらくな
るからである。但し、スラグ飛散抑制翼２２を下段バー
ナ１８の設置高さ（Ｈ）より高い位置に設置すると、ス
ラグ飛散抑制翼２２の下部において旋回流を抑制する効
果が無くなるので、スラグ飛散抑制翼２２の設置高さ
（ｈ）は、下段バーナ１８の設置高さ（Ｈ）よりも低く
する必要がある。

【００２２】さらに、堰１５の直径（ｄ₁)と飛散抑制翼
２２の直径（ｄ₂）との比と、飛散率との関係を調べて
見たところ、堰１５の直径（ｄ₁)が飛散抑制翼２２の直
径（ｄ₂）に対して１／１.３以下になると、スラグの飛
散を効果的に抑制できることが判明した。

【００２３】以上の試験結果により、飛散抑制翼直径（ｄ₂）／旋回円径（Ｄ₁）≧１．１飛散抑制翼の設置高さ（ｈ）／ガス化室内径（Ｄ₀）≧
０．１堰直径（ｄ₁)／飛散抑制翼直径（ｄ₂）≦１／１.３にすると、スラグの飛散を効果的に抑制できることが判
明した。

【００２４】以上の試験結果を踏まえて作成したガス化
炉、すなわち、本発明に係る石炭ガス化炉の各種実施例
について、図１〜図６を用いて説明する。まず、本発明
に係る石炭ガス化炉の第１の実施例について、図１及び
図２を用いて説明する。

【００２５】本実施例のガス化炉３０は、ケーシング４
５の内側に断熱材４６及び耐火材４７が内張りされて形
成されたものである。ガス化炉３０の構成は、先に述べ
た第２及び第３の試験に用いたガス化炉モデル１０ａと
基本的に同一で、その内部には、下部より順に、スラグ
冷却貯槽室３１、ガス化室３２、廃熱回収室３３が形成
されており、スラグ冷却貯槽室３１とガス化室３２との
間はスラグタップ板３４により仕切られ、ガス化室３２
と廃熱回収室３３との間は絞り板４０により仕切られて
いる。スラグタップ板３４の中央部には、上方に突出す
る円柱状の堰３５が形成されている。この堰３５には、
その中央部にガス化室３２からスラグ冷却貯槽室３１の
方向へ貫通するスラグタップ孔３６が形成され、その中
央部から放射方向に複数のスラグ流通孔３７，３７…が
形成されている。スラグタップ孔３６と複数のスラグ流
通孔３７，３７…とは連通している。堰３５の上には、
円板状のスラグ飛散抑制翼４２が設けられている。この
スラグ飛散抑制翼４２は、その中心が円柱状の堰３５の
中心軸上にくるよう設けられている。なお、スラグ飛散
抑制翼４２にも、堰３５から続くスラグタップ孔３６が
形成されている。スラグタップ板３４、堰３５及びスラ
グ飛散抑制翼４２は、高温の溶融スラグ（通常:1500〜1
600℃)と接することになるため、耐熱性の高いセラミッ
クスで形成されている。ガス化室３２には、その側周
に、上下２段に石炭バーナ３８，３９が設けられてい
る。これら石炭バーナ３８，３９は、微粉炭５０と共に
ガス化剤（空気又は酸素）５１をガス化室３２内に噴射
するもので、図２に示すように、ガス化室３２内で旋回
流を形成できるよう、ガス化室３２の中心方向に対して
一定の角度を有するように設けられている。ガス化室３
２には、更に、その側周に、下段石炭バーナ３８と同じ
高さの位置にチャー５５を噴射するチャーバーナ４９が
設けられている。

【００２６】スラグ冷却貯槽室３１には、その側周に、
スラグタップ孔３６方向を向いているスラグタップバー
ナ４３が設けられている。このスラグタップバーナ４３
は、プロパン５２と酸素５３とを噴出して、スラグタッ
プ孔３６近傍に火炎を形成して、スラグタップ孔３６に
付着したスラグを溶融し、スラグタップ孔３６の閉塞を
防止するものである。廃熱回収室３３には、ガス化室３
２内で生成された可燃性ガスから熱を回収すべく、その
側周壁に沿って伝熱管（図示されていない。）が設けら
れている。

