JPS60173092A - 石炭ガス化炉 - Google Patents
石炭ガス化炉Info
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- JPS60173092A JPS60173092A JP2855284A JP2855284A JPS60173092A JP S60173092 A JPS60173092 A JP S60173092A JP 2855284 A JP2855284 A JP 2855284A JP 2855284 A JP2855284 A JP 2855284A JP S60173092 A JPS60173092 A JP S60173092A
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- gasifier
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は噴流層の石炭ガス化炉の改良に関する。
石炭ガス化炉には固定層、流動層、噴流層などの各方式
があり、夫々開発が進められている。ガス化炉としては
、(a)ガス化効率が高い、(b)運転制御が容易、(
C)公害性物質を出さない、(d)ガス化炉14当シの
石炭処理能力が大きい、(e)各種石炭が処理できる、
(f)信頼性が高く長寿命である等の性能が要求される
。噴流層方式は他方に比べこれらを総合的に満足できる
可能性の高すものである。
があり、夫々開発が進められている。ガス化炉としては
、(a)ガス化効率が高い、(b)運転制御が容易、(
C)公害性物質を出さない、(d)ガス化炉14当シの
石炭処理能力が大きい、(e)各種石炭が処理できる、
(f)信頼性が高く長寿命である等の性能が要求される
。噴流層方式は他方に比べこれらを総合的に満足できる
可能性の高すものである。
噴流層方式では、石炭を通常11001t以下の微粉炭
になし、この微粉炭をバーナにょ)ガス化炉に供給し、
ガス化剤(酸素、空気、スチーム等)によって石炭灰の
溶融温度以上で反応させるもので、主に次の式で表わさ
れる反応にょシ、水素と一酸化炭素に富むガスが得られ
る。
になし、この微粉炭をバーナにょ)ガス化炉に供給し、
ガス化剤(酸素、空気、スチーム等)によって石炭灰の
溶融温度以上で反応させるもので、主に次の式で表わさ
れる反応にょシ、水素と一酸化炭素に富むガスが得られ
る。
石炭”チャ(C,H) 、 Hz 、 Co、 CH4
・”(1)C十O□→COz 叫・・・・・(2)C+
COx →2 co −−=(6)C+H20−CO+
Hz −−−(7)噴流層ガス化炉には前記(a)〜(
f)を目的として様様な形式が存在するが、これらは(
I)反応形態、<ff)バーナ配置、(■)全体炉構造
の点から以下のように分類できる。
・”(1)C十O□→COz 叫・・・・・(2)C+
COx →2 co −−=(6)C+H20−CO+
Hz −−−(7)噴流層ガス化炉には前記(a)〜(
f)を目的として様様な形式が存在するが、これらは(
I)反応形態、<ff)バーナ配置、(■)全体炉構造
の点から以下のように分類できる。
(I) 反応形態
(1)1段反応型・・・ガス化剤と微粉炭を一定の混合
比αの元で反応させる。例えば「’][’exacm法
(特開昭56−110793号公報)」、「ボリデン・
アクチェボラーグ法(特開昭57−200492号公報
)」、rshell法」、「東洋高圧法(特公昭36−
23714号公報)」 (2) 2段反応型・・・ガス化剤と微粉炭の混合比α
が異なる2つ以上の反応領域を形成させる。
比αの元で反応させる。例えば「’][’exacm法
(特開昭56−110793号公報)」、「ボリデン・
アクチェボラーグ法(特開昭57−200492号公報
)」、rshell法」、「東洋高圧法(特公昭36−
23714号公報)」 (2) 2段反応型・・・ガス化剤と微粉炭の混合比α
が異なる2つ以上の反応領域を形成させる。
例えばrC−E法(%開開54−32508号公報r−
J または、前記α)式で示される石炭熱分解反応(ガス化
剤を使用しない)と(3)式で代表される部分酸化反応
を併発させる。例えばrBt−Gas法」 (旧 バーナ配置 (1) 単一バーナ型・・・ガス化炉に石炭バーナを1
本垂直下向きまたは上向きに配置する。例えば「Tex
aco法」 (2)複数バーナ対向型・・・複数のバーナを水平に対
向させる。例えばl’−8hell法」(3)複数バー
ナ旋回型・・・複数のバーナを同一平面上で円周方向に
向けて配置し、バーナ火炎をガス化炉内で旋回させる。
J または、前記α)式で示される石炭熱分解反応(ガス化
剤を使用しない)と(3)式で代表される部分酸化反応
を併発させる。例えばrBt−Gas法」 (旧 バーナ配置 (1) 単一バーナ型・・・ガス化炉に石炭バーナを1
本垂直下向きまたは上向きに配置する。例えば「Tex
aco法」 (2)複数バーナ対向型・・・複数のバーナを水平に対
向させる。例えばl’−8hell法」(3)複数バー
ナ旋回型・・・複数のバーナを同一平面上で円周方向に
向けて配置し、バーナ火炎をガス化炉内で旋回させる。
例えば「C−E法」、「ボリデン・アクチェボラグ法」
、「東洋高圧法」 (III) 全体炉構造 (1)単一炉室型・・・(I)の反応を1つの炉室で行
う。例えば「Texaco法」 (2)複数炉室型・・・(I)の反応を、絞シ形状や仕
切り物により区分された2つ以上の炉室で行う。例えば
1−C−E法」、「Bi −Gas法−1ガス化方式は
以上のように分類できるが、代表的なガス化炉は次のよ
うな組合せで構成される。
、「東洋高圧法」 (III) 全体炉構造 (1)単一炉室型・・・(I)の反応を1つの炉室で行
う。例えば「Texaco法」 (2)複数炉室型・・・(I)の反応を、絞シ形状や仕
切り物により区分された2つ以上の炉室で行う。例えば
1−C−E法」、「Bi −Gas法−1ガス化方式は
以上のように分類できるが、代表的なガス化炉は次のよ
うな組合せで構成される。
■ 1段反応/単一バーナ/単一炉室
(B) 1段反応/複数対向バーナ/単一炉室01段反
応/複数旋回バーナ/単一炉室(ハ) 2段反応/複数
旋回バーナ/複数炉室これら各構成は、夫々特長があシ
、まず上記囚は炉構造が単純で運転制御が容易であるが
、大容量化に制約がある仁と、適用炭種、運転操作範囲
に制限がある等の問題点を有している。
応/複数旋回バーナ/単一炉室(ハ) 2段反応/複数
旋回バーナ/複数炉室これら各構成は、夫々特長があシ
、まず上記囚は炉構造が単純で運転制御が容易であるが
、大容量化に制約がある仁と、適用炭種、運転操作範囲
に制限がある等の問題点を有している。
次に■は、バーナの対向配置によって火炎同志を衝突さ
せ、この衝突によシ高温火炎からガス化炉壁の損傷を防
止し、また、比較的コンパクトで石炭処理量を増やせる
構造であるが、構造が複雑になシ易く、大型化に問題が
ある。
せ、この衝突によシ高温火炎からガス化炉壁の損傷を防
止し、また、比較的コンパクトで石炭処理量を増やせる
構造であるが、構造が複雑になシ易く、大型化に問題が
ある。
更にCは、遠心力による旋回運動によシ石炭粒子の滞留
時間を延ばすことができ、また、溶融灰を炉壁に付着さ
せ易いので、石炭灰をフライアッシュでなくスラグとし
て回収できる量を増大できる利点がある。ただし、旋回
力を強めるKは円周方向角度を大きくすればよいが、大
きくし過ぎると火炎が直接炉壁に当り炉材を損傷し易い
。このためバーナの角度や本数に制約条件が存在し、運
転操作範囲が狭まい。
