(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭と水を混合した石炭・水スラリを貯蔵するＣＷＭタンクと、該ＣＷＭタンク内の石炭・水スラリを圧送するチャージポンプと、該チャージポンプの下流側に接続され、上記石炭・水スラリを加熱するスラリヒータと、該スラリヒータで加熱した石炭・水スラリを噴流床式ガス化炉に移送する移送配管とを備え、上記ＣＷＭタンク内の石炭・水スラリを加熱して噴流床式ガス化炉に供給する高温ＣＷＭ供給装置において、上記移送配管の下流側に石炭・水スラリの流れを遮断するＣＷＭ遮断弁を設け、該ＣＷＭ遮断弁の上流側の移送配管に、これより分岐して該移送配管内及びスラリヒータ内の石炭・水スラリを高圧に保持したまま、外部に排出するＣＷＭ排出管を接続すると共に、ＣＷＭタンクに戻すＣＷＭ回収管を接続し、該ＣＷＭ回収管に、ＣＷＭ遮断弁の作動時に、移送配管内の石炭・水スラリの温度が比較的低温のときに開く回収用遮断弁を接続し、上記ＣＷＭ排出管に、ＣＷＭ遮断弁の作動時に、移送配管内の石炭・水スラリの温度が高温状態のときに開く排出用第１遮断弁を接続すると共にそのＣＷＭ排出管に排出された石炭・水スラリを冷却するための冷却水導入弁を接続したことをを特徴とする高温ＣＷＭ供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は石炭と水をスラリ化したＣＷＭを加熱して噴流床式石炭ガス化炉に供給する高温ＣＷＭ供給装置に係り、特に、石炭ガス化炉を停止したりして圧力が急激に低下した際に、ＣＷＭが装置内に詰まるのを防止した高温ＣＷＭ供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、噴流床式ガス化炉には石炭と水をスラリ化したＣＷＭを加熱して供給する高温ＣＷＭ供給装置が備えられている。この高温ＣＷＭ供給装置は粒径が０．１ｍｍ以下に細粉化した石炭と水を混合させて流動化した石炭・水スラリ（以下ＣＷＭという）を加熱して噴流床式ガス化炉に供給するものであり、図２に示すようにＣＷＭを貯蔵するためのＣＷＭタンクａと、このＣＷＭタンクａ内のＣＷＭを圧送するチャージポンプｂと、このチャージポンプｂの下流側に接続され、ＣＷＭを加熱するスラリヒータｃと、このスラリヒータｃで加熱されたＣＷＭを噴流床式ガス化炉ｄに移送する移送配管ｅとから主に構成されている。
【０００３】
この噴流床式ガス化炉ｄはＣＷＭと酸素、水蒸気等のガス化剤を高温で反応させて水素や一酸化炭素などを生成するものであり、ガス化処理能力を高めるために内部は１５〜４５Ｋｇｆ／ｃｍ２  程度の高圧に加圧されている。また、スラリヒータｃは水蒸気等の加熱用流体によってこれを通過するＣＷＭを５０〜２００℃の範囲で加熱している。
【０００４】
この高温ＣＷＭ供給装置の運転方法について説明すると、先ず、起動時には常温のＣＷＭをチャージポンプｂによって噴流床式ガス化炉ｄ側に供給する。次に、石炭ガス化炉ｄの内圧が所定の圧力まで上昇してからスラリヒータｃに水蒸気等の加熱用流体を流し始め、これを通過するＣＷＭを５０〜２００℃の範囲で加熱する。そしてＣＷＭの供給を停止する場合にはスラリヒータを止めてＣＷＭの温度を徐々に下げ、常温に戻した後ガス化炉を停止することになる。
【０００５】