【００２７】本実施例のガス化炉３０の各部の寸法は、
ガス化室内径Ｄ₀：φ300mm、旋回円径Ｄ₁：φ90mm、ス
ラグタップ孔径ｄ₀：φ60mm、スラグタップ堰直径ｄ₁：
φ85mm、飛散抑制翼直径ｄ₂：φ115mm、下段バーナ設置
高さ（スラグタップ板３４からの高さ）Ｈ150mm、：ス
ラグタップ堰高さ(スラグ飛散抑制翼４２の厚さ分も含
む。)ｈ：45mmである。また、このガス化炉３０の定格
運転条件は、ガス化室内圧力：3kg/cm²G、石炭供給量：
60〜100kg/h、酸素供給量：80kg/h、酸素供給量/石炭供
給量(O₂/Coal)比：0.8である。

【００２８】このガス化炉３０は、石炭ガス化設備の一
装置を構成している。石炭ガス化設備は、図６に示すよ
うに、石炭供給系、ガス化剤供給系、ガス化炉、ガス精
製系、スラグ回収系から成る。石炭供給系は、石炭を粉
砕する粉砕機６０と、微粉炭５０を輸送する微粉炭輸送
ライン６１と、微粉炭輸送ライン６１から搬送されてき
た微粉炭５０を常圧で貯えておく石炭常圧ホッパ６２
と、微粉炭５０を加圧下で貯えておく加圧ホッパ６３
と、同じく微粉炭５０を加圧下で貯えておく石炭供給ホ
ッパ６４、石炭供給ホッパ６４から排出する微粉炭５０
の量を調節するロータリーフィーダ６５と、ロータリー
フィーダ６５からの微粉炭５０と不活性ガス（Ｎ₂、Ｃ
Ｏ₂等）５４とを混合する混合器６６と、不活性ガス５
４と混合された微粉炭５０をガス化炉３０まわりまで輸
送する気流輸送ライン６７と、ガス化炉３０まわりまで
輸送されてきた微粉炭５０を各石炭バーナ３８，３８毎
に分配する分配器６８と、分配器６８で分配された微粉
炭５０を石炭バーナ３８，３９に導く分岐管６９，６
９，…とを有して構成されている。

【００２９】ガス化剤（空気又は酸素）供給系は、ガス
化剤５１を圧縮するガス化剤圧縮機７１と、この圧縮機
７１で圧縮されたガス化剤５１を各石炭バーナ３８，３
９に供給するためのガス化剤供給ライン７２と、このガ
ス化剤供給ライン７２に設けられているガス化剤流量制
御弁７３，７４とを有して構成されている。精製系は、
ガス化炉３０からの生成ガス中のチャーやダスト等を集
塵するサイクロン８２と、ガス化炉３０からの生成ガス
をサイクロン８２に導く生成ガスライン８１と、サイク
ロン８２で集塵されたチャー５５等を溜めておくチャー
中間ホッパ８３と、チャー供給ホッパ８４と、チャー供
給ホッパ８４から排出するチャー５５の量を調節するフ
ィ−ダ８５と、フィーダ８５からのチャー５５と不活性
ガス５４とを混合する混合器８６と、不活性ガス５４と
混合されたチャー５５をガス化炉３０のチャーバーナへ
導くチャー搬送ライン８７と、サイクロン８２でチャー
５５等が除かれた生成ガスから硫化水素等を除く精製装
置８８とを有して構成されている。スラグ回収系は、ガ
ス化炉のスラグ冷却貯槽室３１からのスラグを回収する
スラグ回収装置９０を有して構成されている。

