(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂部に生成ガス用出口、底部にスラグ出口、及び下部に周方向に間隔をおいた複数の位置に仮想円に対して接線方向に向けられたバーナを有し、かつ、下部をコンバスタとし上部をリダクタとして微粉砕された固体炭素含有燃料の部分酸化を行う固体炭素含有燃料の噴流床ガス化炉において、コンバスタとリダクタの間に絞りを設け、同絞りにおける下記数１で示されるウェーバ数Ｗｅが３を超えないようにしたことを特徴とする固体炭素含有燃料の噴流床ガス化炉。
【数１】
0003727674.tif 000004
【請求項２】
前記絞りの前記ウェーバ数Ｗｅが３を超えないように前記バーナの仮想円径と流速を設定したことを特徴とする請求項１に記載の固体炭素含有燃料の噴流床ガス化炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、微粉砕された固体炭素含有燃料の部分酸化を行う噴流床ガス化炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に、従来の微粉炭の部分酸化を行う噴流床ガス化炉を示す。このガス化炉は、下部に直径Ｄｃを有する円筒状のコンバスタ（燃焼反応部）１、上部に円筒状のリダクタ（ガス化反応部）２が設けられ、その間に直径Ｄｔを有する絞り３が形成されている。コンバスタ１の底部にはスラグ出口７、リダクタ２の頂部には生成ガス出口８が設けられている。
【０００３】
前記コンバスタ１には空気と共に微粉砕された微粉炭を供給する微粉炭バーナ４と空気と共に生成ガスから分離されたチャーを供給するチャーバーナ５が設けられ、また前記リダクタ２には空気と共に微粉砕された微粉炭を供給する微粉炭バーナ６が設けられている。前記微粉炭バーナ４とチャーバーナ５は、微粉炭中のスラグ（灰）の遠心分離を行うためにコンバスタ１内で強い旋回流が発生するように、大きい仮想円に対して接線方向に高流速で微粉炭と空気及びチャーと空気をそれぞれ投入するようになっている。
【０００４】
また、コンバスタ１とリダクタ２との間の絞り３は、微粉炭中のスラグの分離及びコンバスタ１からリダクタ２への輻射損失を低減するために設けられており、絞り比Ｄｔ／Ｄｃは０．３〜０．５程度に設定されている。
【０００５】
なお、チャー中には未反応の可燃分（主に炭素）と灰分が含まれていて、このチャーをリサイクルしないと未反応の可燃物が系外に排出されてガス化効率が低下し、かつ、大量の廃棄物が発生する。また、チャー中の未反応の可燃分は反応性に乏しい。従って、前記のように、チャーバーナ５よりチャーを高温のコンバスタ１に投入し、反応を促進してガス化効率を高めると共に廃棄物の量を低減するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の噴流床ガス化炉においては、コンバスタ１の微粉炭バーナ４とチャーバーナ５の流速が高く、また、接線状に流れが指向する仮想円の円径が大きいためにコンバスタ１内の旋回力が大きくなり、旋回の流れの中心部の静圧は低く外側の静圧は高くなる。このために、コンバスタ１の出口側にある絞り３の中心の部分には、リダクタ２からの下降ガス流（バックミキシング）が発生し、コンバスタ１の生成ガスは壁面側を上昇することになる。
【０００７】
また、前記絞り３の絞り比は０．３〜０．５程度に設定されているために、絞り３の部分のガス流速は、コンバスタ１の断面の軸方向の平均ガス流速の数倍〜数十倍に達することとなり、コンバスタ１の上壁部及び絞り３で捕集されたスラグは、重力によって壁面に沿って流下することなく絞り３の上部の壁面に滞留する。この滞留したスラグは、コンバスタ１よりのガス流により飛散し、リダクタ２の壁面に付着して成長し、リダクタ２の断面を狭めガス化炉を停止しなければならない事態を招く等の問題点があった。
【０００８】
本発明は、従来の噴流床ガス化炉のもつ前記の問題点を解決しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体炭素含有燃料の噴流床ガス化炉は次の手段を講じた。
（１）頂部に生成ガス用出口、底部にスラグ出口、及び下部に周方向に間隔をおいた複数の位置に仮想円に対して接線方向に向けられたバーナを有し、かつ、下部をコンバスタとし上部をリダクタとして微粉砕された固体炭素含有燃料の部分酸化を行う固体炭素含有燃料の噴流床ガス化炉において、コンバスタとリダクタの間に絞りを設け、同絞りにおける下記数１で示されるウェーバ数Ｗｅが３を超えないようにしたことを特徴とする。
【数１】
0003727674.tif 000002
（２）前記（１）の固体炭素含有燃料の噴流床ガス化炉において、前記絞りの前記ウェーバ数Ｗｅが３を超えないように前記バーナの仮想円径と流速を設定したことを特徴とする。
【００１０】
なお、前記ウェーバ数（Ｗｅ）は、壁面に沿って流れる液膜（本発明の場合は溶融スラグ等の液膜）からの液滴の発生（飛散）条件に関する指標となるもので、ガス動圧と液表面張力等の関係で下記の数２で示される。（なお、数２は、請求項１に記載の数１と同じである。）
【００１１】
【数２】
0003727674.tif 000003
【００１２】
