(57)【要約】【課題】水砕スラグを排出する操作の開始の遅れを抑制するとともに、水砕スラグの排出時間を短くすること。【解決手段】炉内で石炭をガス化させ、ガス化した後に残った石炭中の灰分を溶融スラグに変換するガス化部９と、該ガス化部の底部の開口部から流下する溶融スラグ５１を水砕する冷却水１５が貯留されたクエンチ部７と、該クエンチ部に冷却水を供給する給水ライン２１とを含み、クエンチ部７に円錐形のコーン部１３を有するガス化炉３と、該ガス化炉のコーン部の底部にスラグ排出弁３１を介して接続され、クエンチ部から排出されるスラグを貯留したのち排出するホッパとを備える。また、クエンチ部７の冷却水中に溜められるスラグの高さ位置を制御する制御部と、給水ラインから供給される冷却水をクエンチ部の冷却水中に供給する給水ノズル１７を備え、給水ノズルは、給水ラインから供給される冷却水をクエンチ部の冷却水中に溜められるスラグの上端よりも上方に供給するように配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内に供給される石炭をガス化させる一方、ガス化した後に残った石炭中の灰分を溶融スラグに変換するガス化部と、このガス化部の底部に形成される開口部から流下する溶融スラグを水砕する冷却水が貯留されたクエンチ部と、このクエンチ部に冷却水を供給する給水ラインとを含み、前記クエンチ部が下方に向かって絞られる円錐形のコーン部を有するガス化炉と、このガス化炉のコーン部の底部にスラグ排出弁を介して接続され、前記クエンチ部から排出されるスラグを一時貯留したのち排出するホッパとを備える石炭ガス化装置において、
前記クエンチ部の冷却水中に溜められるスラグの高さ位置を制御する制御部と、前記給水ラインから供給される冷却水を前記クエンチ部の冷却水中に供給する給水ノズルとを備え、該給水ノズルは、前記給水ラインから供給される冷却水を前記クエンチ部の冷却水中に溜められるスラグの上端よりも上方に供給するように配置されてなることを特徴とする石炭ガス化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の石炭ガス化装置において、
前記ガス化炉は、前記クエンチ部の前記コーン部に貯留された前記冷却水中のスラグに液又はガスを噴射する噴射ノズルを備えることを特徴とする石炭ガス化装置。
【請求項３】
炉内に設けられるガス化部で、炉内に供給された石炭をガス化させる一方、ガス化した後に残った石炭中の灰分を溶融スラグに変換し、この溶融スラグを冷却水が貯留された炉内のクエンチ部に流下させて水砕し、この水砕したスラグを前記クエンチ部の底部から排出して炉外のホッパへ移動させ、このホッパに貯留されたスラグをホッパから排出するスラグの排出方法において、
前記クエンチ部の冷却水中のスラグを前記ホッパへ移動させるときは、前記クエンチ部と前記ホッパとを接続する流路を開放し、前記クエンチ部に一時貯留される冷却水中のスラグよりも上方の冷却水中に冷却水を供給するとともに、前記クエンチ部の冷却水及びスラグを前記ホッパへ移動させることを特徴とするスラグの排出方法。
【請求項４】
請求項３に記載のスラグの排出方法において、
前記クエンチ部と前記ホッパとを接続する流路を開放した後、前記クエンチ部の冷却水中に前記冷却水を供給する前に、前記クエンチ部の冷却水中のスラグに液又はガスを噴き付けることを特徴とするスラグの排出方法。
【請求項５】
請求項３に記載のスラグの排出方法において、
前記クエンチ部の冷却水及び前記スラグを前記ホッパへ移動させる操作をした後、前記クエンチ部に残留する冷却水中にスラグが残留しているときは、この残留するスラグに液又はガスを噴き付けることを特徴とするスラグの排出方法。
【請求項６】
請求項３に記載のスラグの排出方法において、