時間を延ばすことができ、また、溶融灰を炉壁に付着さ
せ易いので、石炭灰をフライアッシュでなくスラグとし
て回収できる量を増大できる利点がある。ただし、旋回
力を強めるKは円周方向角度を大きくすればよいが、大
きくし過ぎると火炎が直接炉壁に当り炉材を損傷し易い
。このためバーナの角度や本数に制約条件が存在し、運
転操作範囲が狭まい。
以上はいずれも1段反応型の方式であるが、これらに共
通した問題点としては、適用炭種や適正操作範囲が比較
的狭まく、巾広い条件にわたって高いガス化効率を維持
するのが困難なことである。
通した問題点としては、適用炭種や適正操作範囲が比較
的狭まく、巾広い条件にわたって高いガス化効率を維持
するのが困難なことである。
前記「ボリデン・アクチェボ2−グ法」、「東洋高圧法
」では、石炭とガス化剤を旋回させて噴出するバーナの
他に、このバーナとは異なる場所からガス化剤のみを噴
出するバーナを設け、溶融スラグの流れ及び排出を改善
して安定運転操作範囲を広げようとしているが、2次的
なガス化剤の供給は、高温な炉内温度となるため熱損失
割合が増大する。また、2次的に供給されたガス化剤は
、主に生成した可燃性ガスと反応し易いため、石炭また
は未反応カーボン粒子と積極的に反応しない。
」では、石炭とガス化剤を旋回させて噴出するバーナの
他に、このバーナとは異なる場所からガス化剤のみを噴
出するバーナを設け、溶融スラグの流れ及び排出を改善
して安定運転操作範囲を広げようとしているが、2次的
なガス化剤の供給は、高温な炉内温度となるため熱損失
割合が増大する。また、2次的に供給されたガス化剤は
、主に生成した可燃性ガスと反応し易いため、石炭また
は未反応カーボン粒子と積極的に反応しない。
したがって、2次的なガス化剤の供給は高温化に一般的
に噴流層ガス化炉では、ガス化効率に最も強く影響する
因子は前述したガス化剤の供給量(Kg)と石炭の供給
量(〜)の比αである。一定の炉形状及びαが定まれば
、ガス化効率、生成ガ蛎功フ組成及びガス化炉温度がほ
ぼ決定される。
に噴流層ガス化炉では、ガス化効率に最も強く影響する
因子は前述したガス化剤の供給量(Kg)と石炭の供給
量(〜)の比αである。一定の炉形状及びαが定まれば
、ガス化効率、生成ガ蛎功フ組成及びガス化炉温度がほ
ぼ決定される。
ガス化炉は目標とするガス化効率、ガス化温度を得られ
るようαを定めて運転をするので炭種や操作条件はある
程度限定される。これらの問題点を軽減しようと考えら
れたのが2段反応型である。
るようαを定めて運転をするので炭種や操作条件はある
程度限定される。これらの問題点を軽減しようと考えら
れたのが2段反応型である。
即ちO)は、2つ以上のαを選び、別の反応室で夫々の
αで反応させる。これは(ト)〜(Qに比べ炭種。
αで反応させる。これは(ト)〜(Qに比べ炭種。
操作範囲に対する自由度が高い。しかし、通常αの大き
い反応領域では、ガス化効率も高く高温が得られるが、
αの低い反応領域ではガス化効率が低く、未反応カーボ
ンを含む粒子(チャー)が残り、生成ガスとともにガス
化炉から飛び出す。そこで、チャーを回収し再びガス化
炉のαの高い領域に戻しガス化することが必要である。
い反応領域では、ガス化効率も高く高温が得られるが、
αの低い反応領域ではガス化効率が低く、未反応カーボ
ンを含む粒子(チャー)が残り、生成ガスとともにガス
化炉から飛び出す。そこで、チャーを回収し再びガス化
炉のαの高い領域に戻しガス化することが必要である。
このようなチャー循環方式は、そのためのホッパー、パ
ルプ、フィーダ、チャー流量検出器等の付加設備が必要
でおシ、装置、構造及び運転を複雑にし易い。
ルプ、フィーダ、チャー流量検出器等の付加設備が必要
でおシ、装置、構造及び運転を複雑にし易い。
このように、噴流層ガス化の従来技術においては、ガス
化効率あるいは運転性・信頼性のいずれか一方が悪くな
り、上述した(a)乃至(f)すべてを満足するまでに
至っていない。
化効率あるいは運転性・信頼性のいずれか一方が悪くな
り、上述した(a)乃至(f)すべてを満足するまでに
至っていない。
本発明は上記事情1c鑑みなされたもので、ガス化効率
の向上を図ると共に運転制御が容易で信頼性の高いガス
化炉を得ることを目的とするものである。
の向上を図ると共に運転制御が容易で信頼性の高いガス
化炉を得ることを目的とするものである。
即ち、本発明の特徴とするところは、ガス化室上部にこ
のガス化室の水平断面積より小径のガス取出口を設ける
と共忙底部にはスラグ取出口を設けた石炭ガス化炉にお
いて、石炭とガス化剤の混合流体を旋回させて噴出する
バーナをガス化室高さ方向に少なくとも2段に配置し、
前記バーナ中また下段のバーナはガス化室高さ方向の−
よシ下方に夫々設け、かつ石炭に対するガス化剤の割合
を上段のバーナより下段のバーナを多くした石炭ガス化
炉にある。
のガス化室の水平断面積より小径のガス取出口を設ける
と共忙底部にはスラグ取出口を設けた石炭ガス化炉にお
いて、石炭とガス化剤の混合流体を旋回させて噴出する
バーナをガス化室高さ方向に少なくとも2段に配置し、
前記バーナ中また下段のバーナはガス化室高さ方向の−
よシ下方に夫々設け、かつ石炭に対するガス化剤の割合
を上段のバーナより下段のバーナを多くした石炭ガス化
炉にある。
本発明は前記囚〜■のいずれにも属さないもので、いわ
ば (ト) 2段反応/複数旋回バーナ/単一炉室と言える
ものでめる。本発明は、単一炉案内で2段反応を併発さ
せるため、0よ)構造が単純な上、熱の利用が有効にで
きガス化効率も向上させやすい。
ば (ト) 2段反応/複数旋回バーナ/単一炉室と言える
ものでめる。本発明は、単一炉案内で2段反応を併発さ
せるため、0よ)構造が単純な上、熱の利用が有効にで
きガス化効率も向上させやすい。
この炉では、上部で(1)又は(3)式の反応、下部で
(2)、(3)式の反応をさせる。上部では酸素量を少
なくし反応性に畳むチャーを生成し、下部では酸素量を
多くして極めて単時間に反応させると共に(02,Hi
Oに富むガスを発生する)、石炭を分配しない場合に比
べ反応過程で生成するチャーの反応性が向上でき、前記
(6)、 (7)の反応が早く進む。この方式は一旦石
炭を分配して反応させた後、再びチャーとC(h 、
H=Oなどの生成ガスを効率よく接触させるところに特
徴がある。
(2)、(3)式の反応をさせる。上部では酸素量を少
なくし反応性に畳むチャーを生成し、下部では酸素量を
多くして極めて単時間に反応させると共に(02,Hi
Oに富むガスを発生する)、石炭を分配しない場合に比
べ反応過程で生成するチャーの反応性が向上でき、前記
(6)、 (7)の反応が早く進む。この方式は一旦石
炭を分配して反応させた後、再びチャーとC(h 、
H=Oなどの生成ガスを効率よく接触させるところに特
徴がある。
以下この内容について詳細に述べる。
まず絞シ構造のガス化炉において、石炭を分配しないで
ガス化した場合と、分配してガス化した場合の差につい
て述べる。
ガス化した場合と、分配してガス化した場合の差につい
て述べる。
石炭を分配しないでガス化した場合(1つのαでガス化
する)でも1段反応型と2段反応型では基本的には前述
したような差が存在するが、更に本質的に次の点が異な
ることが明らかとなった。
する)でも1段反応型と2段反応型では基本的には前述
したような差が存在するが、更に本質的に次の点が異な
ることが明らかとなった。
石炭を分配せず1つのαでガス化した場合、石炭粒子に
着目して反応過程を追求すると、まず、石炭は高温のガ
ス化室に飛び込み、熱分解されると共にチャーが生成す