すなわち、このＣＷＭタンクａ内のＣＷＭは通常、石炭６５％、水３５％程度の割合で混合されており、その粘度は約１０００ｃｐとなっているが、石炭の割合が数％上昇するとその粘度が急激に上昇して流動性が低下し、スラリヒータｃや移送配管ｅ内に詰まってしまう。一方、ＣＷＭの粘度を低下させるために水の割合を多くすると、噴流床式ガス化炉ｄ内でのガス化効率が低下する欠点がある。これに対しＣＷＭはその温度が高くなるにつれ粘度を低下する特性がある。そこで、この高温ＣＷＭ供給装置はスラリヒータｃによってＣＷＭを加熱することでＣＷＭの粘度を下げ得るので、通常より高い濃度のＣＷＭを使用することができ、ガス化効率を高めることが可能となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した高温ＣＷＭ供給装置では、何等かの原因で噴流床式ガス化炉ｄの内圧が急激に低下した場合、スラリヒータｃや移送配管ｅの内圧も同時に急激に減圧するため、これを流れるＣＷＭ中の水がフラッシュしてＣＷＭの石炭分のみが残って、これがスラリヒータｃや移送配管ｅ内に詰まって閉塞状態を招いてしまうことになる。従って、この場合には、高温ＣＷＭ供給装置を全て分解して詰まっている石炭分を除去するか、それが不可能な場合は高温ＣＷＭ供給装置を新たに作り直さなくてはならず、経済的、時間的に大変なロスとなっていた。
【０００７】
そこで、本発明はこれらの欠点を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は噴流床式ガス化炉の内圧が急激に低下しても、スラリヒータや移送配管を流れるＣＷＭ中の石炭分が内部に詰まって閉塞状態となるのを未然に防止することを達成した高温ＣＷＭ供給装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、石炭と水を混合した石炭・水スラリを貯蔵するＣＷＭタンクと、該ＣＷＭタンク内の石炭・水スラリを圧送するチャージポンプと、該チャージポンプの下流側に接続され、上記石炭・水スラリを加熱するスラリヒータと、該スラリヒータで加熱した石炭・水スラリを噴流床式ガス化炉に移送する移送配管とを備え、上記ＣＷＭタンク内の石炭・水スラリを加熱して噴流床式ガス化炉に供給する高温ＣＷＭ供給装置において、上記移送配管の下流側に石炭・水スラリの流れを遮断するＣＷＭ遮断弁を設け、該ＣＷＭ遮断弁の上流側の移送配管に、これより分岐して該移送配管内及びスラリヒータ内の石炭・水スラリを高圧に保持したまま、外部に排出するＣＷＭ排出管を接続すると共に、ＣＷＭタンクに戻すＣＷＭ回収管を接続し、該ＣＷＭ回収管に、ＣＷＭ遮断弁の作動時に、移送配管内の石炭・水スラリの温度が比較的低温のときに開く回収用遮断弁を接続し、上記ＣＷＭ排出管に、ＣＷＭ遮断弁の作動時に、移送配管内の石炭・水スラリの温度が高温状態のときに開く排出用第１遮断弁を接続すると共にそのＣＷＭ排出管に排出された石炭・水スラリを冷却するための冷却水導入弁を接続したものである。
【０００９】
【作用】
本発明は以上のように構成したため、噴流床式ガス化炉の内圧が急激に低下した場合、ＣＷＭ遮断弁が閉作動して、ＣＷＭ遮断弁の上流側の移送配管内を密閉して、減圧を防ぐことになり、また、これと同時に、移送配管内等の石炭・水スラリは、その温度が比較的低温のとき（例えば８０℃以下のとき）は、ＣＷＭ回収管を介してＣＷＭタンクに戻し、高温状態のとき（８０℃以上とき）は、ＣＷＭ排出管に流すと共にＣＷＭ排出管に冷却水を流して冷却しながら順次排出されることになる。従って、ＣＷＭ遮断弁の下流側の移送配管内等ではフラッシュが発生しなくなって、石炭分が詰まることがなくなり、移送配管内等の分解清掃といった煩わしい作業が省略できる。また、温度が低く、フラッシュは発生しないときには、ＣＷＭ回収管を介してＣＷＭタンクに回収することができる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を説明する。
