(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭をガス化するガス化部と、該ガス化部より内径が縮小する絞り部と、前記ガス化部からのガスを前記絞り部を通して上部へ引き出し炉外へ排出する炉出口部と、前記ガス化部内の前記絞り部の下部にシール用のガスを噴出する機構とを有することを特徴とする噴流層石炭ガス化炉。
【請求項２】
石炭と酸化剤の供給手段を炉壁に接線方向に備え、石炭生成ガスの旋回流を形成するガス化部と、該ガス化部より内径が縮小する絞り部と、前記ガス化部で生成したガスを前記絞り部を経て炉外へ排出する炉出口部と、前記ガス化部内の前記絞り部の下部にシール用のガスを噴出する機構とを有することを特徴とする噴流層石炭ガス化炉。
【請求項３】
石炭をガス化するガス化部と、該ガス化部の上部にあって内径が縮小する絞り部と、該絞り部の上部にありガスを排出する炉出口部と、前記ガス化部内の前記絞り部の下部の半径方向にシール用のガスを噴出する手段とを有することを特徴とする噴流層石炭ガス化炉。
【請求項４】
石炭をガス化するガス化部と、該ガス化部の上部にあって内径が縮小する絞り部と、該絞り部の上部にありガスを排出する炉出口部と、前記ガス化部内の前記絞り部の下部の半径方向に該絞り部のクエンチガスを噴出するノズルとを有することを特徴とする噴流層石炭ガス化炉。
【請求項５】
石炭をガス化するガス化部と、該ガス化部の上部にあって内径が縮小する絞り部と、該絞り部の上部にありガスを排出する炉出口部と、前記ガス化部内の前記絞り部の下部に旋回するシール用のガスを噴出する機構とを有することを特徴とする噴流層石炭ガス化炉。
【請求項６】
石炭をガス化するガス化部と、該ガス化部の上部にあって内径が縮小する絞り部と、該絞り部の上部にありガスを排出する炉出口部と、前記ガス化部内の前記絞り部の下部に斜め下向きにシール用のガスを噴出する機構とを有することを特徴とする噴流層石炭ガス化炉。
【請求項７】
複数のガス化反応部と、該ガス化部より内径が縮小する絞り部と、前記ガス化部で生成したガスを排出する炉出口部と、前記ガス化部内の前記絞り部の下部にシール用のガスを噴出する機構とを有することを特徴とした噴流層石炭ガス化炉。
【請求項８】
前記ガス噴出機構を複数段有することを特徴とする請求項１から７の１つに記載の噴流層石炭ガス化炉。
【請求項９】
前記ガス噴出機構は、半径方向に放射状にガスを噴出するノズルを有することを特徴とする請求項１から８の１つに記載の噴流層石炭ガス化炉。
【請求項１０】
前記ガス噴出機構は、半径方向に放射状にガスを噴出するスリットを有することを特徴とする請求項１から８の１つに記載の噴流層石炭ガス化炉。
【請求項１１】
前記ガス噴出機構は、ガス噴出部先端における圧力損失が最大となるように先端部が最も縮小した構造であることを特徴とする請求項１から１０の１つに記載の噴流層石炭ガス化炉。
【請求項１２】
前記ガス噴出機構は、高温の生成ガスに接し高温になる該ガス噴出機構の先端部がセラミックで構成されることを特徴とする請求項１から１１の１つに記載の噴流層石炭ガス化炉。
【請求項１３】
前記ガス噴出機構は、高温の生成ガスに接し高温になる該ガス噴出機構の全体がセラミックで構成されることを特徴とする請求項１から１１の１つに記載の噴流層石炭ガス化炉。
【請求項１４】
前記ガス化部に噴出する酸化剤を生成する酸素製造装置で生成する窒素ガスを前記ガス噴出機構のガスとすることを特徴とする請求項１から１３の１つに記載の噴流層石炭ガス化炉。
【請求項１５】
水蒸気発生機を有し、該水蒸気発生機で生成した水蒸気を前記ガス噴出機構のガスとすることを特徴とする請求項１から１３の１つに記載の噴流層石炭ガス化炉。