る。熱分解ガスは酸素と反応し燃焼によシチャーの温度
が高くなり、ついに着火してチャーのガス化が始まる。
着目して反応過程を追求すると、まず、石炭は高温のガ
ス化室に飛び込み、熱分解されると共にチャーが生成す
る。熱分解ガスは酸素と反応し燃焼によシチャーの温度
が高くなり、ついに着火してチャーのガス化が始まる。
チャーは最初酸素により主に(2)、(4)式の反応で
ガス化し、この間チャー自身の温度も上昇する。酸素が
消費しつくされると、チャーは(2)、 (4)式で生
成したガスと主に(6)、 (7)式の反応でガス化し
、H2、COが生成する。この過程では、酸素による(
2)、(4)式の反応は極めて早いので、ガス化速度は
(6)、 (7)式の反応速度が支配的となる。したが
って、(6)、 (7)式の反応速度をいかに速くする
かがガス化効率を向上する点で重要である。この場合、
チャーの物性が反応速度に大きく影響する。
ガス化し、この間チャー自身の温度も上昇する。酸素が
消費しつくされると、チャーは(2)、 (4)式で生
成したガスと主に(6)、 (7)式の反応でガス化し
、H2、COが生成する。この過程では、酸素による(
2)、(4)式の反応は極めて早いので、ガス化速度は
(6)、 (7)式の反応速度が支配的となる。したが
って、(6)、 (7)式の反応速度をいかに速くする
かがガス化効率を向上する点で重要である。この場合、
チャーの物性が反応速度に大きく影響する。
すなわち、チャーの燃焼によシ、チャーの温度が上昇し
、ついには灰が溶融する温度に達すると、チャーが緻密
となシ、ガスが粒子内に拡散する速度が遅くなシ、反応
に時間がかかる。すなわち、反応性の低下が起る。した
がって未反応のカーボンが残ったままチャーはガス化炉
を飛び出すことになる。1段反応では、熱分解→チャー
の燃焼→チャーの昇温→チャーのガス化→チャー反応性
の低下の反応過程を避は得す、ガス化効率を上げにくい
。
、ついには灰が溶融する温度に達すると、チャーが緻密
となシ、ガスが粒子内に拡散する速度が遅くなシ、反応
に時間がかかる。すなわち、反応性の低下が起る。した
がって未反応のカーボンが残ったままチャーはガス化炉
を飛び出すことになる。1段反応では、熱分解→チャー
の燃焼→チャーの昇温→チャーのガス化→チャー反応性
の低下の反応過程を避は得す、ガス化効率を上げにくい
。
これに対して、石炭を分割して異なるαでガス化すると
つぎのような過程で反応が進行する。
つぎのような過程で反応が進行する。
まず上段では小さいαでガス化するが、この場合、反応
過程にあるチャーは酸素量が少ないため未反応のカーボ
ンはあるが、粒子自身の温度は、灰の溶融温度まで到達
せず、かつチャーの表面官能基が発達しているので、反
応性にとむ。
過程にあるチャーは酸素量が少ないため未反応のカーボ
ンはあるが、粒子自身の温度は、灰の溶融温度まで到達
せず、かつチャーの表面官能基が発達しているので、反
応性にとむ。
一方、下段では大きいαでガス化するので、チャーは緻
密になるが、酸素量が多いため、粒子内へのガス拡散速
度は低下しない。したがって下段へ供給された石炭は完
全にガス化される。ここで生成したCO□、H2Oに富
むガスと上段で生成した反応性に富むチャーが接触し、
(6)、 (7)式の反応は前記1段反応型より速く進
む。チャー中の灰は最終的には溶融するが大部分はガス
化しておシ、その後溶けるので、前述した1段反応型の
ようにカーボンを残したままガス化炉を飛び出るような
ことはない。
密になるが、酸素量が多いため、粒子内へのガス拡散速
度は低下しない。したがって下段へ供給された石炭は完
全にガス化される。ここで生成したCO□、H2Oに富
むガスと上段で生成した反応性に富むチャーが接触し、
(6)、 (7)式の反応は前記1段反応型より速く進
む。チャー中の灰は最終的には溶融するが大部分はガス
化しておシ、その後溶けるので、前述した1段反応型の
ようにカーボンを残したままガス化炉を飛び出るような
ことはない。
上段と下段の反応を総合した結果として、2段反応型は
1段反応型よシ反応は速く、ガス化効率を向上させやす
い。
1段反応型よシ反応は速く、ガス化効率を向上させやす
い。
2段反応型で重要なことは、上段で生成したチャーと、
下段で生成した高温ガスとを充分接触させることであり
、かつ、どちらかといえば、上段へ供給した石炭の滞留
時間を長くすることである。
下段で生成した高温ガスとを充分接触させることであり
、かつ、どちらかといえば、上段へ供給した石炭の滞留
時間を長くすることである。
このためにはガス化炉の内における粒子の流れを調べる
必要がある。
必要がある。
次に2段反応型におけるガス化炉内における粒子、及び
ガスの流れについて説明する。
ガスの流れについて説明する。
第1図及び第2図(a)、 (b)は□流れ試験に用い
たモデル炉の一例である。101が透明樹脂製のモデル
炉、102が上部バーナ、103が下部バーナで各4本
とシつけである。各バーナに空気104を流し、同時に
上部又は下部の1本のバーナに少量の石炭をパルス的に
投入し、モデルガス化炉101出口へ到達する時間をダ
ストモニタ2で測定した。第1図はガス取出口の直径d
oとガス化炉径りの比(以後絞シ比と称す)が等しく、
上部バーナ102の内接円直径(以下旋回円径と称すと
下部バーナ103旋回円径が等しい場合(以下同径旋回
円型と称す)、第2図(a)は同径旋回円型において、
ガス取出口径をガス化室径に比べて小さくした絞シ10
5を入れ絞シ比do/D〈1にした場合(以下絞り同径
旋回円型と称す)、第2図6)はガス取出口に絞り10
5を入れ、絞シ比d o / D (1にして上部バー
ナ102と下部バ−す103の旋回円径を変えた場合(
以下絞シ異径旋回円型と称す)である。
たモデル炉の一例である。101が透明樹脂製のモデル
炉、102が上部バーナ、103が下部バーナで各4本
とシつけである。各バーナに空気104を流し、同時に
上部又は下部の1本のバーナに少量の石炭をパルス的に
投入し、モデルガス化炉101出口へ到達する時間をダ
ストモニタ2で測定した。第1図はガス取出口の直径d
oとガス化炉径りの比(以後絞シ比と称す)が等しく、
上部バーナ102の内接円直径(以下旋回円径と称すと
下部バーナ103旋回円径が等しい場合(以下同径旋回
円型と称す)、第2図(a)は同径旋回円型において、
ガス取出口径をガス化室径に比べて小さくした絞シ10
5を入れ絞シ比do/D〈1にした場合(以下絞り同径
旋回円型と称す)、第2図6)はガス取出口に絞り10
5を入れ、絞シ比d o / D (1にして上部バー
ナ102と下部バ−す103の旋回円径を変えた場合(
以下絞シ異径旋回円型と称す)である。
第3図は、常温空気を流した上記モデル炉において、上
部バーナ102から供給した石炭粒子の炉内滞留時間に
及ぼす、炉構造の影響を示したもので、横軸が絞り比、
縦軸が粒子滞留時間θSである。図から明らかなように
、絞りを入れたほどθ1が長くなる。また同じ絞り比な
ら異径旋回円径はどθ8は長くなる。第4図は、絞り構
造異径にした時の石炭粒子の流れを示したものであるが
、上部バーナ102から供給された石炭が、下降し々が
ら旋回しく下降旋回流106の形成)、あるところで反
転して、上部から排出していく様子がわかる。絞シ異径
型の炉がθ8を長くするのけ、この下降旋回流が顕著に
形成するからである。下降旋回流は以下の原理で形成す
る。
部バーナ102から供給した石炭粒子の炉内滞留時間に
及ぼす、炉構造の影響を示したもので、横軸が絞り比、