前記クエンチ部と前記ホッパとを接続する流路を開放する前に、前記クエンチ部の冷却水中のスラグに液又はガスを噴き付けることを特徴とするスラグの排出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭ガス化装置及びスラグの排出方法に係り、特に石炭をガス化炉でガス化する際に発生する溶融スラグを水中に流下させて破砕し、この破砕したスラグをガス化炉から排出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭ガス化炉は、例えば微粉炭といった微粉固体原料を酸素等の酸化剤とともに炉内のガス化部で酸化し、一酸化炭素（ＣＯ）及び水素（Ｈ２）を含むガスを生成させるとともに、ガス化後に残ったガス化残渣（固体原料中の灰分）をスラグとして回収するものである。ガス化部で生成されたスラグは、溶融スラグとなってガス化部の炉壁を伝って流れ、ガス化部の底部に開口するスラグタップを通ってクエンチ部へ流下する。クエンチ部には冷却水が貯留されており、冷却水中に落下した溶融スラグが冷却・固化されるときに熱衝撃を受けて破砕される。
【０００３】
クエンチ部は、下方に向かって絞られる円錐状のコーン部を有しており、コーン部の底部、つまり、石炭ガス化炉の底部には、スラグ排出弁が配設されたスラグ排出管が接続されている。スラグ排出管の一端にはスラグロックホッパ（以下、ホッパと略す。）が接続されている。
【０００４】
クエンチ部の冷却水中に落下した溶融スラグは、破砕されて細かい水砕スラグとなってコーン部の下方へ沈降し、スラグ排出管を冷却水とともに流れてホッパ内に一時貯留される。この水砕スラグがホッパ内に満たされると、スラグ排出弁を閉じ、冷却水を排出してホッパ内を減圧した後、ホッパ内に貯留されたスラグは、ホッパから排出される。スラグが排出されたホッパ内には、再び水が満水になるまで注入され、炉内と同じ圧力まで昇圧された後、スラグ排出弁を開けて次のスラグを受け入れる。
【０００５】
ところで、ホッパ内に水砕スラグを受け入れてからホッパ内に次の水砕スラグを受け入れるまでの間、スラグ排出弁は閉じられている。そのため、石炭ガス化炉の円錐状のコーン部やスラグ排出弁の上流側のスラグ排出管内に貯留される冷却水中には、水砕スラグが徐々に蓄積され、その重みで水砕スラグが圧密されて架橋（ブリッジング）を形成することがある。このように水砕スラグが架橋を形成すると、スラグ排出弁を開いたときに水砕スラグが石炭ガス化炉から排出されなくなる。そして、水砕スラグが排出されなければ、石炭ガス化炉に水砕スラグが過剰に溜まり、最終的にはガス化運転の停止を余儀なくされる。
【０００６】
特許文献１には、石炭ガス化炉から水砕スラグを排出する方法として、スラグ排出弁を開いた状態でホッパから排出される冷却水の排出流量を検知し、その排出流量が所定値以下であると、スラグ排出弁を閉じてスラグ排出弁の上流側のスラグ排出管内にパージ水を供給し、クエンチ部に貯留される冷却水の水面付近から冷却水を抜き出すことが記載されている。
【０００７】
特許文献１によれば、スラグ排出管に供給されたパージ水が、スラグ排出管とクエンチ部に貯留される冷却水中を上方に向かって流れるため、スラグ排出管内の水砕スラグの詰まりを解消するとともに、クエンチ部に堆積した水砕スラグをかき混ぜて水砕スラグの架橋の形成を抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−８０８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１では、パージ水を供給するときにスラグ排出弁が閉じられている。つまり、パージ水を供給している間は、石炭ガス化炉から水砕スラグを排出できなくなるから、水砕スラグの排出操作の開始が遅くなる。また、パージ操作中においてもクエンチ部には溶融スラグが落下して水砕スラグが蓄積されるから、スラグの排出量が多くなり、その結果、スラグの排出時間が長くなり、或いは、排出操作を頻繁に行わなければならなくなる。
【００１０】
また、特許文献１において、仮にスラグ排出弁を開いた状態でパージ水を供給したとしても、スラグ排出管やクエンチ部には、水砕スラグの排出方向と反対方向にパージ水が流れるため、水砕スラグの排出がパージ水の流れによって妨げられ、水砕スラグの排出時間が長くなる。
【００１１】