【請求項１６】
前記ガス化部で生成したガスを冷却する熱回収部と、該熱回収部で冷却されたガスを脱塵する脱塵装置とを有し、該脱塵装置で脱塵された前記生成ガスの一部をリサイクルガスとして前記ガス噴出機構のガスとすることを特徴とする請求項１から１３の１つに記載の噴流層石炭ガス化炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、石炭ガス化炉に係り、特に石炭をガス化したガスをガスタービンに供給して発電を行う石炭発電プラントに適用するのに好適な石炭ガス化炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石炭の持つエネルギーを電気エネルギーに変換する方法には、直接燃焼して熱エネルギーからスチームを介してスチームタービンを用いて発電する方式、或いは一旦可燃性ガスに変換して、ガスタービンで燃焼して発電する方式がある。一般的に後者は前者に比べて効率が良く、次世代の発電システムとして有望視されている。石炭ガス化炉はこの次世代発電システムの中核となる技術である。
【０００３】
石炭ガス化炉とは、石炭等の燃料と酸素或いは空気などの酸化剤を高温で接触させ、水素，一酸化炭素，メタンなどで構成された可燃性ガスを生成する装置である。噴流層石炭ガス化炉は、この装置の中の形式の１つであり、高温で反応させることにより、反応を速やかに終了させて石炭のガス化効率を向上させると同時に、石炭中に存在する灰分を溶融分離した後回収するため、石炭中に存在する有害な金属成分を封じ込めることができ、かつ廃棄時の灰からの溶出も少なく、環境適合性に優れた反応炉形式である。
【０００４】
この形式の石炭ガス化炉では高温でガス化反応を行うため、石炭中の灰分が溶融し生成した粘着性の液滴や粒子が、ガス化ガスに同伴されガス化ガスを処理する装置の壁面等に付着する課題がある。
【０００５】
その対策として、特開平3−24195号公報においては、ガス化炉の内径より小さい内径のガス化炉出口とガス化ガスの冷却部との間にガスを噴出する機構を備え、生成ガスに同伴される粘着性粒子の粘着力を消失させ、熱回収部の粒子付着を抑制している。また、特開平3−239797 号公報においては、ガス化炉の内径より小さい内径のガス化炉出口とガス化ガスの冷却部との間に設置した内径が拡大していくディフューザー部にガスを噴出する機構を備え、熱回収部の粒子付着を抑制している。また、特開平2−38492号公報においては、ガス化炉の内径より小さい内径のガス化炉出口とガス化ガスの冷却部との間に、ガス噴出ノズルを半径方向に放射状に備えたガス注入リングを備え、熱回収部の粒子付着を抑制している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の噴流層石炭ガス化炉においては、熱回収室の壁面への灰などの付着を問題とし、その対策について提案している。しかしながら、ガス化部と熱回収室の間の絞り部に灰が付着し、絞り部の閉塞につながることが明らかとなった。この課題に対して、前記従来技術では対策できない。すなわち、ガス化炉上部の絞り付近では何ら対策がとられておらず、このため、ガス化炉上部の絞り付近の灰付着が課題となる。
【０００７】
本発明の目的は、ガス化部から熱回収部に通じる絞り部に灰が付着することを抑制した噴流層石炭ガス化炉を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の噴流層石炭ガス化炉は、石炭をガス化するガス化部と、該ガス化部の上部にあって内径が縮小する絞り部と、該絞り部の上部にありガスを排出する炉出口部と、前記ガス化部内の前記絞り部の下部にシール用のガスを噴出する手段とを備えることによって達成される。