ちなみに、本発明では前記のようにウェーバ数（Ｗｅ）は３を超えないように設定されているが、図４に示す従来のものではこれが８〜１１程度の範囲内にある。
【００１３】
【作用】
前記本発明（１）では、コンバスタとリダクタとの間に設けられた絞りにおけるスラグの液膜からの液滴の発生、飛散が発生する指標となるウェーバ数（Ｗｅ）が３を超えないように低くしている。これによって、絞りを通ってコンバスタからリダクタへ流れるガス流によってスラグの粒子が滞留して飛散しリダクタにキャリーオーバーされることがない。従って、スラグがリダクタ内壁に付着して成長することがない。
【００１４】
前記本発明（２）では、コンバスタへ微粉炭と空気を投入するバーナの流速とバーナの流れが接線状に指向される仮想円の直径を小さくすることによって、絞りにおける周方向と軸方向の速度が減少する。従って、絞りにおけるガス流速（ｖｇ）を減少させ数１（数２）に示されるウェーバ数（Ｗｅ）が３を超えないようにする。これによって、前記本発明（１）におけるウェーバ数（Ｗｅ）が３を超えないようにすることが確実に実現される。
【００１６】
【実施例】
本発明の一実施例を、図１ないし図３によって説明する。本実施例が図４に示す従来の噴流床ガス化炉と相違する点は以下説明する通りであって、対応する部分は同一の符号で示されており、相違しない部分の説明を省略する。
【００１７】
本実施例では、絞り３の絞り比Ｄｔ／Ｄｃを０．８と大きくしており、また、コンバスタ１における微粉炭バーナ４の仮想円１０の直径ｄｃのコンバスタ１の直径Ｄｃに対する比及びチャーバーナ５の仮想円１１の直径ｄｈのコンバスタ１の直径Ｄｃに対する比をそれぞれ０．１及び０．４４と小さくしており、これに加えて、微粉炭バーナ４とチャーバーナ５からコンバスタ１に投入する流速を小さくして、絞り３における前記数１（数２）に示すウェーバ数が３以下、例えば２程度になるようにしている。
【００１８】
更に、コンバスタ１におけるスラグの捕集効率を高めるために、前記チャーバーナ５の下向きのチルト角度θを７°としている。
【００１９】
本実施例では、前記のようにコンバスタ１の微粉炭バーナ４とチャーバーナ５の流速を小さくし、かつ、これらの流れが接線状に指向する仮想円１０，１１の直径ｄｃ，ｄｈを小さくすることによって、コンバスタ１内の旋回力が小さくなり、絞り３における旋回流の中心部と外側の静圧差を減少させることができる。これによって、絞り３の中心部へのリダクタ３よりの下降ガス流（バックミキシング）を低減させ、コンバスタ１からの生成ガスが壁側にかたよって流れることを防止することができる。
【００２０】
また、上記のように、コンバスタ１内の旋回力が低下することによって絞り３における流れの周方向速度ｖθが小さくなる。一方、絞り３の絞り比を前記のように大きくすることによって、絞りにおける流れの軸方向速度ｖｚが小さくなる。従って、絞り３におけるガス流速ｖｇ（＝√（ｖ２  θ＋ｖ２  ｚ））を小さくし、前記数１（数２）に示されるウェーバ数を３以下にすることができる。これによって、コンバスタ１で生成されたガス中のスラグが絞り３において滞留して飛散してリダクタ２へ入ってその内壁に付着、成長することを防止することができる。
【００２１】
以上の通り、コンバスタ１における流れの旋回力が低下しているのでコンバスタ１におけるスラグの捕集効率は若干低下するが、コンバスタ１にはチャーバーナ５から下向きにチルト角度θ＝７°でチャーを投入しているために、コンバスタ１におけるスラグ捕集効率の低下を防止することができる。
【００２２】
なお、前記の実施例は、微粉炭を噴流床ガス化炉に投入するようにしているが、本発明は他の固体炭素を含有する燃料に適用することができる。また、前記実施例ではコンバスタとリダクタの断面形状を円形としているが、他の形状例えば正方形等を採用することもできる。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１及び２に記載の本発明では、コンバスタとリダクタとの間に設けられた絞りにおける数１に示されるウェーバ数Ｗｅが３を超えないように設定しているので、絞りでダストが滞留して飛散することを防止し、ダストがリダクタにキャリーオーバーされてその内壁に付着・成長することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の断面図である。
【図２】図１のII−II矢視断面図である。
【図３】図１のIII −III 矢視断面図である。
【図４】従来の噴流床ガス化炉の断面図である。
【符号の説明】
１          コンバスタ
２          リダクタ
３          絞り
４          微粉炭バーナ
５          チャーバーナ
６          微粉炭バーナ
７          スラグ出口
８          生成ガス出口
１０，１１  仮想円
Ｄｃ        コンバスタの直径
Ｄｔ        絞りの直径
ｄｃ        微粉炭バーナの仮想円の直径
ｄｈ        チャーバーナの仮想円の直径
θ          チャーバーナのチルト角度
【図１】
0003727674.tif 000005
【図２】
0003727674.tif 000006
【図３】
0003727674.tif 000007
【図４】
0003727674.tif 000008