縦軸が粒子滞留時間θSである。図から明らかなように
、絞りを入れたほどθ1が長くなる。また同じ絞り比な
ら異径旋回円径はどθ8は長くなる。第4図は、絞り構
造異径にした時の石炭粒子の流れを示したものであるが
、上部バーナ102から供給された石炭が、下降し々が
ら旋回しく下降旋回流106の形成)、あるところで反
転して、上部から排出していく様子がわかる。絞シ異径
型の炉がθ8を長くするのけ、この下降旋回流が顕著に
形成するからである。下降旋回流は以下の原理で形成す
る。
噴流層ガス化炉内では、粒子の動きはガスの流れに支配
されやすい。一方、ガスの流れは圧力Pの分布によって
決まる。ガス化炉内で旋回流が形成されると渦運動によ
り半径r方向の圧力分布は円周方向速度分布V、によっ
て定まシ、l δPI : ’V、+1 ・・・・・・・・・・・・(8)ρ
δr 凡 但し、 ρ:ガス密度 R:ガス化炉半径 P;圧力 と表わされる。第5図はモデル炉101内の流速分布の
一例である。ガス流速は軸方向2円周方向及び半径方向
の各分速度のベクトル和で表わせる。
されやすい。一方、ガスの流れは圧力Pの分布によって
決まる。ガス化炉内で旋回流が形成されると渦運動によ
り半径r方向の圧力分布は円周方向速度分布V、によっ
て定まシ、l δPI : ’V、+1 ・・・・・・・・・・・・(8)ρ
δr 凡 但し、 ρ:ガス密度 R:ガス化炉半径 P;圧力 と表わされる。第5図はモデル炉101内の流速分布の
一例である。ガス流速は軸方向2円周方向及び半径方向
の各分速度のベクトル和で表わせる。
図には半径方向を除いて示した。このうち渦流れの特徴
である円周方向速度V、の半径方向の分布状態を第6図
に示した。ここで最も重要なことはV、はr!=i旋回
円径で最大となハ壁と中心゛で0となることである。つ
まり、バーナからの吹出し条件が一定ならバーナ旋回円
径によっである程度V、の半径方向分布が定まる。そし
て、(8)式の関係から半径方向の圧力分布も定まり、
■θが最大となるバーナ旋回円径付近で圧力勾配が最大
となる。
である円周方向速度V、の半径方向の分布状態を第6図
に示した。ここで最も重要なことはV、はr!=i旋回
円径で最大となハ壁と中心゛で0となることである。つ
まり、バーナからの吹出し条件が一定ならバーナ旋回円
径によっである程度V、の半径方向分布が定まる。そし
て、(8)式の関係から半径方向の圧力分布も定まり、
■θが最大となるバーナ旋回円径付近で圧力勾配が最大
となる。
一方、高さ方向のガス流れを明らかにするため高さ方向
の圧力分布を調べた。第7図はモデル炉101内の圧力
分布の一例を示したものである。
の圧力分布を調べた。第7図はモデル炉101内の圧力
分布の一例を示したものである。
高さが異なる2個所の圧力分布を比較するため、下部と
上部の圧力の差を計算し第8図(a)、 (b)に示す
。第8図(a)は絞シ同径旋回円型、第8図(b)は絞
シ異径旋回円型の場合である。第8図(a)ではすべて
の半径にわたシ下部と上部の圧力差は常に正となる。す
なわち下部の圧力が上部より高いのでガスは常に下部か
ら上部に流れる。一方、第8図(b)では中心と壁側で
負の値を示す、すなわち上部よシ下部の圧力が低いこと
を示している。このことから、第8図(a)ではモデル
炉101内は常に上昇流が形成され、第8図(b)では
一部下降流が形成されるのである。したがって、石炭粒
子の下降流れを積極的に形成するには第8図(b)の圧
力分布が好ましい。
上部の圧力の差を計算し第8図(a)、 (b)に示す
。第8図(a)は絞シ同径旋回円型、第8図(b)は絞
シ異径旋回円型の場合である。第8図(a)ではすべて
の半径にわたシ下部と上部の圧力差は常に正となる。す
なわち下部の圧力が上部より高いのでガスは常に下部か
ら上部に流れる。一方、第8図(b)では中心と壁側で
負の値を示す、すなわち上部よシ下部の圧力が低いこと
を示している。このことから、第8図(a)ではモデル
炉101内は常に上昇流が形成され、第8図(b)では
一部下降流が形成されるのである。したがって、石炭粒
子の下降流れを積極的に形成するには第8図(b)の圧
力分布が好ましい。
高さ方向の圧力差を一部正、一部員とするためには、第
8図(b)の圧力分布のように、上部と下部で、分布曲
線を交差させる(番と分が交わる)必要がある。第8図
(a)のように交差させないと、必ず正になり下降流は
形成できない。前述したように、ある高さにおける圧力
分布は円周方向速度分布によって決まシ、円周方向速度
分布はバーナの旋回円径に支配される。したがって上部
と下部の旋回円径を変えることによシ上部と下部で交差
するような圧力分布曲線が得やすくなシ、下降旋回流が
形成させやすい。
8図(b)の圧力分布のように、上部と下部で、分布曲
線を交差させる(番と分が交わる)必要がある。第8図
(a)のように交差させないと、必ず正になり下降流は
形成できない。前述したように、ある高さにおける圧力
分布は円周方向速度分布によって決まシ、円周方向速度
分布はバーナの旋回円径に支配される。したがって上部
と下部の旋回円径を変えることによシ上部と下部で交差
するような圧力分布曲線が得やすくなシ、下降旋回流が
形成させやすい。
以上の原理によシ、絞夛同径旋回円屋より絞シ異径旋回
円型にすると、上部バーナ姉供給した石炭が下降流に伴
われて、ガス化炉の下部に移動した後、炉を飛び出そう
とするので、ガスと充分接触しつつ滞留時間が更に長く
できる。
円型にすると、上部バーナ姉供給した石炭が下降流に伴
われて、ガス化炉の下部に移動した後、炉を飛び出そう
とするので、ガスと充分接触しつつ滞留時間が更に長く
できる。
以下本発明の一実施例を図面によって説明する。
まず、第9図及び第10図を用いて本発明の詳細な説明
する。第9図はガス化炉の概念図であシ、第1θ図は第
9図ガス化炉内の温度分布と燃焼及びガス化反応を示し
た図である。ガス化室8の上部にはこのガス化室8の水
平断面積よシ小径のガス取出口2を設けると共に底部に
もガス取出口2と同様小径のスラグ取出口11が設けら
れ、ガス化室8の上方と下方に石炭とガス化剤の混合流
体を旋回して噴出するバーナ7.9が設けられている。
する。第9図はガス化炉の概念図であシ、第1θ図は第
9図ガス化炉内の温度分布と燃焼及びガス化反応を示し
た図である。ガス化室8の上部にはこのガス化室8の水
平断面積よシ小径のガス取出口2を設けると共に底部に
もガス取出口2と同様小径のスラグ取出口11が設けら
れ、ガス化室8の上方と下方に石炭とガス化剤の混合流
体を旋回して噴出するバーナ7.9が設けられている。
ガス化室8上方の上段バーナ7から噴出される混合流体
の旋回円径は、ガス化室8下向の下段バーナ9から噴出
される混合流体の旋回円径よシも大きく形成されている
。また、石炭に対するガス化剤の割合は、上段バーナ7
よシ下段バーナ9が多くなっている。したがってガス化
炉の上方ではチャーが生成され、下方ではCOx 、
HzOK富むガスが発生する。上方で生成されたチャー
は下降流旋回流に伴われ下方に移動する。このチャーは
、石炭を酸素量が少ない条件でガス化するため極めて多
孔質にな夛、反応性に富む。酸素量を増すと石炭の粒子
自身の温度が高くなシ、灰が溶融するので緻密となシ反
応性が低下する。更に酸素量を増すと反応性が低下して
もガス化剤が多いため単時間に反応が完了するが、H2
、CQよシC02、HzO’l生成量が多く、ガス発熱
量が低下する。したがって上段バーナ7では石炭の反応
初期に灰が浴融しない程度のガス化剤の量でガス化し、
活性なチャーを生成する必要がある。このチャーは下段