【０００９】
【作用】
上記構成によれば、石炭バーナより供給された石炭等の燃料と酸素等の酸化剤は、円筒状のガス化部で反応し、熱回収部へ流れる。ガス化部の上部にあって内径がガス化部より順次縮小する絞り部に配置した、該絞り部の壁面を保護するガスを噴出するシールガス噴出ノズルから、シールガスを噴出すると、該シールガスはガス化部から流出するガスの流れにより、絞り部の壁面に沿って上昇し、絞り部の壁面にシール膜を形成する。ガス化部で生成した石炭灰等の粘着性の液滴を含む粒子は、ガス化部から流出するガスの流れに搬送される。絞り部では粒子の持つ慣性力により壁面に接近するが、絞り部の壁面に形成したシール膜により絞り部の壁面への粒子付着が抑制され、絞り部の閉塞の抑制が達成される。
【００１０】
また、石炭バーナを円筒状のガス化部に旋回流を形成するように配置し、石炭等の燃料と酸素等の酸化剤を供給すると、ガス化部で生成したガスは旋回しながら、熱回収部へ流れる。半径方向に放射状に設置した複数のシールガス噴出ノズルからシールガスを吹き込むと、該シールガスは生成ガスの持つ旋回力で壁面方向に移動し、絞り部の壁面に、ガス化部の旋回より弱旋回したシール膜を形成できる。粒子はガス化部から流出するガスの流れに搬送され、旋回する。遠心力により粒子は壁面に近づくが、絞り部の壁面に形成した弱旋回したシール膜により、遠心力が弱まり、粒子は絞り部の壁面に接近せず、絞り部の壁面への粒子付着が抑制され、絞り部の閉塞の抑制が達成される。
【００１１】
また、絞り部の壁面のシール用のガス噴出ノズルを斜め下向きに配置すると、シールガスは、シールガス噴出ノズルの下方に噴出され、ガス化部より旋回しながら流出するガスの旋回力により壁面へ移動し、絞り部の壁面に沿って流れ、シールガス噴出ノズルを覆うように、絞り部壁面を保護するシール膜を形成する。これによりシールガス噴出ノズル近傍の粒子付着が抑制され、シールガス噴出ノズルの閉塞の抑制が達成される。
【００１２】
また、絞り部の壁面のシール用のガス噴出ノズルから、粘着性粒子の粘着性が減衰或いは消失する温度のクエンチガスを吹き込むことにより、絞り部の粒子付着を抑制するとともに粘着性粒子の粘着性を減衰或いは消失される。
【００１３】
また、絞り部に複数段のガス噴出ノズルを配置し、一方からガス化部で生成したガスを冷却する前記クエンチガスを噴出し、他方から絞り部の壁面の保護用シールガスを噴出すると、該クエンチガスを噴出ノズル近傍に、シール膜が形成し、該クエンチガスの噴出ノズルに粘着性高い粒子が接近することを抑制し、該クエンチガスの噴出ノズル近傍で粘着性の高い粒子が冷却，固化し、堆積することを抑制し、該クエンチガスの噴出ノズルの閉塞の抑制が達成される。
【００１４】
さらに、ガスタービンの燃焼器に送る圧縮空気の一部をガス化炉の絞り部の壁面のシールガスとして吹き込むと、圧縮空気はガス化炉の絞り部にシール膜を形成し、ガス化炉の絞り部の灰付着を抑制する。それとともに、シールガス発生器とガスタービン用コンプレッサが一体化でき、システムを簡略化できる。
【００１５】
また、蒸気発生装置で生成した水蒸気を絞り部の壁面のシールガスとして吹き込むと、水蒸気はガス化部で生成した一酸化炭素及び活性化した炭素と反応し、水素に転化し、生成ガス中の水素濃度を高めることができるとともに、絞り部にシール膜を形成し、絞り部の灰付着を抑制する。
【００１６】
