JPH11279567A - 石炭ガス化設備のチャー冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単でコストの点でも有利な伝熱管方
式のチャー冷却器であって、棚吊りが発生しないチャー
冷却器を提供する。 【解決手段】 石炭及び炭素質原料をガス化するガス化
炉を有する石炭ガス化設備において、固気分離装置によ
って回収したチャーを冷却するために用いるチャー冷却
装置であって、内部に冷媒を通してチャーの冷却を行う
伝熱管を備えたことを特徴とする石炭ガス化設備のチャ
ー冷却装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、石炭等の原料を
加熱して熱分解し、ガス化する石炭ガス化設備に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】石炭ガス化設備とは、微粉石炭などの原
料を加熱して熱分解し、発生したガスをエネルギー源と
して利用するべく回収する設備である。具体的には、例
えばガス化炉の中に原料を装入し、ここに酸素含有ガス
及び高温蒸気を供給して装入された原料を部分的に燃焼
させ、発生した熱により未燃焼の原料を熱分解してガス
化するものである。

【０００３】ここで、上記石炭ガス化設備のガス化効率
を高める技術の一つに、ガス化炉から得られる熱分解ガ
スに含まれるチャーを回収し、回収したチャーを再度ガ
ス化炉に戻してガス化に供するという方法がある。そし
て、例えば特開平５−１５６２６５号公報に記載されて
いるように、ガス化炉から得られる熱分解ガスに含まれ
るチャーをサイクロンによって補集し、再びガス化炉に
酸素・空気等と共に供給する技術が知られている。

【０００４】この技術に基づいた従来の石炭ガス化設備
の一例を図８に示す。この設備は、主としてガス化炉１
と、ガス化炉１に連結された熱分解炉２と、熱分解炉２
の出側に設けられたサイクロン等の固気分離装置６と、
固気分離装置６の固体出側に接続されたチャーホッパー
７とからなっている。ガス化炉１には、バーナー４から
酸素、蒸気等と共にチャーを炉内に供給し、高温の燃焼
ガスを発生させる。

【０００５】次いで、ガス化炉１で発生した高温の燃焼
ガスによって熱分解炉２に装入されている石炭の熱分解
を行う。ここで発生する熱分解ガスはチャーなどを含ん
でいるので、固気分離装置６によって主としてチャーか
らなる固体部分を分離し、チャーホッパー７に回収す
る。固気分離装置６の気体出側からはチャー等の固体を
含まない熱分解ガスを得ることが出来る。一方、チャー
ホッパー７に回収されたチャーは、バーナー４からガス
化炉１に戻されて燃焼ガス発生に供される。

【０００６】一方、特開昭５６−９８２８６号公報に
は、固気分離装置を経たチャー及び反応ガスが有する熱
を回収する技術が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図８に示したような従
来の石炭ガス化設備においては、熱分解ガスに含まれる
チャーを回収し、再度ガス化炉に戻すものであるが、熱
分解炉出側で回収されるチャーは通常１０００℃程度の
高温である。このため、そのままではハンドリング性が
悪く、回収したチャーを再度ガス化炉に戻すまでの設備
が高価のものとなる。

【０００８】このため、回収した高温のチャーを冷却す
ることが必要であるが、熱分解ガスはタールや水分等を
含有していることから、通常の伝熱管式ではタールや水
分の結露によるチャーの付着さらには棚吊りが発生する
といった問題がある。例えばチャーの冷却に、チャーを
流動層状態として冷却を行う流動層冷却器を用いればこ
れらの問題は回避できるが、流動層冷却器を使用すると
装置の大型・複雑化及び高コスト化の点で問題があり、
またサイクロンのような固気分離装置への流動化ガスの
逆流を防ぐ機構を設ける必要もあるため好ましくない。