バーナ9で生成された高温のC02。
の旋回円径は、ガス化室8下向の下段バーナ9から噴出
される混合流体の旋回円径よシも大きく形成されている
。また、石炭に対するガス化剤の割合は、上段バーナ7
よシ下段バーナ9が多くなっている。したがってガス化
炉の上方ではチャーが生成され、下方ではCOx 、
HzOK富むガスが発生する。上方で生成されたチャー
は下降流旋回流に伴われ下方に移動する。このチャーは
、石炭を酸素量が少ない条件でガス化するため極めて多
孔質にな夛、反応性に富む。酸素量を増すと石炭の粒子
自身の温度が高くなシ、灰が溶融するので緻密となシ反
応性が低下する。更に酸素量を増すと反応性が低下して
もガス化剤が多いため単時間に反応が完了するが、H2
、CQよシC02、HzO’l生成量が多く、ガス発熱
量が低下する。したがって上段バーナ7では石炭の反応
初期に灰が浴融しない程度のガス化剤の量でガス化し、
活性なチャーを生成する必要がある。このチャーは下段
バーナ9で生成された高温のC02。
H2Oに富むガスと反応し、C0,1(zに富むガスが
生成され、ガス取出口2よ)取出される。反応後入は溶
融スラグとなフ、スラグ取出口11から取出される。
生成され、ガス取出口2よ)取出される。反応後入は溶
融スラグとなフ、スラグ取出口11から取出される。
このような構成からなるガス化炉は第11図に示す石炭
ガス化フローにおいて用いられる。第11図におりで、
石炭16は粉砕機17にょ)微粉化され、しかる後気体
搬送され、サイクロン18、バグフィルタ19により捕
収され、ホッパ20に貯えられる。このようにして貯え
られた微粉炭は供給用ガス(窒素、二酸化炭素、空気、
生成ガスの一部等)21にょシガス化炉22のガス化室
8の上方、下方に送シ込まれる。ガス化室8において、
上段バーナ7からは微粉炭5とガス化剤となる酸素6A
、スチーム6Bの混合流体が噴出され、同様に下段バー
ナ9からも微粉炭5と酸素6A、スチーム6Bの混合流
体が噴出される。
ガス化フローにおいて用いられる。第11図におりで、
石炭16は粉砕機17にょ)微粉化され、しかる後気体
搬送され、サイクロン18、バグフィルタ19により捕
収され、ホッパ20に貯えられる。このようにして貯え
られた微粉炭は供給用ガス(窒素、二酸化炭素、空気、
生成ガスの一部等)21にょシガス化炉22のガス化室
8の上方、下方に送シ込まれる。ガス化室8において、
上段バーナ7からは微粉炭5とガス化剤となる酸素6A
、スチーム6Bの混合流体が噴出され、同様に下段バー
ナ9からも微粉炭5と酸素6A、スチーム6Bの混合流
体が噴出される。
微粉炭5に対するガス化剤の割合は上段バーナ7よシも
下段バーナ9から多量に噴出が行われる。
下段バーナ9から多量に噴出が行われる。
そしてガス化室8内で微粉炭は第9図及び第10図に示
した反応にしたがってガス化が行われる。
した反応にしたがってガス化が行われる。
微粉炭に含まれた石炭灰は溶融してスラグとなシ、炉壁
及びスラグ取出口11を伝わって水槽13に滴下する。
及びスラグ取出口11を伝わって水槽13に滴下する。
水槽13ではポンプ23によシ加圧して送られる冷却水
24によシス2グ冷却部25において冷却され、スラグ
ホッパ26に貯えられた後、スラグ分離機27で分離廃
棄される。スラグを冷却した冷却水は再循環用ポンプ2
8によ)再度利用される。水槽13は水を循環させるこ
とによシ低温に保たれ、炉からの輻射電熱、スラグの持
ち込む顕熱による温度上昇で水が蒸発することが防がれ
る。生成ガス29は熱回収部lOで熱交換器30によシ
熱回収され、生成ガス中のチャーはサイクロン31によ
シ捕収され、チャーホッパ32に貯えられる。このチャ
ーはガス化炉22で充分ガ艮化されているので未反応カ
ーボン含有量は少なく、従来のようにガス化炉22に戻
し、再度ガス化する必要はない。サイクロン31を出た
生成ガス33は更に熱回収装置、ガス精製装置(いずれ
も図示せず)に通され、化学原料、水素源、工業用及び
発電用の燃焼に供される。ガス化炉22内の熱交換器3
0は通常蒸気発生用に用いられ、発生した蒸気34で発
電する。
24によシス2グ冷却部25において冷却され、スラグ
ホッパ26に貯えられた後、スラグ分離機27で分離廃
棄される。スラグを冷却した冷却水は再循環用ポンプ2
8によ)再度利用される。水槽13は水を循環させるこ
とによシ低温に保たれ、炉からの輻射電熱、スラグの持
ち込む顕熱による温度上昇で水が蒸発することが防がれ
る。生成ガス29は熱回収部lOで熱交換器30によシ
熱回収され、生成ガス中のチャーはサイクロン31によ
シ捕収され、チャーホッパ32に貯えられる。このチャ
ーはガス化炉22で充分ガ艮化されているので未反応カ
ーボン含有量は少なく、従来のようにガス化炉22に戻
し、再度ガス化する必要はない。サイクロン31を出た
生成ガス33は更に熱回収装置、ガス精製装置(いずれ
も図示せず)に通され、化学原料、水素源、工業用及び
発電用の燃焼に供される。ガス化炉22内の熱交換器3
0は通常蒸気発生用に用いられ、発生した蒸気34で発
電する。
第12図はガス化炉22の要部縦断面図で、ガス化室8
の上部は生成ガス取出口2を介して熱回収部10と連通
し、下部はスラグ取出口11を介してスラグ冷却部25
と連通している。ガス他炉22全体は断熱材4で囲まれ
ているが炉内壁を高温ガスや溶融スラグによる損傷から
保護するため断熱材4に水冷管35を埋込み冷却し、損
傷が一定以上内部に進行しないようにしている。生成ガ
ス取出口2及びスラグ取出口11の夫々の断面積はガス
化室8の断面積よシも小さく形成されて込る。バーナ7
.9はガス化室8の上方と下方に設置され、上方の上段
バーナ7はガス化室8の高さ方向の−よシ上方に、また
、下方の下段バーナ9はガス化室8の高さ方向の−よシ
下方に取付けら2 れている。
の上部は生成ガス取出口2を介して熱回収部10と連通
し、下部はスラグ取出口11を介してスラグ冷却部25
と連通している。ガス他炉22全体は断熱材4で囲まれ
ているが炉内壁を高温ガスや溶融スラグによる損傷から
保護するため断熱材4に水冷管35を埋込み冷却し、損
傷が一定以上内部に進行しないようにしている。生成ガ
ス取出口2及びスラグ取出口11の夫々の断面積はガス
化室8の断面積よシも小さく形成されて込る。バーナ7
.9はガス化室8の上方と下方に設置され、上方の上段
バーナ7はガス化室8の高さ方向の−よシ上方に、また
、下方の下段バーナ9はガス化室8の高さ方向の−よシ
下方に取付けら2 れている。
第13図及び第14図はバーナ7.9の水平断面図であ
り、上段バーナ7は旋回円Aに接する方向に等間隔で4
本設置され、下段バーナ9は旋回円Aよりも径が小さい
旋回円Bに接する方向に等間隔で4本設置されている。
り、上段バーナ7は旋回円Aに接する方向に等間隔で4
本設置され、下段バーナ9は旋回円Aよりも径が小さい
旋回円Bに接する方向に等間隔で4本設置されている。
上段バーナ7、下段バーナ9は最低3本あれば幾何学的
には旋回流が形成できるが、各バーナからの石炭、ガス
化剤のバランスが崩れたシ、負荷を変えた時でもある程
度の旋回流を維持するためには4本以上必要である。バ
ーナの本数を増大すれば旋回流形成の安定性は増すが運
転、制御が複雑になυ、石炭安定供給の信頼性が低下す
るので必要以上に本数を増すのは好ましくない。しかし
、ガス化炉が大型になるとバーナ火炎の大きさがガス化
炉径に対して相対的に小さくなるので、一定の旋回速度
を保つKはバーナからの石炭吹出し速度を大きくするか
、バーナの本数を増す必要がある。
には旋回流が形成できるが、各バーナからの石炭、ガス