本発明は、水砕スラグを排出する操作の開始の遅れを抑制するとともに、水砕スラグの排出時間を短くすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明では、上記課題を解決するため、炉内に供給される石炭をガス化させる一方、ガス化した後に残った石炭中の灰分を溶融スラグに変換するガス化部と、このガス化部の底部に形成される開口部から流下する溶融スラグを水砕する冷却水が貯留されたクエンチ部と、このクエンチ部に冷却水を供給する給水ラインとを含み、クエンチ部が下方に向かって絞られる円錐形のコーン部を有するガス化炉と、このガス化炉のコーン部の底部にスラグ排出弁を介して接続され、クエンチ部から排出されるスラグを一時貯留したのち排出するホッパとを備える石炭ガス化装置において、クエンチ部の冷却水中に溜められるスラグの高さ位置を制御する制御部と、給水ラインから供給される冷却水をクエンチ部の冷却水中に供給する給水ノズルとを備え、この給水ノズルは、給水ラインから供給される冷却水をクエンチ部の冷却水中に溜められるスラグの上端よりも上方に供給するように配置されてなることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、ガス化炉からスラグを排出する際の冷却水の流れ方向とスラグの排出方向を一致させることができる。すなわち、給水ノズルからクエンチ部に供給された冷却水は、クエンチ部に溜められる冷却水中のスラグよりも高い位置から供給されるから、スラグ排出弁を開いてホッパから冷却水を排出することにより、給水ノズルから供給された冷却水がスラグ間の隙間を通り抜けてホッパへ向かって流れる。このとき、クエンチ部やクエンチ部とホッパとを接続する配管内で架橋を形成するスラグは、冷却水がスラグ間の隙間を通り抜けることで、スラグ間の架橋が崩されるから、冷却水に同伴されて効率よく排出される。これにより、スラグの架橋を崩すためのパージ操作とスラグを排出するための操作とを別々に時間をずらして行うことなく、これらの操作を同時に行うことができるから、スラグを排出する操作の開始の遅れを抑制することができる。また、スラグ排出弁を閉じている時間が短くなるから、その間、クエンチ部に蓄積されるスラグの量を少なくすることができ、しかも、スラグの架橋を効率よく崩して排出できるから、スラグの１回の排出時間を短くすることができる。
【００１４】
この場合において、ガス化炉は、クエンチ部のコーン部に貯留された冷却水中のスラグに液又はガスを噴射する噴射ノズルを備えていることが好ましい。
【００１５】
これによれば、クエンチ部に貯留される冷却水中のスラグの架橋をより確実に崩壊させることができるから、スラグの排出時間をより短くすることができる。
【００１６】
また、本発明では、上記課題を解決するため、炉内に設けられるガス化部で、炉内に供給された石炭をガス化させる一方、ガス化した後に残った石炭中の灰分を溶融スラグに変換し、この溶融スラグを冷却水が貯留された炉内のクエンチ部に流下させて水砕し、この水砕したスラグをクエンチ部の底部から排出して炉外のホッパへ移動させ、このホッパに貯留されたスラグをホッパから排出するスラグの排出方法において、クエンチ部の冷却水中のスラグをホッパへ移動させるときは、クエンチ部とホッパとを接続する流路を開放し、クエンチ部に一時貯留される冷却水中のスラグよりも上方の冷却水中に冷却水を供給するとともに、クエンチ部の冷却水及びスラグをホッパへ移動させることを特徴とする。
【００１７】
この場合において、クエンチ部と前記ホッパとを接続する流路を開放した後、クエンチ部の冷却水中に冷却水を供給する前に、クエンチ部の冷却水中のスラグに液又はガスを噴き付けるようにしてもよい。
【００１８】
また、クエンチ部の冷却水及びスラグをホッパへ移動させる操作をした後、クエンチ部に残留する冷却水中にスラグが残留しているときは、この残留するスラグに液又はガスを噴き付けるようにしてもよい。
【００１９】