【００３０】次に、本実施例の作用について説明する。
粉砕機６０で粉砕された微粉炭５０は、微粉炭輸送ライ
ン６１を経て、石炭常圧ホッパ６２、石炭加圧ホッパ６
３、石炭供給ホッパ６４に充填される。石炭供給ホッパ
６４内の微粉炭５０は、ロータリーフィーダ６５で所定
量排出され、混合器６６内に至り、そこで不活性ガス５
４と混合される。その後、微粉炭５０は、気流輸送ライ
ン６７中を気流輸送されて、分配器６８で各石炭バーナ
３８，３９毎に分配された後、分岐管６９，６９，…を
経て、石炭バーナ３８，３９からガス化炉３０のガス化
室３２内に噴出される。一方、ガス化剤５１は、ガス化
剤圧縮機７１で圧縮された後、ガス化剤供給ライン７２
を経て、上、下段ガス化剤流量制御弁７３，７４で流量
調節され、石炭バーナ３８，３９からガス化炉３０のガ
ス化室３２内に噴出される。なお、このガス化剤５１
は、バーナ３８，３９の出口において始めて微粉炭５０
と接触する。

【００３１】ガス化炉３０のガス化室３２に供給された
微粉炭５０及びガス化剤５１は、ここで反応して、ＣＯ
やＨ₂等から成る可燃性ガスが生成される。ここで、こ
のガスが生成される過程について簡単に説明する。下段
石炭バーナ３８から噴出される微粉炭５０及びガス化剤
５１が反応する下段反応ゾーン３２ａには、このゾーン
３２ａの温度が微粉炭５０中の灰分が溶融する温度以上
の高温になるよう、下段石炭バーナ３８から噴出される
微粉炭５０の量に対して、比較的多い量の酸素が下段バ
ーナ３８から噴出される。このため、微粉炭５０はほぼ
完全燃焼して、ＣＯ₂やＨ₂Ｏが生成される一方で、微粉
炭５０の灰分がスラグとなる。また、上段石炭バーナ３
９から噴出される微粉炭５０及びガス化剤５１が反応す
る上段反応ゾーン３２ｂには、このゾーン３２ｂで活性
チャーが生成されるよう、上段バーナ３９から噴出され
る微粉炭５０の量に対して、比較的少ない量の酸素が上
段バーナ３９から噴出される。この上段反応ゾーン３２
ｂで生成された活性チャーは、下段反応ゾーン３２ａで
生成されたＣＯ₂やＨ₂Ｏと反応して、ＣＯやＨ₂等から
成る可燃性ガスが生成される一方で、活性チャー中の灰
分がスラグとなる。ＣＯやＨ₂等から成る可燃性ガス
は、絞り板４０の絞り開口部４１から廃熱回収室３３に
流れ、そこで、熱回収された後、ガス精製系に送られ
る。

【００３２】ところで、ガス化室３２内では、円筒状の
ガス化室３２の鉛直方向を向く中心軸（仮想の軸）を中
心とした旋回流が形成されているため、前述したよう
に、ガス化室３２の中心部では上昇気流が発生し、ガス
化室３２の側周壁近傍では下降気流が発生する。このた
め、ガス化室３２内で生成されたスラグは、ガス化室３
２の側周壁に沿って落下し、スラグタップ板３４上に堆
積する。スラグタップ板３４上のスラグは、堰３５に形
成されているスラグ流通孔３７，３７…を介して、スラ
グタップ孔３６に流れ込み、ここからスラグ冷却貯槽３
１に落下する。

【００３３】スラグタップ板３４上のスラグは、ガス化
室３２内の特定位置にスラグ飛散抑制翼４２が設けら
れ、本実施例のガス化炉３０の各部の寸法が前述した試
験で得られた条件を下記のように満たしているため、飛
散すること無く、スラグタップ孔３６からスラグ冷却貯
槽３１に落下する。飛散抑制翼直径（ｄ₂）／旋回円径（Ｄ₁）＝115/90＝1.
28≧1.1 飛散抑制翼の設置高さ（ｈ）／ガス化室内径（Ｄ₀）＝4
5/300＝0.15≧0.1 堰直径（ｄ₁)／飛散抑制翼直径（ｄ₂）＝85/115＝0.74
≦1/1.3 スラグ冷却貯槽室３１内には、水が貯えられており、こ
こに落下してきたスラグはこの水で冷却された後、同じ
く水が充填されているスラグ回収装置９０に送られる。