また、脱塵，冷却されたリサイクルガスを絞り部の壁面のシールガスとして吹き込むと、リサイクルガスの成分は生成ガスとほぼ同一であることから、生成ガスの成分をほとんど変化することなく、リサイクルガスは絞り部にシール膜を形成し、絞り部の灰付着を抑制する。
【００１７】
また、ガス噴出部の先端が最も縮小した複数のシールガス噴出ノズルを有し、該ガス噴出部先端の内径をすべて等しくした上記構成の装置は、圧力損失が最大となる先端部の影響が大きくなるため、等しい量のシールガスを供給することが可能となり、絞り部に均一な厚さのシール膜を形成することが達成される。
【００１８】
上記構成によれば、ガス化部において酸化剤と石炭等の燃料がガス化反応を起こし、高温の石炭ガス化ガスを生成するが、絞り部に配置したシールガス噴出ノズルは該石炭ガス化ガスにより熱せられ高温になることから、耐熱性の高い材料、例えばセラミックなどで構成する必要がある。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００２０】
図１に本発明の実施例１のシステム構成図を示す。全体は石炭ガス化炉１，ガスタービン４０，スチームタービン４５などから構成される。石炭ガス化炉１で生成したガスは脱塵装置３０，脱硫装置３５を通過することで生成ガス中のダスト，硫黄分が除去され、ガスタービン４０で燃焼し発電する。この排ガスが排熱回収ボイラ４３を通過してスチームを生成してスチームタービン４５で発電する。ガスタービン４０のコンプレッサーで生成した圧縮空気は酸素製造装置５０に送られて窒素と酸素に分離され、窒素は石炭ホッパー１２での加圧用窒素として使われ、酸素はガス化用の酸化剤として使用される。圧縮空気の一部は、ガス化炉絞り部近傍に設置したシールガス噴出ノズル１５から噴出するシールガス２０として使用される。本実施例特有の効果は、ガスタービン４０のコンプレッサーで生成した圧縮空気を用いるため、シールガス生成用のコンプレッサーを省略し、システムが簡略化でき、システム全体のコストが削減できる点、或いは酸化剤や、加圧及びパージ用の窒素の昇圧のエネルギーが削減できるため、システム全体の効率が向上する点である。
【００２１】
図２に本発明の実施例１の噴流層石炭ガス化炉の縦方向断面図を示す。ガス化炉全体は容器２５に囲まれた耐火材２６により構成され、炉上部２とガス化部３と溶融灰急冷室４からなる。ガス化部３と炉上部２はガス化部３より炉径が縮小する絞り部７で連続している。
【００２２】
次に本実施例１の機能について説明する。石炭と酸素はバーナから供給する。上段バーナ１４と下段バーナ６はそれぞれ複数を、炉内に旋回流が生ずるように接線方向に配置し、石炭と酸素を所定の比率でガス化部３に噴出し、石炭をガス化する。ガス化部３内のガスの温度は１２００から１８００度になり、石炭中の灰分は溶融し、その大部分が重力によりガス化部３の下方に設置した溶融灰急冷室４内の冷却水５に流下し、急冷，固化，粉砕されたのち回収される。また、一部は、ガス化部３で生成したガスに搬送され、旋回しながら、絞り部７を通過し、炉上部２に到達する。炉上部２では、絞り部７によりガス化部３からの放射伝熱が遮られ、また、炉壁等に配置した伝熱管で熱回収され、生成ガス及び粒子の温度はガス化反応が殆ど進行しない温度まで低下する。絞り部７に設置したシールガス噴出ノズル１５からガスタービン４０のコンプレッサーで生成した圧縮空気をシールガス２０として噴出することにより、絞り部７の壁面にシール膜１０が形成される。ガス化部３で生成したガスに搬送され、絞り部７を通過する石炭中の灰分等の粒子は、シール膜１０により、絞り部７の壁面への接触が妨げられ、絞り部７への粒子付着が抑制される。