【０００９】そこで、本発明は、構造が簡単でコストの
点でも有利な伝熱管方式のチャー冷却器であって、棚吊
りが発生しないチャー冷却器を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、以下の通りで
ある。 （１） 石炭及び炭素質原料をガス化するガス化炉を有
する石炭ガス化設備において、固気分離装置によって回
収したチャーを冷却するために用いるチャー冷却装置で
あって、内部に冷媒を通してチャーの冷却を行う伝熱管
を備えたことを特徴とする石炭ガス化設備のチャー冷却
装置。

【００１１】（２） 伝熱管に通す冷媒の温度が、チャ
ーと共にチャー冷却装置内に導かれるガスの水露点以上
又はタール露点以上の温度であることを特徴とする前記
（１）記載の石炭ガス化設備のチャー冷却装置。

【００１２】（３） 伝熱管の上部にスクレーパーを設
けたことを特徴とする前記（１）又は（２）記載の石炭
ガス化設備のチャー冷却装置。

【００１３】（４） 伝熱管が回転自在な構造であるこ
とを特徴とする前記（１）又は（２）記載の石炭ガス化
設備のチャー冷却装置。

【００１４】（５） 伝熱管が前後又は左右に移動可能
な構造であることを特徴とする前記（１）又は（２）記
載の石炭ガス化設備のチャー冷却装置。

【００１５】（６） 伝熱管上部に充填されたチャーの
充填高さを検出するセンサーを備えたことを特徴とする
上記（１）〜（５）のいずれかに記載の石炭ガス化設備
のチャー冷却装置。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、原料から高温燃焼ガスを発生させるガス化炉
と、該高温燃焼ガスにより原料を熱分解ガスとする熱分
解炉と、該熱分解ガスからチャーを分離する固気分離装
置と、固気分離装置により熱分解ガスから分離されたチ
ャーをガス化炉に搬送するチャー搬送系とを備えた石炭
ガス化設備で用いるチャー冷却装置に関する。すなわち
本発明は、固気分離装置により熱分解ガスから分離され
たチャーをチャー搬送系に送る前に冷却する装置に関す
るものである。

【００１７】本発明は石炭ガス化設備において用いられ
るものである。本発明の適用される石炭ガス化設備にお
いて、ガス化に供する原料としては、微粉石炭、チャー
等の炭素質原料が挙げられる。また本発明の適用される
石炭ガス化設備では、熱分解炉出側に固気分離装置を備
え、石炭ガス化の高効率化を図るものである。固気分離
装置としては、例えばサイクロンを用いるとよい。

【００１８】以下、本発明を図面を参照しながら説明す
る。図１は、本発明のチャー冷却装置を適用した石炭ガ
ス化設備の一例を示す概略図である。この石炭ガス化設
備は、主としてガス化炉１と、熱分解炉２と、サイクロ
ン６と、チャー搬送系１２と、チャー冷却装置１０とか
らなっている。このように配置されるチャー冷却装置の
断面図を図２に示す。このチャー冷却装置は、ケーシン
グ１１、伝熱管１４、スクレーパー１５、駆動シリンダ
ー１６からなっている。ここで、ケーシング１１の外か
ら導入された伝熱管１４は、図１に示すようにケーシン
グ１１の中を往復した後に、再びケーシング１１の外へ
と出るように配置されていて、伝熱管１４内部に矢印で
示すように冷媒を通してチャーの冷却を行うものであ
る。すなわち、図２は、図１のチャー冷却装置１０の図
１紙面と垂直な方向からの断面図である。

【００１９】このような構造のチャー冷却装置１０に
は、サイクロン６で熱分解ガスから分離された高温のチ
ャーがケーシング１１の上部から供給され、ケーシング
１１内部に配された伝熱管１４によってチャーの熱を吸
収した後、ケーシング１１の下部に接続されたチャー搬
送系１２にチャーは導かれる。