【００３４】ガス化炉３０で生成した可燃性ガスは、精
製系の生成ガスライン８１を経て、サイクロン８２及び
精製装置８８で可燃性ガス中のダストやチャー５５及び
硫化水素等が除去され後、燃料用又は原料用として可燃
性ガス使用設備に供給される。サイクロン８２で集塵さ
れたチャー５５等は、チャー中間ホッパ８３に充填され
た後、チャー供給ホッパ８４に移送される。チャー供給
ホッパ８４内のチャー５５等は、フィーダ８５で所定量
排出され、混合器８６内に至り、そこで不活性ガス５４
と混合される。その後、チャー５５等は、チャー搬送ラ
イン８７を経て、チャーバーナ４９を介してガス化室３
２内に供給される。

【００３５】以上のように、本実施例では、スラグタッ
プ板３４上のスラグが飛散しないので、ガス化室３２の
下流側に有する絞り板４０の開口絞り部４１やサイクロ
ン８２内壁にスラグが付着して、これらが閉塞してしま
うことを防ぐことができる。また、ガス化室３２の上流
側に有するスラグタップ孔３６に、溶融スラグが付着固
化しても、スラグタップバーナ４３で形成される火炎で
溶融することができるので、このスラグタップ孔３６が
閉塞してしまうことも防ぐことができる。従って、本実
施例では、スラグによる各部の閉塞を防止することがで
きるので、石炭ガス化設備を安定運転することができ
る。

【００３６】なお、本実施例において、スラグ飛散抑制
翼４２は円板状のものであるが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、上下方向の流れを遮ることができる
ものであれば、如何なるものでもよい。具体的には、例
えば、図３に示すように、堰３５ａの上部から鉛直上方
に向かうに連れて拡径されているスラグ飛散抑制翼４２
ａであっても、また、図４に示すように、上方が開いて
いる断面Ｖ字型のスラグ飛散抑制翼４２ｂであってもよ
い。但し、これらの場合、試験において求めた前記条件
における飛散抑制翼直径は、径が最も大きい位置での径
を採用し、飛散抑制翼の設置高さは径が最も大きい位置
の高さを採用する。

【００３７】また、以上の実施例では、スラグタップ孔
３６がスラグタップ板３４の中心部に１個しか形成され
ていないが、図５に示すように、スラグタップ板３４ｃ
の中心部にスラグタップ孔３６を形成すると共に、中心
部以外にも幾つかのスラグタップ孔３６ｃ，３６ｃを形
成してた場合でも、スラグ飛散を抑制するという効果に
関しては何ら影響がないのは言うまでもない。また、以
上の実施例では、ガス化室３２の下部にスラグ冷却貯槽
室３１が形成され、ガス化室３２の上部に廃熱回収室３
３が形成されているが、例えば、ガス化室の下部からス
ラグが直接スラグ回収装置に送られ、ガス化室の上部か
ら生成ガスが直接集塵装置に送られるように構成され、
スラグ冷却貯槽室や廃熱回収室がガス化炉に形成されて
いない場合でも、本発明を適用できることは言うまでも
ない。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、ガス化室の底から一定
の高さの位置に上下方向の流れを遮断するスラグ飛散抑
制翼を設けたので、ガス化室内に発生する上昇気流の影
響がガス化室の底では弱まり又は無くなり、ガス化室の
底に堆積したスラグの飛散を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施例の石炭ガス化炉の要
部断面図である。