【００１１】
図１は本発明の高温ＣＷＭ供給装置を示したものである。図示するように、この高温ＣＷＭ供給装置は石炭と水を混合したＣＷＭを貯蔵するＣＷＭタンク１と、このＣＷＭタンク１内のＣＷＭを加圧して移送するチャージポンプ２と、このチャージポンプ２の下流側に接続され、ＣＷＭを加熱するスラリヒータ３と、このスラリヒータ３で加熱したＣＷＭを噴流床式ガス化炉４のバーナ部４ａに移送する移送配管５と、この移送配管５の下流であって、これと分岐して設けられたＣＷＭ排出部６とから主に構成されている。
【００１２】
この噴流床式ガス化炉は上述したように、ＣＷＭと酸素、水蒸気等のガス化剤を高温で反応させて水素や一酸化炭素などを生成するものであり、ガス化処理能力を高めるために内部は１５〜４５Ｋｇｆ／ｃｍ２  程度の高圧に加圧されている。
【００１３】
チャージポンプ２はＣＷＭタンク１内のＣＷＭを払い出すと共に、スラリヒータ３及び移送配管５を介して噴流床式ガス化炉４のバーナ部４ａ側に約３０Ｋｇｆ／ｃｍ２  程度に加圧して移送している。
【００１４】
スラリヒータ３はチャージポンプ２から圧送されたＣＷＭを通過させると共に、これを水蒸気等の高温加熱用流体Ｓによって５０〜２００℃の範囲で加熱して、その粘度を低下させて流動性及び噴流床式ガス化炉４での反応効率を向上させている。尚、ＣＷＭを加熱して温度が下がった加熱用流体Ｓは凝縮水Ｗとなってスラリヒータ３から排出され、図示しない加熱装置によって再び加熱されて水蒸気となり、加熱用流体Ｓとして再利用されようになっている。
【００１５】
また、上記移送配管５とＣＷＭ排出部６の分岐部からは、一端がＣＷＭタンク１に接続されたＣＷＭ回収管７が分岐して設けられており、ＣＷＭが加熱されていない場合は移送配管５側に設けられた回収用遮断弁８を制御することで移送配管５内を流れるＣＷＭを導入してＣＷＭタンク１内に回収することができるようになっている。
【００１６】
また、噴流床式ガス化炉４のバーナ部４ａ側に接続されている移送配管５には、これを流れるＣＷＭの流通を瞬時に遮断する２つのＣＷＭ遮断弁１５，１５´が並列に設けられており、これらは連動している。そして、このＣＷＭ遮断弁１５，１５´は噴流床式ガス化炉４が何らかの理由で緊急に停止した場合は、自動的に瞬時にかつ同時に閉作動するようになっている。これにより移送配管５内は密閉され急激な圧力低下は起らないようになっている。
【００１７】
尚、このＣＷＭ遮断弁１５，１５´を２個設けた理由としては、移送配管５内のＣＷＭの流れを完全に遮断するためである。すなわち、上述したように移送配管５内のＣＷＭはスラリヒータ３で加熱されることにより、非常に高圧となっているため、一つの遮断弁のみでは、完全にＣＷＭの流れを遮断することができない場合があって多少のＣＷＭの洩れが生ずることがあるからである。従って、遮断性能が高く高圧のＣＷＭの流れを完全に遮断することができる高性能の遮断弁であれば、一つでも良いことは勿論である。
【００１８】
ＣＷＭ排出部６は、ＣＷＭ遮断弁１５の上流側の移送配管５から分岐されたＣＷＭ排出管９と、ＣＷＭ排出管９の移送配管５側に設けられた排出用第一遮断弁１０と、この排出用第一遮断弁１０の下流側のＣＷＭ排出管９途中に設けられ、冷却水を導入する冷却水導入弁１７を備えた混合器１１と、ＣＷＭ排出管９の他端側に設けられた減圧弁１３及び排出用第二遮断弁１２と、ＣＷＭ排出管９の他端部に設けられたスラリ排出槽１４とから構成されており、上述したように、噴流床式ガス化炉が停止してＣＷＭ遮断弁１５，１５´が遮断したときに、移送配管５内の高温高圧のＣＷＭを導入して圧力を保持したまま冷却し外部に排出するようになっている。