【００２０】この際、サイクロン６からはチャーと共
に、熱分解ガスも多少流入するので、この熱分解ガスに
含有される水蒸気やタールが伝熱管１４に結露しないよ
うにチャーの冷却を行うことが好ましい。具体的には、
伝熱管１４に通す冷媒の温度を熱分解ガスの水露点以上
又はタール露点以上とするとよい。

【００２１】しかしながら、このようにしても最上段伝
熱管１４にはチャーがブリッジを形成し、その量の増大
によって最終的には棚吊りと称される状態が発生し、チ
ャー冷却装置１０内が目詰まりを起こしたような状態と
なり、チャーの循環が阻害されることがある。そこで、
本発明では、伝熱管１４の上部に設けたスクレーパー１
５を設け、伝熱管１４にブリッジを形成したチャーが棚
吊り状態となる前、もしくは棚吊り状態になった場合
に、伝熱管１４にブリッジを形成したチャーを除去する
ことが可能な構造とした。

【００２２】図３，４はチャー冷却装置１０の断面図で
あって、スクレーパー１５の構造を示したものである。
これらの図に示すように本発明のスクレーパーは、駆動
軸１５−１にスクレーパー本体１５−２を配置したもの
である。スクレーパー本体１５−２は、図２に示すよう
に１本のみ配置してもよいし、図３に示すように複数を
配置するようにしてもよい。このようなスクレーパー１
５はシール部材１７を介してケーシング１１内に挿入さ
れていて、駆動装置１６によって前後（矢印方向）に駆
動することによって、伝熱管１４に附着したチャーを除
去するものである。

【００２３】また、チャー冷却装置１０に発生する棚吊
り状態を防止し、チャーの循環を確保する別の方法とし
て、伝熱管１４を回転自在な構造とすることも有効であ
る。図５（ａ）はこのような構造のチャー冷却装置１０
の一例であって、ケーシング１１を複数の伝熱管１４が
シール部材１６を介して貫通しており、各伝熱管１４は
継手１９を介して入側冷媒ダクト１８−１及び出側冷媒
ダクト１８−２と接続されていて、伝熱管１４の継手１
９より内側の部分は回転自在な構造となっている。そし
て、伝熱管１４の回転自在な部分には、図５（ｂ）に示
すように連結レバー２２を介してレバー２１が接続され
ていて、駆動装置２４によってレバー２１を図５（ｂ）
の矢印方向に動かすことにより、伝熱管１４を回転可能
な構造となっている。

【００２４】この装置を用いてチャーの冷却を行う際に
は、入側冷媒ダクト１８−１から伝熱管１４内に冷媒を
供給して、伝熱管１４を介してチャーの冷却を行い、チ
ャーの熱を奪った冷媒は出側冷媒ダクト１８−２から回
収する。ここで、伝熱管１４にチャーがブリッジを形成
して棚吊りのおそれが生じた場合には、図５（ｂ）に示
すようにレバー２１を駆動して伝熱管１４を回転させ
て、伝熱管１４に附着したチャーを振り落とすようにす
る。

【００２５】さらに、チャー冷却装置１０に発生する棚
吊り状態を防止するためには、伝熱管１４を前後又は左
右に移動可能な構造とすることも有効である。図６はこ
のような構造のチャー冷却装置１０の一例であって、ケ
ーシング１１を複数の伝熱管１４がシール部材１６を介
して貫通しており、各伝熱管１４は入側冷媒ダクト１８
−１及び出側冷媒ダクト１８−２と直接接続されてい
る。そして、入側冷媒ダクト１８−１及び出側冷媒ダク
ト１８−２は連結軸２３に固定されていて、駆動装置２
４によって矢印方向に駆動する構造となっている。入側
冷媒ダクト１８−１及び出側冷媒ダクト１８−２は伝熱
管１４と一体をなしているため、両ダクトを駆動させれ
ば伝熱管１４はケーシング１１内を移動し、チャーの棚
吊り状態を崩すことができる。