さらに常温の圧縮空気をシールガス２０として噴出することにより、絞り部７を通過するガス及び粒子の温度は、ガス化反応が殆ど進行しない温度或いは粘着性粒子の粘着力が殆ど消失する温度まで低下する。粘着力を失った粒子は絞り部７の壁面への付着が抑制される。さらに、シールガス噴出ノズル１５を斜め下向きに設置することにより、シールガス２０はシールガス噴出ノズル１５の下方に噴出され、ガス化部３から旋回しながら流出するガスにより、絞り部７の壁面に沿って上昇する。これにより、シール膜１０の下端はシールガス噴出ノズル１５の下方に位置する。これによりシールガス噴出ノズル１５付近の壁面はシール膜１０に覆われ、シールガス噴出ノズル１５近傍の粒子付着が抑制され、シールガス噴出ノズル１５の閉塞の抑制が達成される。
【００２３】
図３に本発明の実施例１の噴流層石炭ガス化炉の横方向断面I−Iの断面図を示す。半径方向に放射状に複数のシールガス噴出ノズル１５を有することにより、絞り部７の壁面では、ガス化部３から流出するガスの外側に、シール膜１０が、円周方向にほぼ均一な厚みで形成する。ガス化部３で生成したガスに搬送され、絞り部７を通過する石炭中の灰分等の粒子は、ガス化部３で生成したガスから与えられる旋回力や壁面方向の慣性力により絞り部７付近の壁面に接近するが、シール膜１０により、旋回力や壁面方向の慣性力を弱められた粒子は、絞り部７の壁面に接触せず、絞り部７への粒子付着の抑制が達成される。
【００２４】
図４に本発明の実施例１の噴流層石炭ガス化炉の絞り部の断面図を示す。シールガス噴出ノズルはノズル先端のガス噴出部が最も細くなるように構成されている。このため、シールガス供給系の中で、この部分の圧力損失が最も高くなることから、ノズル先端のガス噴出部の内径を等しくすることで、いずれのシールガス噴出ノズルからの供給量も等しくすることができる。
【００２５】
図５に本発明の実施例１の噴流層石炭ガス化炉の絞り部７付近の半径方向距離と周方向速度分布の関係を示す。絞り部７に設置したシールガス噴出ノズル１５からシールガス２０として水蒸気を噴出したときは噴出しないときと比較して絞り部７の壁近傍の周方向速度が減少していることがわかる。
【００２６】
実施例２を以下説明する。図６に本発明の実施例２の噴流層石炭ガス化炉の横方向断面Ｉ−Ｉの断面図を示す。本実施例の特徴は旋回方向にシールガス２０を噴出するシールガス噴出ノズルを有することにより絞り部７の壁面にガス化部３から流出するガスより弱旋回したシール膜を形成できることである。
【００２７】
次に本実施例２の機能について説明する。旋回方向に複数のシールガス噴出ノズル１５を有することにより、絞り部７の壁面では、ガス化部３から流出するガスの旋回力と所定量で噴出するシールガス２０の旋回力が合成し、ガス化部より弱旋回したシール膜１０が形成される。ガス化部３で生成したガスに搬送され、絞り部７を通過する石炭中の灰分等の粒子は、ガス化部３で生成したガスから与えられる旋回力や壁面方向の慣性力により絞り部７付近の壁面に接近するが、シール膜１０により、旋回力や壁面方向の慣性力を弱められた粒子は、絞り部７の壁面に接触せず、絞り部７への粒子付着の抑制が達成される。
【００２８】
実施例３を以下説明する。図７に本発明の実施例３の噴流層石炭ガス化炉の縦方向断面図を示す。本実施例の特徴は半径方向に放射状にシールガス２０を噴出するシールガス噴出ノズル１５の先端部にスリット１７を有することにより、絞り部７の壁面に位置するガス化部３から流出するガスの外側に、シール膜１０を円周方向に均一な厚みで形成することができることと、シールガス噴出部を１つの部品で構成し、構造を簡略化できることである。