また、クエンチ部とホッパとを接続する流路を開放する前に、クエンチ部の冷却水中のスラグに液又はガスを噴き付けるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、クエンチ部及びクエンチ部とホッパとを接続する配管内に堆積するスラグを冷却水とともに良好に排出させることができ、また、クエンチ部及びクエンチ部とホッパとを接続する配管内に堆積するスラグが架橋を形成しても、この架橋を崩して冷却水とともに排出できるため、水砕スラグを排出する操作の開始の遅れを抑制するとともに、水砕スラグの排出時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る石炭ガス化装置の第１の実施形態のスラグ排出系統の構成を示す図であり、（ａ）は給水ノズルをクエンチ部の胴部に設置する例を示し、（ｂ）は給水ノズルをクエンチ部のコーン部に設置する例を示す。
【図２】給水ノズルの設置高さと冷却水の作用との関係を示す図であり、（ａ）は給水ノズルを水砕スラグよりも下方に設置する例を示し、（ｂ）は給水ノズルを水砕スラグの中間部付近に設置する例を示し、（ｃ）は給水ノズルを水砕スラグよりも上方に設置する例を示す。
【図３】本発明に係る石炭ガス化装置の第２の実施形態のスラグ排出系統の構成を示す図である。
【図４】図３の噴射ノズルの設置高さについて説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１の実施形態）
以下、本発明を適用してなる石炭ガス化装置の第１の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００２３】
図１（ａ）に本発明を適用してなる石炭ガス化装置１のスラグ排出系統の実施例を示す。ガス化炉３は、軸線を上下方向に向けて配置され、メンブレン構造をした円筒状の容器５を炉の本体とし、この容器５内に下方から順に、クエンチ部７、ガス化部９及び熱回収部（図示せず）を備えている。
【００２４】
ガス化部９には、炉壁を貫通して配置される図示しないバーナが設けられ、このバーナには、微粉炭とともに酸素などの酸化剤が供給されるようになっている。バーナは、噴き出し方向がガス化部９の仮想円径と接するように配置され、この配置により、バーナから噴出される微粉炭が、ガス化部９内で旋回流を形成するようになっている。ガス化部９では、微粉炭をガス化した後に残ったガス化残渣（石炭中の灰分）が溶融スラグに変換されるようになっている。
【００２５】
クエンチ部７は、円筒状の胴部１１と、この胴部１１と連なって形成され、下方に向かって絞られる円錐状のコーン部１３から構成され、その内部には、ガス化部から流下した溶融スラグを水砕スラグにするための冷却水１５（クエンチ水ともいう。）が貯留されている。胴部１１には、炉壁を貫通して配置される給水ノズル１７が備えられ、この給水ノズル１７には、給水弁１９が配設された給水ライン２１が接続されている。胴部１１の給水ノズル１７の上方の炉壁には、排水弁２３が配設された排水ライン２５が接続されている。
【００２６】
ガス化炉３の運転時には、クエンチ部７に水砕スラグを一時貯留する間、冷却水１５が蒸発して水面が低下する一方、水砕スラグの増加により冷却水の水面が上昇する。本実施形態では、このような冷却水１５の水面の高さ位置の変化に応じて、給水弁１９と排水弁２３の開閉操作が行われ、冷却水１５の水面の高さ位置が設定位置となるように制御されるようになっている。
【００２７】
給水ノズル１７は、クエンチ部７に貯留される水砕スラグ２７の高さ位置（水砕スラグ２７の最上部）よりも上で、かつ、冷却水１５の水面よりも下方に設置されている。水砕スラグ２７の高さ位置は、後述するように、図示しない制御部によって適宜設定することができ、給水ノズル１７の設置位置は、この水砕スラグ２７の高さ位置に基づいて設定されている。
【００２８】
図１（ａ）は、水砕スラグ２７の貯留量を多く設定する場合、つまり、水砕スラグ２７の高さ位置をコーン部１３の最上部よりも高い位置に設定する場合で、給水ノズル１７がクエンチ部７の胴部１１に設置される例を示す。一方、図１（ｂ）は、水砕スラグ２７の貯留量を少なく設定する場合、つまり、水砕スラグの高さ位置をコーン部の最上部よりも低い位置に設定する場合で、給水ノズル１７がクエンチ部７のコーン部１３に設置される例を示す。なお、図１（ａ）と図１（ｂ）は、給水ノズル１７の設置位置のみが異なるため、これ以降は、図１（ａ）と図１（ｂ）を区別しないで説明する。
【００２９】