【００２６】以上述べたように伝熱管１４を駆動して棚
吊り状態を防止する方法においては、伝熱管１４を振動
させるようにしてもよい。

【００２７】一方、伝熱管１４の上部に充填したチャー
の高さをレベル検出器で監視し、これがブリッジを形成
しない所定の高さを超えないように、チャー冷却装置１
０からのチャー排出量を制御してもよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明のチャー冷却装置を用いれば、後
段に設けるチャー搬送機構の簡略化が図れるため石炭ガ
ス化炉全体での簡略・低コスト化が実現できる。しか
も、本発明によるチャー冷却装置は伝熱管方式をとって
いるので構造が簡単で、かつコストの点でも有利であ
り、しかも装置内部に棚吊りが発生することもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のチャー冷却装置を適用した石炭ガス化
設備の一例を示す概略図である。

【図２】本発明のチャー冷却装置の断面図である。

【図３】本発明のチャー冷却装置の断面図である。

【図４】本発明のチャー冷却装置の断面図である。

【図５】（ａ）回転自在な伝熱管を備えたチャー冷却装
置の一例を示す図面である。（ｂ）伝熱管を回転させる
機構を示す図面である。

【図６】伝熱管を前後に移動可能な構造としたチャー冷
却装置の一例を示す図面である。

【図７】本発明におけるレベル検出器の配置に関する説
明図である。

【図８】従来の石炭ガス化設備を示す概略図である。

【符号の説明】

１ ガス化炉 ２ 熱分解炉 ３ スラグポット ４ バーナー ５ 石炭装入口 ６ 固気分離装置 ７ チャーホッパー ８ スラグタップ １０ チャー冷却装置 １１ ケーシング １２ チャー搬送系 １３ ガス搬出 １４ 伝熱管 １５ スクレーパー １５−１ 駆動軸 １５−２ スクレーパー １６ 駆動装置 １７ シール部材 １８−１ 入側冷媒ダクト １８−２ 出側冷媒ダクト １９ 継手 ２０ 駆動装置 ２１ レバー ２２ 連結レバー ２３ 連結軸 ２４ 駆動装置 ２５ レベル検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000002118 住友金属工業株式会社 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 (71)出願人 000004123 日本鋼管株式会社 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 (72)発明者 江頭 達彦 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社エンジニアリング事業本 部内 (72)発明者 藤川 淳 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社エンジニアリング事業本 部内 (72)発明者 増井 政樹 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 新 日本製鐵株式会社エンジニアリング事業本 部内 (72)発明者 小水流 広行 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 石炭及び炭素質原料をガス化するガス化
   炉を有する石炭ガス化設備において、固気分離装置によ
   って回収したチャーを冷却するために用いるチャー冷却
   装置であって、内部に冷媒を通してチャーの冷却を行う
   伝熱管を備えたことを特徴とする石炭ガス化設備のチャ
   ー冷却装置。
2. 【請求項２】 伝熱管に通す冷媒の温度が、チャーと共
   にチャー冷却装置内に導かれるガスの水露点以上又はタ
   ール露点以上の温度であることを特徴とする請求項１記
   載の石炭ガス化設備のチャー冷却装置。
3. 【請求項３】 伝熱管の上部にスクレーパーを設けたこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の石炭ガス化設備の
   チャー冷却装置。
4. 【請求項４】 伝熱管が回転自在な構造であることを特
   徴とする請求項１又は２記載の石炭ガス化設備のチャー
   冷却装置。
5. 【請求項５】 伝熱管が前後又は左右に移動可能な構造
   であることを特徴とする請求項１又は２記載の石炭ガス
   化設備のチャー冷却装置。
6. 【請求項６】 伝熱管上部に充填されたチャーの充填高
   さを検出するセンサーを備えたことを特徴とする請求項
   １〜５のいずれか１項記載の石炭ガス化設備のチャー冷
   却装置。