【００２９】
次に本実施例３の機能について説明する。石炭と酸素はバーナから供給する。上段バーナ１４と下段バーナ６はそれぞれ複数を、炉内に旋回流が生ずるように配置し、石炭と酸素を所定の比率でガス化部３に噴出し、石炭をガス化する。ガス化部３内のガスの温度は１２００から１８００度になり、石炭中の灰分は溶融し、その大部分が重力によりガス化部３の下方に設置した溶融灰急冷室４内の冷却水５に流下し、急冷，固化，粉砕されたのち回収される。また、一部は、ガス化部３で生成したガスに搬送され、旋回しながら、絞り部７を通過し、炉上部２に到達する。炉上部２では、絞り部７によりガス化部３からの放射伝熱が遮られ、また、炉壁等に配置した伝熱管で熱回収され、生成ガス及び粒子の温度はガス化反応が殆ど進行しない温度まで低下する。シールガス噴出スリット１７からガスタービン４０のコンプレッサーで生成した圧縮空気をシールガス２０として噴出することにより、絞り部７の壁面にシール膜１０が形成する。ガス化部３で生成したガスに搬送され、絞り部７を通過する石炭中の灰分等の粒子は、シール膜１０により、絞り部７の壁面への接触が妨げられ、絞り部７への粒子付着が抑制される。さらに常温の圧縮空気をシールガス２０として噴出することにより、絞り部７を通過するガス及び粒子の温度は、ガス化反応が殆ど進行しない温度或いは粘着性粒子の粘着力が殆ど消失する温度まで低下する。粘着力を失った粒子は絞り部７の壁面へ付着せず、絞り部７への付着が抑制される。また、斜め下向きにガスを噴出するシールガス噴出スリット１７を有することにより、シールガス２０はシールガス噴出スリット１７の斜め下方に噴出される。シールガス２０はガス化部３から旋回しながら流出するガスから受ける遠心力により壁面に移動した後、絞り部７の壁面に沿って上昇する。これにより、シール膜１０の下端はシールガス噴出スリット１７の下方に位置する。このためシールガス噴出スリット１７付近の壁面はシール膜１０に覆われ、シールガス噴出スリット１７先端の粒子付着が抑制され、シールガス噴出スリット１７の閉塞の抑制が達成される。
【００３０】
図８に本発明の実施例３の噴流層石炭ガス化炉の横方向断面Ｉ−Ｉの断面図を示す。シールガス噴出ノズル１５の先端部のシールガス噴出スリット１７の先端部には仕切り１８が設けてあり、半径方向に放射状にシールガス２０を噴出してシール膜１０を形成するようにできる。ガス化部３で生成したガスに搬送され、絞り部７を通過する石炭中の灰分等の粒子は、ガス化部３で生成したガスから与えられる旋回力や壁面方向の慣性力により絞り部７付近の壁面に接近するが、シール膜１０により、旋回力や壁面方向の慣性力を弱められた粒子は、絞り部７の壁面に接触せず、絞り部７への粒子付着の抑制が達成される。
【００３１】
実施例４を以下説明する。図９に本発明を実施した噴流層石炭ガス化炉の縦方向断面図を示す。本実施例の特徴は絞り部７にガス噴出ノズルを複数段配置し、絞り部７の壁面を保護するシール膜１０を形成させるためのシールガス２０を噴出するシールガス噴出ノズル１５の近傍に、シールガス噴出ノズル１５先端を保護するノズルシール用膜１１を形成させるためのノズルシール用ガス２３を噴出するノズルシール用ガス噴出ノズル１６を有し、ノズルの粒子付着が抑制されることである。
【００３２】