【００１９】
また、上記回収用遮断弁８，排出用第一遮断弁１０はＣＷＭ遮断弁１５，１５´と連動しており、ＣＷＭ遮断弁１５，１５´が開いている場合には、回収用遮断弁８と排出用第一遮断弁１０のいずれも閉じた状態となっており、また、ＣＷＭ遮断弁１５，１５´が閉じた場合には回収用遮断弁８と排出用第一遮断弁１０のいずれ一方が開いて、移送配管５内のＣＷＭがＣＷＭ回収管７側又はＣＷＭ排出管９側に流れるようになっている。すなわち、本実施例においてはＣＷＭ遮断弁１５，１５´が瞬時に閉じた時に、移送配管５内のＣＷＭが比較的低温（例えば８０℃以下）で、減圧してもＣＷＭがフラッシュしない状態の場合には回収用遮断弁８側のみを開いて、移送配管５内のＣＷＭをＣＷＭ回収管７側に流し、反対にＣＷＭが高温（８０℃以上）状態で、これを減圧した場合にフラッシュが起きやすい状態のときには排出用第一遮断弁１０側のみを開いてＣＷＭ排出管９側に流すようになっている。また、排出用第二遮断弁１３，減圧弁１２，冷却水導入弁１７は排出用第一遮断弁１０と連動しており、排出用第一遮断弁１０の開閉動作と原則的に一致している。また、排出用第一遮断弁１０が閉じているときには冷却水導入弁１７から導入された冷却水によってＣＷＭ排出管９内に７ｋｇ／ｃｍ２  の水圧の冷却水が封入されている。
【００２０】
次に、本実施例の作用を説明する。
【００２１】
先ず、噴流式ガス化炉４の起動前にＣＷＭ回収管７の回収用遮断弁８を開き、所要のＣＷＭを流しておき、点火時に回収用遮断弁８を閉じＣＷＭ遮断弁１５，１５´を開いて噴流床式ガス化炉４にＣＷＭを送ってガス化を始め、その内圧を上昇させる。次に、噴流床式ガス化炉４の内圧が約２０Ｋｇｆ／ｃｍ２  まで上昇したならばスラリヒータ３に水蒸気等の加熱用流体Ｓを流し始め、これを通過するＣＷＭを５０〜２００℃の範囲で加熱する。高濃度のＣＷＭを使用した場合、スラリヒータ３でＣＷＭを加熱しないと移送配管５及びスラリヒータ３での圧力損失が大きくなりチャージポンプ２出口の圧力が高くなり過ぎることがある。この場合は、噴流床式ガス化炉４の内圧を約１５ｋｇｆ／ｃｍ２  で一旦保持しＣＷＭの加熱に入った後、噴流床式ガス化炉４の内圧を所要の２０ｋｇｆ／ｃｍ２  迄上昇させる。このような操作方法をとることにより、噴流床式ガス化炉での反応効率を良くできる高濃度のＣＷＭを供給することになる。そして、このＣＷＭの供給を停止する場合にはスラリヒータ３による加熱温度を下げて移送配管５内の圧力が低下してもＣＷＭがフラッシュしない状態にしてから、その供給を停止することになる。
【００２２】
ところが、何等かの原因で噴流床式ガス化炉４が急に停止する場合および圧力が急激に低下した場合は、瞬時にＣＷＭ遮断弁１５，１５´を同時に作動して移送配管５内を密閉して移送配管５内圧力が急激に低下するのを防ぐことになる。すると、これと連動して回収用遮断弁８，排出用第一遮断弁１０のいずれか一方を開いて移送配管５内の高温のＣＷＭを循環回収、または外部へ排出することになる。すなわち、この時移送配管５内のＣＷＭの温度が８０℃以下で、多少圧力を下げてもフラッシュが起きにくい状態である場合は、回収用遮断弁８側を開いてこのＣＷＭをＣＷＭ回収管７側に流すと共に、上述した噴流床式ガス化炉４の運転停止時と同様にスラリヒータ３による加熱温度を下げてＣＷＭが移送配管５内に詰まらない状態にしてから、その供給を停止することになる。
【００２３】