化剤のバランスが崩れたシ、負荷を変えた時でもある程
度の旋回流を維持するためには4本以上必要である。バ
ーナの本数を増大すれば旋回流形成の安定性は増すが運
転、制御が複雑になυ、石炭安定供給の信頼性が低下す
るので必要以上に本数を増すのは好ましくない。しかし
、ガス化炉が大型になるとバーナ火炎の大きさがガス化
炉径に対して相対的に小さくなるので、一定の旋回速度
を保つKはバーナからの石炭吹出し速度を大きくするか
、バーナの本数を増す必要がある。
本発明ではガス化−も上方へ供給されるガス化剤の量は
下方へ供給される量よりも少ないので、上方付近温度の
下方よ)も低い。したがって上段バーナ7の旋回円径A
は、従来の1段バーナの旋回円径(炉径の1/2〜2/
3)よシも大きくできる。上段バーナ7へ供給する酸素
と石炭の供給量の比即ち酸素量/石炭量=0〜O,e
s Kg/Kqの範囲では炉径の0.7〜0.8まで大
きくしても炉壁への損傷がほとんどなかった。0.8以
上にすると火炎の側面が炉壁と接触し、また炉壁との摩
擦の影響が顕著になシ、ガス流れが乱れ旋回円Aに添う
旋回流が形成されない。
下方へ供給される量よりも少ないので、上方付近温度の
下方よ)も低い。したがって上段バーナ7の旋回円径A
は、従来の1段バーナの旋回円径(炉径の1/2〜2/
3)よシも大きくできる。上段バーナ7へ供給する酸素
と石炭の供給量の比即ち酸素量/石炭量=0〜O,e
s Kg/Kqの範囲では炉径の0.7〜0.8まで大
きくしても炉壁への損傷がほとんどなかった。0.8以
上にすると火炎の側面が炉壁と接触し、また炉壁との摩
擦の影響が顕著になシ、ガス流れが乱れ旋回円Aに添う
旋回流が形成されない。
下段バーナ9の旋回円径Bは、上段バーナ7から噴出さ
れる石炭粒子滞留時間の増大効果の観点から決定される
。下方旋回円径を選定するため、粒子の滞留時間を測定
した結果を第15図に示す。
れる石炭粒子滞留時間の増大効果の観点から決定される
。下方旋回円径を選定するため、粒子の滞留時間を測定
した結果を第15図に示す。
上段バーナ7から噴出される粒子の滞留時間は下方の旋
回円径が小さくなるほど長くなるが、下段バーナ9から
噴出される粒子の滞留時間は逆に下方の旋回円径が小さ
くなるほど短かくなる。また小さ過ぎると良好な旋回流
が形成されない。したかって、下方の旋回円径は下方で
良好な旋回流を維持した上で下方から噴出された石炭が
それぞれ完全にガス化するに必要な時間を同時に満足す
る2′!″7”″″歓6/′・ 啜 上述したごとく本発明ではガス化炉8の上方へ供給され
るガス化剤の量より下方へ供給されるガス化剤の量が多
いので、下方の方の反応時間は短くてよい。ガス他家8
上方の酸素量/石炭量=0〜0.65 Kg/Kfであ
るのに対し、下方の酸素量/石炭量=0.9〜1.6
Kg 7Kgの割合で供給する。この結果、下方の条件
での完全ガス化時間は上方の条件でのガス化時間の17
2〜1/7になる。第15図において、下方旋回円径と
炉径の比を0.2程度にしても下方と上方粒子の滞留時
間の比は1:2であり、上方粒子の滞留時間が満足され
れば下方粒子の滞留時間も充分満足される。しかし、さ
らに旋回円径を小さくすると旋回流が形成されず、粒子
は半回転した程度で上昇し下方へ供給された粒子の滞留
時間が不足する。したがって下方旋回円径は旋回流が形
成されるための条件から決定され、この値はガス化炉内
径の0.2〜0.3である。即ち、下方旋回円径は上部
旋回円径の0.25〜0.4が最適である。
回円径が小さくなるほど長くなるが、下段バーナ9から
噴出される粒子の滞留時間は逆に下方の旋回円径が小さ
くなるほど短かくなる。また小さ過ぎると良好な旋回流
が形成されない。したかって、下方の旋回円径は下方で
良好な旋回流を維持した上で下方から噴出された石炭が
それぞれ完全にガス化するに必要な時間を同時に満足す
る2′!″7”″″歓6/′・ 啜 上述したごとく本発明ではガス化炉8の上方へ供給され
るガス化剤の量より下方へ供給されるガス化剤の量が多
いので、下方の方の反応時間は短くてよい。ガス他家8
上方の酸素量/石炭量=0〜0.65 Kg/Kfであ
るのに対し、下方の酸素量/石炭量=0.9〜1.6
Kg 7Kgの割合で供給する。この結果、下方の条件
での完全ガス化時間は上方の条件でのガス化時間の17
2〜1/7になる。第15図において、下方旋回円径と
炉径の比を0.2程度にしても下方と上方粒子の滞留時
間の比は1:2であり、上方粒子の滞留時間が満足され
れば下方粒子の滞留時間も充分満足される。しかし、さ
らに旋回円径を小さくすると旋回流が形成されず、粒子
は半回転した程度で上昇し下方へ供給された粒子の滞留
時間が不足する。したがって下方旋回円径は旋回流が形
成されるための条件から決定され、この値はガス化炉内
径の0.2〜0.3である。即ち、下方旋回円径は上部
旋回円径の0.25〜0.4が最適である。
下方旋回円径を上方より小さくすることのさらに他の重
要な点は火炎から炉壁を守れることにある。本発明では
上段バーナ7よυ下段バーナ9の方が酸素量/石炭量が
大なる条件でガス化されるので火炎温度は極めて高くな
る。かかる条件にお、いて粒子への遠心力を強くするだ
けの観点から旋回円径を決定するとその径は大きくなシ
、炉壁は高温の火炎にさらされる。本発明のように旋回
円径を小さくすれば、そのような心配はなく、酸素量を
多くしても安全にガス化炉の運転ができる。
要な点は火炎から炉壁を守れることにある。本発明では
上段バーナ7よυ下段バーナ9の方が酸素量/石炭量が
大なる条件でガス化されるので火炎温度は極めて高くな
る。かかる条件にお、いて粒子への遠心力を強くするだ
けの観点から旋回円径を決定するとその径は大きくなシ
、炉壁は高温の火炎にさらされる。本発明のように旋回
円径を小さくすれば、そのような心配はなく、酸素量を
多くしても安全にガス化炉の運転ができる。
第1表に第12図に示した絞シ構造ガス化炉22の上段
バーナ7(表中、上と記す)と下段バーナ9(表中、下
と記す)の配置を変えてガス化した実施例を示す。比較
例は1段反応型、実施例■は2段反応型で同径旋回円、
実施例■は異径旋回円の場合である。全酸素/全石炭比
はいずれの例でも0.903で一定であり、2段反応型
の場合は両側とも上部バーナの酸素/石炭比は0.59
8、下部バーナでは1.2である。
バーナ7(表中、上と記す)と下段バーナ9(表中、下
と記す)の配置を変えてガス化した実施例を示す。比較
例は1段反応型、実施例■は2段反応型で同径旋回円、
実施例■は異径旋回円の場合である。全酸素/全石炭比
はいずれの例でも0.903で一定であり、2段反応型
の場合は両側とも上部バーナの酸素/石炭比は0.59
8、下部バーナでは1.2である。
表1から明らかなように1段反応型よシ22段反応型ま
た、同径旋回円型よシ異径旋回円型の方が高効率である
。
た、同径旋回円型よシ異径旋回円型の方が高効率である
。
表 1
表中ガス化効率は次式で定義した。
カーボンガス化率94.6%ということは残りの5.4
チのカーボンがスラグあるいは飛散ダスト中に含まれて
いることである。従来法だと、この割合が大きいため、
そのまま廃棄できないので、再度ガス化炉に供給してい
た。本実施例は石炭処理能力が20に9/h程度のガス
化炉で行ったものだが、ガス化炉の大型化に伴い、ガス
化炉からの熱損失量割合は小さくなるので、ガス化炉全
体温度が上昇し、ガス化反応を促進する。したがってガ
ス化効率は更忙上昇するので、もはやダストの再循環は
不要になる。
チのカーボンがスラグあるいは飛散ダスト中に含まれて