クエンチ部７の胴部１１とその上方に配置されるガス化部９との間には、ガス化部９の底部とクエンチ部７の頂部にそれぞれ開口するスラグタップ２９が設けられている。クエンチ部７の底部には、スラグ排出弁３１が配設されたスラグ排出管３３が接続されている。スラグ排出管３３の一端には、ホッパ３５（スラグロックホッパ）が接続されている。
【００３０】
ホッパ３５の底部には、ホッパスラグ排出弁３７が配設されたスラグ排出ライン３９が接続されている。ホッパ３５の下部には、ホッパ３５内に高圧水を供給するための高圧水供給弁４１が配設された高圧水供給ライン４３が接続されている。また、ホッパ３５の上部には、排水ノズル４５が設けられ、この排水ノズル４５には、ホッパ排水弁４７が配設されたホッパ排水ライン４９が接続されている。
【００３１】
制御部は、スラグ排出弁３１の開閉とともに、ホッパ３５に接続される各ラインの弁の開閉を制御してホッパから排出される時間当たりのスラグの排出量を調節（例えば、単位時間当たりのスラグの排出回数を調節）することにより、クエンチ部７に貯留される水砕スラグ２７の高さ位置が制御されるようになっている。
【００３２】
次に、このようにして構成される石炭ガス化装置１のスラグ排出系統の動作を説明する。なお、給水ノズル１７の動作については後述する。ガス化炉３で生成された溶融スラグ５１は、スラグタップ２９を通ってクエンチ部７へ流下する。クエンチ部７へ流下した溶融スラグ５１は、図１に示すように、冷却水１５中に落下して細かく粉砕された水砕スラグ２７となる。この水砕スラグ２７は、クエンチ部７の冷却水１５中の底部に沈降して一時貯留される。
【００３３】
一方、水砕スラグ２７を排出して空になったホッパ３５は、スラグ排出弁３１とホッパスラグ排出弁３７を閉じ、ホッパ排出弁４７を開いた状態で、高圧水供給弁４１を開き、ホッパ３５内に高圧水を満たして余分なガスを抜く。ホッパ３５内のガスが抜けて、ホッパ３５内の圧力がガス化炉３内の圧力と同じ圧力（例えば３ＭＰａ）まで昇圧されると、ホッパ排出弁４７と高圧水供給弁４１を閉じて、ホッパ３５への高圧水の供給を終了する。
【００３４】
続いて、スラグ排出弁３１、給水弁１９、ホッパ排水弁４７の順に開くことで、クエンチ部７に貯留された水砕スラグ２７を冷却水１５の流れに同伴させてホッパ３５内へ移送する。これらの弁の開閉操作は、クエンチ部７に貯留される水砕スラグ２７の高さ位置（貯留量）に基づいて設定される時間間隔で行われる。排水ノズル４５から冷却水１５が排出されると、クエンチ部７に貯留された冷却水１５の水位が低下するが、給水弁１９を開いてクエンチ部７に冷却水を供給し、ホッパ排水弁４７及び排水弁２３の開閉を制御することで、冷却水１５の水位が一定に保たれる。
【００３５】
クエンチ部７に貯留された水砕スラグ２７がホッパ３５へ移送されると、スラグ排出弁３１を閉じた後、ホッパ排水弁４７を開いてホッパ排水ライン４９から冷却水１５のみを排出し、ホッパ３５内を大気圧まで減圧する。そして、ホッパ排水弁４７を閉じた後、ホッパスラグ排出弁３７を開くことで、ホッパ３５に貯留された水砕スラグ２７を冷却水１５とともに石炭ガス化装置１の系外へ排出する。
【００３６】
ホッパ３５内の水砕スラグ２７がなくなると、ホッパスラグ排出弁３７を閉じた後、高圧水供給弁４１を開いて高圧水をホッパ３５内に供給することでホッパ３５内を満水にし、クエンチ部７に貯留された水砕スラグ２７を受け入れる準備を始める。このようにクエンチ部７に貯留された水砕スラグ２７は、バッチ処理により石炭ガス化装置１の系外に排出される。
【００３７】
次に、給水ノズル１７の設置高さと冷却水の作用との関係について、図２を用いて説明する。
【００３８】
図２（ａ）は、クエンチ部７に貯留される水砕スラグ２７よりも下方に給水ノズル１７ａを設置した場合の冷却水１５ａの流れを示す。この給水ノズル１７ａは、クエンチ部７の底部のスラグ排出口５３に近い位置に配置され、給水ノズル１７ａよりも上方に水砕スラグ２７が堆積しているため、水砕スラグ２７が抵抗となり、給水ノズル１７ａから噴き出された冷却水１５ａの上方への流路が狭くなる。一方、給水ノズル１７ａよりも下方には、スラグ排出口５３があり、水砕スラグ２７は殆どないため抵抗が少ない。そのため、給水ノズル１７ａから供給された冷却水１５ａは、抵抗の少ないクエンチ部７下部のスラグ排出口５３へ流れる。したがって、水砕スラグ２７よりも下方から冷却水を供給しても、一部の水砕スラグ２７ａしか排出されない。