【図２】図１におけるII−II線断面図である。

【図３】本発明に係る第２の実施例の石炭ガス化炉の要
部断面図である。

【図４】本発明に係る第３の実施例ので石炭ガス化炉の
要部断面図ある。

【図５】本発明に係る第４の実施例の石炭ガス化炉の要
部断面図である。

【図６】本発明に係る一実施例の石炭ガス化設備の系統
図である。

【図７】従来のガス化炉を説明するための説明図であ
る。

【図８】ガス化炉モデルの要部断面図である。

【図９】図８におけIＸ矢視図である。

【図１０】負荷とスラグ飛散率との関係を示すグラフで
ある（スラグ飛散抑制翼無し）。

【図１１】他のガス化炉モデルの要部断面図である。

【図１２】図１０におけるＸII矢視図である。

【図１３】スラグ飛散抑制翼直径とスラグ飛散率との関
係を示すグラフである。

【図１４】スラグ飛散抑制翼の設置高さとスラグ飛散率
との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…石炭ガス化炉、３１…
スラグ冷却貯槽室、３２…ガス化室、３３…廃熱回収
室、３４，３４ｃ…スラグタップ板、３５，３５ａ，３
５ｂ…堰、３６，３６ｃ…スラグタップ孔、３７…スラ
グ流通孔、３８…下段石炭バーナ、３９…上段石炭バー
ナ、４０…絞り板、４２，４２ａ，４２ｂ…スラグ飛散
抑制翼、５０…微粉炭、５１…ガス化剤、６０…粉砕
機、７１…ガス化剤圧縮機、８２…サイクロン、８８…
精製装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉛直方向に伸びる円筒状のガス化室と、該
ガス化室内に旋回流を形成すべく、該ガス化室の円周方
向に沿って石炭及びガス化剤を噴出するように配置され
たバ−ナとを備え、該石炭と該ガス化剤とを該ガス化室
内で反応させて可燃性ガスを生成する一方で、該石炭の
ガス化反応の結果生成されるスラグを該ガス化室の底に
形成されたスラグ排出孔から該ガス化室外に排出する石
炭ガス化炉において、前記ガス化室の底よりも上方で前記バーナよりも下方
で、且つ前記旋回流の中心部の位置に、上下方向の流れ
を遮断して、該ガス化室の底に有するスラグが上方に飛
散するのを抑制するスラグ飛散抑制翼が設けられている
ことを特徴とする石炭ガス化炉。
【請求項２】前記スラグ飛散抑制翼は、鉛直上方からの
投影形状が円形を成し、前記スラグ飛散抑制翼の径は、旋回円（ガス化室内で旋
回流速が速くなる位置における流体の軌跡が示す円）径
の１．１倍以上であることを特徴とする請求項１記載の
石炭ガス化炉。
【請求項３】前記スラグ飛散抑制翼は、前記ガス化室の
底から、円筒状の該ガス化室の内径の０．１倍以上の高
さの位置に設けられていることを特徴とする請求項１又
は２記載の石炭ガス化炉。
【請求項４】前記ガス化室の底の中心部に上方に突出す
るよう円柱状の支柱が設けられ、前記支柱上に前記スラグ飛散抑制翼が設けられ、前記支柱の径は、前記スラグ飛散抑制翼の径の１／１．
３以下であることを特徴とする請求項１、２又は３記載
の石炭ガス化炉。
【請求項５】前記スラグ排出孔から排出された前記スラ
グを冷却し一時的に溜めておく冷却貯槽室が前記ガス化
室の下に形成され、該ガス化室の底は、該ガス化室と該
冷却貯槽室との間を仕切る仕切り板で形成され、該仕切
り板に該スラグ排出孔が形成され、前記スラグ冷却貯槽室側から前記スラグ排出孔に向かっ
て火炎を形成するバーナを備えていることを特徴とする
請求項１、２、３又は４記載の石炭ガス化炉。
【請求項６】前記スラグ飛散抑制翼は、セラミックスで
形成されていることを特徴とする請求項１、２、３、４
又は５記載の石炭ガス化炉。