いることである。従来法だと、この割合が大きいため、
そのまま廃棄できないので、再度ガス化炉に供給してい
た。本実施例は石炭処理能力が20に9/h程度のガス
化炉で行ったものだが、ガス化炉の大型化に伴い、ガス
化炉からの熱損失量割合は小さくなるので、ガス化炉全
体温度が上昇し、ガス化反応を促進する。したがってガ
ス化効率は更忙上昇するので、もはやダストの再循環は
不要になる。
下方のバーナの酸素/石炭比は1.2と大きくし、下部
を高温度にしたが、旋回円径を0.3と小さくしたため
、ガス化炉壁の損傷は認められなかった。
を高温度にしたが、旋回円径を0.3と小さくしたため
、ガス化炉壁の損傷は認められなかった。
表2は他の実施例である。実施例■は石炭として南アフ
リカ炭を用いた場合である。南アフリカ炭は表1の太平
洋炭(北海道産)よシも、灰の溶融温度が高く、また溶
融スラグの流動性も低い。
リカ炭を用いた場合である。南アフリカ炭は表1の太平
洋炭(北海道産)よシも、灰の溶融温度が高く、また溶
融スラグの流動性も低い。
南アフリカ炭を絞シ異径旋回円型で行った結果、スラグ
固化のトラブルもなく、連続した運転が可能である。こ
れは、表2から明らかなように、下部バーナの旋回円径
を小さくするので炉壁損傷の心配が少なく、酸素/石炭
比をある程度大きくできるので炉の中心部が局部的に高
温となシ、スラグ取出口をスラグ流下に必要な温度に維
持できるためである。
固化のトラブルもなく、連続した運転が可能である。こ
れは、表2から明らかなように、下部バーナの旋回円径
を小さくするので炉壁損傷の心配が少なく、酸素/石炭
比をある程度大きくできるので炉の中心部が局部的に高
温となシ、スラグ取出口をスラグ流下に必要な温度に維
持できるためである。
表 2
第16図は本発明の他の実施例であり、第12図で示し
たガス化炉と異なるのは下段バーナの構造、配置である
。本実施例では下段バーナ9を1本にし、スラグ取出口
11の真下から垂直上向きに石炭を吹き出す。この場合
、石炭、ガス化剤が旋回しながら吹出すようなバーナ構
造とする。本実施例は、下段バーナ9の旋回円径を極限
近くまで小さくした場合であり、石炭灰の溶融温度が極
めて高く、スラグ流下が困難な場合に適する。
たガス化炉と異なるのは下段バーナの構造、配置である
。本実施例では下段バーナ9を1本にし、スラグ取出口
11の真下から垂直上向きに石炭を吹き出す。この場合
、石炭、ガス化剤が旋回しながら吹出すようなバーナ構
造とする。本実施例は、下段バーナ9の旋回円径を極限
近くまで小さくした場合であり、石炭灰の溶融温度が極
めて高く、スラグ流下が困難な場合に適する。
下段バーナ9の構造は第17図及び第18図に示したよ
うにガス化剤6の吹出しノズルの向きを円周方向に向け
る旋回板40を設けることで、バーナ火炎に旋回流が与
えられる。本実施例は、下段バーナ9が1本であるため
、旋回力は複数バーナより弱く、大型化に関しては第1
2図の構成よシネ利であるが、噴流層ガス化炉の適用炭
種拡大には効果的である。
うにガス化剤6の吹出しノズルの向きを円周方向に向け
る旋回板40を設けることで、バーナ火炎に旋回流が与
えられる。本実施例は、下段バーナ9が1本であるため
、旋回力は複数バーナより弱く、大型化に関しては第1
2図の構成よシネ利であるが、噴流層ガス化炉の適用炭
種拡大には効果的である。
本発明によれば、ガス化室の上部バーナよシ供給した石
炭から前記(1)、(3)式の反応で生成したチャーは
、ガス化室の下部へ旋回しながら下降するので、下部バ
ーナよす供給した石炭から前記(2)。
炭から前記(1)、(3)式の反応で生成したチャーは
、ガス化室の下部へ旋回しながら下降するので、下部バ
ーナよす供給した石炭から前記(2)。
(4)式の反応によって生成した)(20,CO□ と
充分な時間しかも広い領域で接触するので反応が促進さ
れ完全にガス化される。したがって噴流層ガス化炉のガ
ス化効率を向上するのに極めて有効である。
充分な時間しかも広い領域で接触するので反応が促進さ
れ完全にガス化される。したがって噴流層ガス化炉のガ
ス化効率を向上するのに極めて有効である。
第1図及び第2図はモデルガス化炉の概念図、第3図は
第1図及び第2図の炉内における粒子滞留時間を比較し
た線図、第4図は第2図のガス化炉内の流れを示す説明
図、第5図はモデルガス化炉内の流速分布を示す説明図
、第6図は第5図の円周方向速度の半径方向の速度分布
を示す線図、第7図はモデルガス化炉内の静圧分布を示
す説明図、第8図は第7図の半径方向位置における差圧
及び静圧を示す線図、第9図は本発明ガス化炉の概念図
、第1O図は第9図の温度分布とガス反応を示した図、
第11図は本発明石炭ガス化炉が組込まれた石炭ガス化
フロー図、第12図は本発明ガス化炉の一実施例を示す
要部縦断面図、第13歯及び第14図は第12図の上、
下バーナ部分の横断面図、第15図は第12図のガス化
炉の粒子滞留時間の説明図、第16図は本発明ガス化炉
の他の実施例を示す要部縦断面図、第17図は第16図
に設けられた下方のバーナの先端部分の平面図、第18
図は第17図のA−A断面図である。 2・・・生成ガス取出口、5・・・微粉炭、6・・・ガ
ス化剤、7・・・上段バーナ、8・・・ガス化室、9・
・・下段バーナ、11・・・スラグ取出口、22・・・
ガス化炉。 代理人 弁理士 高橋明夫 04 第 3図 第 5図 第2図 判ぞ★(−) 第70 ゛ 絞り(+、5. /i14昼 絞ゾa、s、季し引
ε第12図 号 6 6−57−0 刀I鮭νす乏 又ブシ イ先 第77図 第1頁の続き @発明者 戸室 仁− @発明者野北 骨分 0発 明 者 宮 寺 博 ワ ■発明者菱沼 孝夫 〕 @発明者野口 芳樹[ 日立市幸町3丁目1番1号 株式会社日立製作所日立研
究折内 ヨ立市幸町3丁目1番1号 株式会社日立製作所日立研
究訴内 ヨ立市幸町3丁目1番1号 株式会社日立製作所日立研
究折内 日立市幸町3丁目1番1号 株式会社日立製作所日立研
究折内 東京都千代田区神田駿河台4丁目6番地 株式会社日立
製乍所内
第1図及び第2図の炉内における粒子滞留時間を比較し
た線図、第4図は第2図のガス化炉内の流れを示す説明
図、第5図はモデルガス化炉内の流速分布を示す説明図
、第6図は第5図の円周方向速度の半径方向の速度分布
を示す線図、第7図はモデルガス化炉内の静圧分布を示
す説明図、第8図は第7図の半径方向位置における差圧
及び静圧を示す線図、第9図は本発明ガス化炉の概念図
、第1O図は第9図の温度分布とガス反応を示した図、
第11図は本発明石炭ガス化炉が組込まれた石炭ガス化
フロー図、第12図は本発明ガス化炉の一実施例を示す
要部縦断面図、第13歯及び第14図は第12図の上、
下バーナ部分の横断面図、第15図は第12図のガス化
炉の粒子滞留時間の説明図、第16図は本発明ガス化炉
の他の実施例を示す要部縦断面図、第17図は第16図
に設けられた下方のバーナの先端部分の平面図、第18
図は第17図のA−A断面図である。 2・・・生成ガス取出口、5・・・微粉炭、6・・・ガ
ス化剤、7・・・上段バーナ、8・・・ガス化室、9・
・・下段バーナ、11・・・スラグ取出口、22・・・
ガス化炉。 代理人 弁理士 高橋明夫 04 第 3図 第 5図 第2図 判ぞ★(−) 第70 ゛ 絞り(+、5. /i14昼 絞ゾa、s、季し引
ε第12図 号 6 6−57−0 刀I鮭νす乏 又ブシ イ先 第77図 第1頁の続き @発明者 戸室 仁− @発明者野北 骨分 0発 明 者 宮 寺 博 ワ ■発明者菱沼 孝夫 〕 @発明者野口 芳樹[ 日立市幸町3丁目1番1号 株式会社日立製作所日立研