次に本実施例４の機能について説明する。石炭と酸素はバーナから供給する。上段バーナ１４と下段バーナ６はそれぞれ複数を、炉内に旋回流が生ずるように配置し、石炭と酸素を所定の比率でガス化部３に噴出し、石炭をガス化する。ガス化部３内のガスの温度は１２００から１８００度になり、石炭中の灰分は溶融し、その大部分が重力によりガス化部３の下方に設置した溶融灰急冷室４内の冷却水５に流下し、急冷，固化，粉砕されたのち回収される。また、一部は、ガス化部３で生成したガスに搬送され、旋回しながら、絞り部７を通過し、炉上部２に到達する。炉上部２では、絞り部７によりガス化部３からの放射伝熱が遮られ、また、炉壁等に配置した伝熱管で熱回収され、生成ガス及び粒子の温度はガス化反応が殆ど進行しない温度まで低下する。シールガス噴出ノズル１５からガスタービン４０のコンプレッサーで生成した圧縮空気をシールガス２０として噴出することにより、絞り部７の壁面にシール膜１０が形成する。ガス化部３で生成したガスに搬送され、絞り部７を通過する石炭中の灰分等の粒子は、シール膜
１０により、絞り部７の壁面への接触が妨げられ、絞り部７への粒子付着が抑制される。さらに常温の圧縮空気をシールガス２０として噴出することにより、絞り部７を通過するガス及び粒子の温度は、ガス化反応が殆ど進行しない温度或いは粘着性粒子の粘着力が殆ど消失する温度まで低下する。粘着力を失った粒子は絞り部７の壁面へ付着せず、絞り部７への付着が抑制される。また、絞り部壁面を保護するためのシールガス噴出ノズル１５の近傍に設置したノズルシール用ガス噴出ノズル１６から、ノズルシール用ガス２３をシールガス噴出ノズル１５の下方に噴出する。ノズルシール用ガス２３はガス化部３から旋回しながら流出するガスにより、絞り部７の壁面に沿って上昇する。これにより、ノズルシール用膜１１の下端はシールガス噴出ノズル１５の下方に位置する。これによりシールガス噴出ノズル１５付近の壁面はノズルシール用膜１１に覆われ、シールガス噴出ノズル１５近傍では粒子は壁面から離れた位置を通る。シールガス噴出ノズル１５から灰の粘着性が消失する所定の温度のシールガス２０を噴出することにより、粘着性粒子は壁面から離れた位置で急冷され、粘着性の消失した粒子になるため、粒子が絞り部７壁面及びシールガス噴出ノズル１５近傍の壁面に堆積し、絞り部を閉塞することが抑制される。
【００３３】
図１０に本発明の実施例５のシステム構成図を示す。全体は石炭ガス化炉１，ガスタービン４０，スチームタービン４５などから構成される。石炭ガス化炉１で生成したガスは脱塵装置３０，脱硫装置３５を通過することで生成ガス中のダスト，硫黄分が除去され、ガスタービン４０で燃焼し発電する。この排ガスが排熱回収ボイラ４３を通過してスチームを生成してスチームタービン４５で発電する。ガスタービン４０のコンプレッサーで生成した圧縮空気は酸素製造装置５０に送られて窒素と酸素に分離され、窒素は石炭ホッパー１２での加圧用窒素として使われ、酸素はガス化用の酸化剤として使用される。また、冷却されたのち、ダスト及び硫黄分が除去された生成ガスの一部は、リサイクルガスとして、ガス化炉絞り部の近傍に設置したシールガス噴出ノズル１５から噴出される。本実施例の特徴は、リサイクルガスの成分は生成ガスとほぼ同一であるから、リサイクルガスは生成ガスの成分をほとんど変化することなく、絞り部にシール膜を形成するとともに生成ガスを冷却し、絞り部の灰付着を抑制することである。
【００３４】
図１１に本発明の実施例６のシステム構成図を示す。全体は石炭ガス化炉１，ガスタービン４０，スチームタービン４５などから構成される。石炭ガス化炉１で生成したガスは脱塵装置３０，脱硫装置３５を通過することで生成ガス中のダスト，硫黄分が除去され、ガスタービン４０で燃焼し発電する。この排ガスが排熱回収ボイラ４３を通過してスチームを生成してスチームタービン４５で発電する。ガスタービン４０のコンプレッサーで生成した圧縮空気は酸素製造装置５０に送られて窒素と酸素に分離され、窒素は石炭ホッパー１２での加圧及びパージ用の窒素として使われ、酸素はガス化用の酸化剤として使用される。また、窒素の一部は、ガス化炉絞り部の近傍に設置したシールガス噴出ノズル１５から噴出される。本実施例の特徴は、不活性な窒素ガスを噴出するため、生成したガスと反応せず、生成ガスを消費することを抑制できること、また酸素製造装置で分離された窒素ガスを用いるため、窒素ガス製造用の装置が省略され、システムが簡略化されるところにある。