【００３９】
図２（ｂ）は、クエンチ部７に貯留される水砕スラグ２７の高さ方向の中間部付近に給水ノズル１７ｂを設置した場合の冷却水１５ｂの流れを示す。この位置の給水ノズル１７ｂから供給された冷却水１５ｂは、貯留された冷却水１５と堆積する水砕スラグ２７を攪拌するように流れる。クエンチ部７は下部ほど断面積が狭くなるコーン部１３を有しているため、断面積の広いクエンチ部７の上方へ水砕スラグ２７ｂが巻き上げられ、矢印５５のように攪拌されやすい。そのため、クエンチ部７の下方には水砕スラグ２７が流れ難く、貯留された水砕スラグ２７の全量を排出するのに時間がかかる。
【００４０】
図２（ｃ）は、クエンチ部７に貯留される水砕スラグ２７よりも上方に給水ノズル１７ｃを設置した場合の冷却水１５ｃの流れを示す。この位置の給水ノズル１７ｃから供給された冷却水１５ｃは、堆積する水砕スラグ２７の隙間を通りクエンチ部７の底部のスラグ排出口５３から排出されるが、この冷却水１５ｃには、水砕スラグ２７ｃが同伴される。すなわち、給水ノズル１７ｃよりも上方には水砕スラグ２７が存在しないため、図２（ｂ）のように、水砕スラグ２７が攪拌されることがなく、しかも、冷却水１５ｃが水砕スラグ２７の隙間を通ることで、水砕スラグ２７の架橋が崩れやすい。水砕スラグ２７は、架橋が一旦崩れ始めると、冷却水の流れに同伴して水砕スラグ２７の排出が加速される。
【００４１】
したがって、本実施形態では、図２（ｃ）に示すように、クエンチ部７に貯留される水砕スラグ２７の高さ位置よりも上方に給水ノズル１７ｃを設置する。このように給水ノズル１７ｃを設置することにより、水砕スラグ２７の排出速度を高め、短時間で効率よく水砕スラグ２７を排出することができる。
【００４２】
ここで、水砕スラグ２７の排出速度をより高めるためには、冷却水の流量を多くすることが効果的である。具体的には、クエンチ部７の底部に接続されたスラグ排出管３３を流れる冷却水１５の流速が、数ｃｍ／ｓｅｃもしくはそれ以上の流速となるように、給水ノズル１７から供給する冷却水の供給量を増やし、スラグ排出管３３の配管径を大きくすることが望ましい。
【００４３】
本実施形態によれば、従来のように水砕スラグの架橋を崩すためのパージ操作と水砕スラグを排出するための操作とを別々に時間をずらして行うことなく、これらの操作を同時に行うことができるから、スラグ排出弁３１を閉じている時間を短縮することができ、水砕スラグ２７を排出する操作の開始の遅れを抑制することができる。また、スラグ排出弁３１を閉じている時間が短くなるから、その間、クエンチ部７に蓄積される水砕スラグ２７の量を少なくすることができ、さらに、水砕スラグ２７が架橋を形成したとしても、架橋を崩しながら水砕スラグ２７を冷却水１５に同伴させて効率よく排出できるから、水砕スラグ２７の１回の排出操作の時間を短くすることができ、安定した排出が可能となる。
【００４４】
（第２の実施形態）
次に、本発明を適用してなる石炭ガス化装置の第２の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。なお、本実施形態は、基本的には第１の実施形態と同様である。したがって、以下では、本実施形態の特徴的な構成についてだけ説明し、第１の実施形態と共通する構成については説明を省略する。
【００４５】
第１の実施形態によれば、クエンチ部７に貯留される水砕スラグ２７を給水ノズル１７から供給される冷却水１５の流れに同伴させて排出することができるが、例えばスラグ排出弁３１を開いたときの水砕スラグ２７の蓄積量が多いときには、水砕スラグ２７の重みが増して架橋の強度が高まり、水砕スラグ２７の排出時間が長くなることがある。
【００４６】
図３に、第２の実施形態による石炭ガス化装置のスラグ排出系統を示す。本実施形態のスラグ排出系統が第１の実施形態のスラグ排出系統と相違するのは、クエンチ部７に貯留される冷却水１５中の水砕スラグ２７に噴き付ける媒体を噴射する噴射ノズル５７をガス化炉３のクエンチ部７に設けたことにある。