しかしながら、ＣＷＭの温度が８０℃以上である場合は、ＣＷＭが高圧であるため、これをＣＷＭ回収管７側に流すと、フラッシュ現象が起きて移送配管５及びＣＷＭ回収管７に詰まってしまう。従って、ＣＷＭの温度が８０℃以上である場合はＣＷＭ排出部６の排出用第一遮断弁１０のみを開いて、これをＣＷＭ排出部６に流すことになる。ＣＷＭ排出部６においては、排出用第一遮断弁１０を通過してＣＷＭ排出管９を流れてきた高温のＣＷＭは、冷却水導入弁１７を備えた混合器１１内で冷却水導入弁１７と混合されて冷却された後、この冷却水と共にＣＷＭ排出管９をさらに通過し、減圧弁１３を通過して減圧され、その後、排出用第二遮断弁１２を通過してその端部からスラリ排出槽１４に排出されることになる。また、この時、ＣＷＭ排出部６のＣＷＭ排出管９内は、予め封入されている冷却水、及び減圧弁１３によって高圧に保たれているため、排出用第一遮断弁１０、排出用第二遮断弁１２を開いてＣＷＭ排出管９をＣＷＭを通過させても移送配管５内が急激に減圧することはなく、移送配管５内においてＣＷＭのフラッシュが起きる心配はない。そして、上述した噴流床式ガス化炉４の運転停止時と同様にスラリヒータ３による加熱温度を下げて移送配管５内のＣＷＭがフラッシュを起こさない状態にしてから、その供給を停止する。そして、これと同時に、排出用第一遮断弁１０を閉じてＣＷＭ排出管９内へのＣＷＭの流れを停止し、その後、冷却水導入弁１７からの冷却水の供給を続けて排出用第一遮断弁１０の下流側のＣＷＭ排出管９及び混合器１１内にある残りのＣＷＭをスラリ排出槽１４に排出した後、排出用第二遮断弁１２を閉じてＣＷＭ排出管９内を密閉し、ＣＷＭ排出管９内の水圧が所定圧になった後、冷却水導入弁１７を閉じて所定圧の冷却水をＣＷＭ排出管９内に封入することになる。
【００２４】
このように、本発明は、移送配管５の下流側にＣＷＭの流れを遮断するＣＷＭ遮断弁１５，１５´を設けると共に、このＣＷＭ遮断弁１５，１５´の上流の移送配管５にこれより分岐してこの移送配管５内及びスラリヒータ３内の高温高圧のＣＷＭを外部に排出するＣＷＭ排出部６を設けたことにより、装置内でのＣＷＭのフラッシュが未然に防止され、これが詰まって閉塞状態になるのを防止することができるようになる。従って、装置の分解清掃作業等の煩わしい作業を行う必要がなくなると共に、装置を新たに作り直すといった費用や時間的コストが低減されることになる。また、ＣＷＭ遮断弁１５，１５´の上流の移送配管５に、これより分岐して、移送配管５内及びスラリヒータ３内の高温高圧のＣＷＭをＣＷＭタンク１に戻すＣＷＭ回収管を接続することで、温度が低く、フラッシュが発生しないときには、そのＣＷＭをＣＷＭタンクに回収することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上、要するに本発明によれば、装置内にＣＷＭが詰まって閉塞状態になるのを防止することが可能となるため、分解清掃作業等の煩わしい作業を行う必要がなくなると共に、装置を新たに作り直すといった費用や時間的コストが低減されて装置の信頼性、耐久性が向上すると共にフラッシュの発生がない場合にはＣＷＭタンクに戻すことができるので、無駄に排出することがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す全体概略図である。
【図２】従来の高温ＣＷＭ供給装置を示す全体概略図である。
【符号の説明】
１  ＣＷＭタンク
２  チャージポンプ
３  スラリヒータ
４  噴流床式ガス化炉
５  移送配管
６  ＣＷＭ排出部
１５，１５´  ＣＷＭ遮断弁
【図１】
0003556961.tif 000002
【図２】
0003556961.tif 000003