【００３５】
図１２に本発明の実施例７のシステム構成図を示す。全体は石炭ガス化炉１，ガスタービン４０，スチームタービン４５などから構成される。石炭ガス化炉１で生成したガスは脱塵装置３０，脱硫装置３５を通過することで生成ガス中のダスト，硫黄分が除去され、ガスタービン４０で燃焼し発電する。この排ガスが排熱回収ボイラ４３を通過してスチームを生成してスチームタービン４５で発電する。ガスタービン４０のコンプレッサーで生成した圧縮空気は酸素製造装置５０に送られて窒素と酸素に分離され、窒素は石炭ホッパー１２での加圧用窒素として使われ、酸素はガス化用の酸化剤として使用される。蒸気発生装置６０で生成した高圧の蒸気は、ガス化炉絞り部の近傍に設置したシールガス噴出ノズル１５から噴出される。本実施例の特徴は、シールガス水蒸気はガス化部で生成した一酸化炭素及び活性化した炭素と反応し、水素に転化し、生成ガス中の水素濃度を高めるとともに、絞り部にシール膜を形成し、生成したガス化ガスを冷却し、絞り部の灰付着を抑制することである。
【００３６】
【発明の効果】
本発明により、絞り部での粒子の付着を抑制し、該絞り部の閉塞を抑制し、長時間連続運転可能な噴流層石炭ガス化炉を供与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のガス化発電システムの構成図。
【図２】本発明の実施例１のガス化炉の縦方向断面図。
【図３】本発明の実施例１のガス化炉のＩ−Ｉ断面図。
【図４】本発明の実施例１のガス化炉の絞り部の縦方向断面図。
【図５】本発明の実施例１のガス化炉の絞り部での周方向速度分布図。
【図６】本発明の実施例２のガス化炉のＩ−Ｉ断面図。
【図７】本発明の実施例３のガス化炉の縦方向断面図。
【図８】本発明の実施例３のガス化炉のＩＩ−ＩＩ断面図。
【図９】本発明の実施例４のガス化炉の縦方向断面図。
【図１０】リサイクルガスをシールガスとして吹き込む方式のガス化発電システムの構成図。
【図１１】窒素ガスをシールガスとして吹き込む方式のガス化発電システムの構成図。
【図１２】水蒸気をシールガスとして吹き込む方式のガス化発電システムの構成図。
【図１３】シールガスノズル本数／石炭バーナ本数と灰付着量の関係図。
【図１４】シールガス噴出角度と灰付着量の関係図。
【符号の説明】
１…石炭ガス化炉、２…炉上部、３…ガス化部、４…溶融灰急冷室、５…冷却水、６…下段石炭バーナ、７…絞り部、１０…シール膜、１１…ノズルシール用膜、１２…石炭ホッパー、１４…上段石炭バーナ、１５…シールガス噴出ノズル、１６…ノズルシール用ガス噴出ノズル、１７…シールガス噴出部、１８…仕切り、２０…シールガス、２１…石炭、２２…酸化剤、２３…ノズルシール用ガス、２５…容器、２６…耐火材、３０…脱塵装置、３５…脱硫装置、４０…ガスタービン、４３…排熱回収ボイラ、４５…スチームタービン、５０…酸素製造装置、６０…蒸気発生装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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