【００４７】
噴射ノズル５７は、クエンチ部７のコーン部１３の炉壁を貫通して設けられ、噴射弁５９が配設された噴射媒体供給ライン６１が接続されている。噴射弁５９から噴射する媒体としては、冷却水１５などの液体や窒素などの気体でもよく、ガス化運転及びガス化性能に支障を起こさない範囲で適宜選定することができる。噴射ノズル５７から噴出された媒体を冷却水中の水砕スラグ２７に噴き付けることで、水砕スラグ２７の架橋をより確実に崩すことができるから、水砕スラグ２７の排出時間をより短くすることができる。
【００４８】
図４に、クエンチ部７のコーン部１３での水砕スラグ２７の貯留を想定した場合の水砕スラグ２７の粉体圧力分布を示す。図の縦軸は、円錐状のコーン部１３の仮想最下点Ｐを０としたときに、コーン部１３の最大高さ位置を１として表し、横軸を粉体圧力として表している。なお、図４では給水ノズルを省略している。ここで、水砕スラグ２７の高さ位置は、コーン部１３の最大高さ位置に設定している。
【００４９】
図４に示すように、粉体圧力が最大となる高さ位置ｈは、コーン部１３の高さＨの半分の０.５Ｈ以下になる。この粉体圧力が最大となる位置に、噴射弁５９を一瞬開いて、噴射ノズル５７から噴出する冷却水などの媒体を水砕スラグ２７に噴き付けることにより、水砕スラグ２７の架橋を確実に崩壊させることができる。噴射ノズル５７の噴射は１回行っても水砕スラグの架橋の崩壊が十分でなければ、複数回行ってもよい。
【００５０】
噴射ノズル５７から媒体を噴射するタイミングとしては、スラグ排出弁３１を開いた後、給水ノズル１７から冷却水が供給される前に、一定時間噴射するようにする。これにより、水砕スラグ２７が架橋を形成しているときは、予め媒体を水砕スラグ２７に噴き付けることで架橋をある程度崩しておくことができるから、その後、給水ノズル１７から供給される冷却水に水砕スラグ２７を同伴させて効率よく排出することができる。
【００５１】
また、これに代えて、第１の実施形態のスラグ排出操作の直後、つまり、スラグ排出弁３１を開いて、給水ノズル１７から冷却水を供給するとともに、クエンチ部７の冷却水１５及び水砕スラグ２７をホッパ３５へ移送する操作をした後、クエンチ部７に架橋を形成した水砕スラグ２７が残留していることを検知したときに限り、スラグ排出弁３１を閉じる前に、噴射ノズル２７から媒体を噴射するようにしてもよい。これによれば、必要なときだけ噴射ノズル５７から媒体を噴射すればよいから、水砕スラグ２７の排出操作の時間を短くすることができる。
【００５２】
さらに、これらに代えて、第１の実施形態のスラグ排出操作を開始する前、つまり、スラグ排出弁３１を開く前に、噴射ノズル５７から媒体を噴射することにより、クエンチ部７に貯留される水砕スラグ２７の架橋形成を防ぐとともに、水砕スラグ２７に形成された架橋を崩壊させた後、その水砕スラグ２７を冷却水に同伴させて排出することもできる。
【００５３】
以上述べたように、これらの実施形態によれば、クエンチ部７及びスラグ排出管３３に貯留された水砕スラグ２７を冷却水１５とともに安定に短時間で排出することができ、また、水砕スラグ２７が架橋を形成しても、それを崩壊して冷却水１５とともに排出することができるようになるため、石炭ガス化装置の連続運転を達成することができ、ガス化設備の信頼性向上を図ることができる。また、１系統で水砕スラグ２７の排出ができれば、複数の排出系統が必要ないため、設備の低コスト化を図ることができる。
【００５４】
１  石炭ガス化装置
３  ガス化炉
７  クエンチ部
９  ガス化部
１１  胴部
１３  コーン部
１５  冷却水
１７  給水ノズル
１９  給水弁
２１  給水ライン
２３  排水弁
２７  水砕スラグ
２９  スラグタップ
３１  スラグ排出弁
３３  スラグ排出管
３５  ホッパ
４５  排水ノズル
５１  溶融スラグ
５３  スラグ排出口
５７  噴射ノズル
５９  噴射弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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