究折内 ヨ立市幸町3丁目1番1号 株式会社日立製作所日立研
究訴内 ヨ立市幸町3丁目1番1号 株式会社日立製作所日立研
究折内 日立市幸町3丁目1番1号 株式会社日立製作所日立研
究折内 東京都千代田区神田駿河台4丁目6番地 株式会社日立
製乍所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ガス化室上部にこのガス化室の水平断面積より小径
のガス取出口を設けると共に底部にはスラグ取出口を設
けた石炭ガス化炉において、石炭とガス化剤の混合流体
を旋回させて噴出するバーナをガス化室高さ方向に少な
くとも2段に配置し、るガス化剤の割合を上段のバーナ
より下段のバーナを多くしたことを特徴とする石炭ガス
化炉。 2、上段のバーナから噴出される混合流体の旋回円径を
下段のバーナから噴出される混合流体の旋回円径よりも
大きく形成したことを特徴とする特許請求Ω範囲第1項
記載の石炭ガス化炉。 3、上下各段のバーナから噴出される混合流体の旋回方
向を同方向としたことを特徴とする特許請求の範囲第2
項記載の石炭ガス化炉。 4、上段のバーナの設置部分における混合流体の旋回円
径なガス化室内径の0.7〜0,8に、また、下段のバ
ーナの設置部分における混合流体の旋回円径を、上記旋
回円径の0.25〜0.4に形成したことを特徴とする
特許請求の範囲第2項記載の石炭ガス化炉。 5、上下各段のバーナから噴出された混合流体の旋回に
よってガス化室の中心部よp壁側の静圧を高くなし、ま
た、壁側の静圧をガス化室下部よシ上部の方を高くした
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の石炭ガス
化炉。 6、ガス取出口の口径を、下段バーナから噴出される混
合流体の旋回円径とほぼ同じにしたことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の石炭ガス化炉。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2855284A JPS60173092A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 石炭ガス化炉 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2855284A JPS60173092A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 石炭ガス化炉 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60173092A true JPS60173092A (ja) | 1985-09-06 |
JPH0472877B2 JPH0472877B2 (ja) | 1992-11-19 |
Family
ID=12251814
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2855284A Granted JPS60173092A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 石炭ガス化炉 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60173092A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008231295A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Electric Power Dev Co Ltd | ガス化炉 |
JP2008231294A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Electric Power Dev Co Ltd | 二段ガス化炉 |
JP2009019125A (ja) * | 2007-07-12 | 2009-01-29 | Babcock Hitachi Kk | ガス化方法及び装置 |
JP2012251169A (ja) * | 2012-09-24 | 2012-12-20 | Electric Power Dev Co Ltd | ガス化炉 |
JP2013513688A (ja) * | 2009-12-10 | 2013-04-22 | エスケー イノベーション カンパニー リミテッド | 上部供給二重旋回型ガス化器 |
CN105199782A (zh) * | 2015-09-11 | 2015-12-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种气化剂强旋转煤粉与飞灰掺烧气化炉装置及方法 |
JP2016041784A (ja) * | 2014-08-18 | 2016-03-31 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガス化炉 |
-
1984
- 1984-02-20 JP JP2855284A patent/JPS60173092A/ja active Granted
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008231295A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Electric Power Dev Co Ltd | ガス化炉 |
JP2008231294A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Electric Power Dev Co Ltd | 二段ガス化炉 |
JP2009019125A (ja) * | 2007-07-12 | 2009-01-29 | Babcock Hitachi Kk | ガス化方法及び装置 |
JP2013513688A (ja) * | 2009-12-10 | 2013-04-22 | エスケー イノベーション カンパニー リミテッド | 上部供給二重旋回型ガス化器 |
US9170018B2 (en) | 2009-12-10 | 2015-10-27 | Sk Innovation Co., Ltd. | Top-feeding double-swirl type gasifier |
JP2012251169A (ja) * | 2012-09-24 | 2012-12-20 | Electric Power Dev Co Ltd | ガス化炉 |
JP2016041784A (ja) * | 2014-08-18 | 2016-03-31 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガス化炉 |
CN105199782A (zh) * | 2015-09-11 | 2015-12-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种气化剂强旋转煤粉与飞灰掺烧气化炉装置及方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0472877B2 (ja) | 1992-11-19 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |