(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化装置（３）を収容する圧力容器（２）を備えるガス化反応炉（１）であって、前記ガス化装置は、管状のガス化装置壁（４）を備え、１つまたは複数の歪みゲージ（２１）が前記ガス化装置と前記圧力容器との間の空間内に設けられ、前記管状のガス化装置壁は、気密壁構造を形成するように相互接続された平行な管状ライン（１６）から形成され、前記管状ラインの少なくとも１つには肩部（２０）が設けられており、前記肩部は、前記管状ラインのうちの１つの外周部に、放射状に互いから一定距離のところで取り付けられた２つの足部（２４）を有しており、前記肩部は、前記２つの足部を橋渡しするシェル（２５）を備え、前記歪みゲージのうちの１つは、前記シェルに取り付けられる、ガス化反応炉（１）。
【請求項２】
前記１つまたは複数の歪みゲージ（２１）は、前記ガス化装置（３）の外面のところに、および／または前記圧力容器から前記ガス化装置に延在する１つまたは複数の冷却剤供給ラインのところに設けられる、請求項１に記載のガス化反応炉。
【請求項３】
前記歪みゲージ（２１）の１つまたは複数は、前記圧力容器の外側の監視装置（２２）にデータ通信ライン（２３）によって接続される、請求項１に記載のガス化反応炉。
【請求項４】
前記データ通信ライン（２３）は、冷却剤導管にそって案内される、請求項３に記載のガス化反応炉。
【請求項５】
前記ガス化装置は、スラグ回収槽（７）の上方に配置されたスラグ吐出口（６）を備える、請求項１に記載のガス化反応炉。
【請求項６】
前記歪みゲージ（２１）のうちの前記１つは、前記平行な管状ライン（１６）から形成された前記管状のガス化装置壁の外面に面する前記シェル（２５）の側部に取り付けられる、請求項１に記載のガス化反応炉。
【請求項７】
前記歪みゲージ（２１）は、ネジ接続部によって接続される、請求項１に記載のガス化反応炉。
【請求項８】
前記シェル（２５）は、前記平行な管状ライン（１６）から形成された前記管状のガス化装置壁の前記外面と同軸の湾曲を有する、請求項６に記載のガス化反応炉。
【請求項９】
前記管状のガス化装置壁（４）は、前記スラグ吐出口（６）を取り囲み且つ前記スラグ回収槽（７）に向けて延在する、スカート部（９）を備え、前記１つまたは複数の歪みゲージのうちの少なくとも１つは、前記スカート部の外側に位置決めされる、請求項５に記載のガス化反応炉。
【請求項１０】
圧力容器（２）内に収容された気密壁構造を形成するように相互接続された平行な管状ライン（１６）で形成された管状のガス化装置壁（４）を備えるガス化装置（３）内のスラグ付着物（１８）の発生および／または前記ガス化装置（３）内の内部圧力を監視する方法であって、前記管状ラインの少なくとも１つには肩部（２０）が設けられており、前記肩部は、前記管状ラインのうちの１つの外周部に、放射状に互いから一定距離のところで取り付けられた２つの足部（２４）を有しており、前記肩部は、前記２つの足部を橋渡しするシェル（２５）を備え、少なくとも１つの歪みゲージ（２１）が、前記シェルに取り付けられ、それぞれ前記スラグ付着物の重量によって誘発されるか、または内部圧力によって誘発される応力に曝される１つまたは複数の部分における歪みの発生を測定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素質原料のガス化によって合成ガスを生成するためのガス化反応炉に関するものであり、反応炉は、ガス化装置ユニットを収容する圧力容器を備える。本発明は、そのようなガス化反応炉のガス化装置内のスラグ付着物の形成を監視する方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
合成ガスは、主に水素と一酸化炭素とを含むガスである。合成ガスは、粉炭、ガス、オイル、バイオマス、または他の炭素質化合物などの、炭素質原料の部分燃焼によって生成される。炭素質原料は、ガス化装置内に延びる複数のバーナーによってガス化装置ユニット内で部分的に酸化される。生成された合成ガスは、スラグ粒子およびフライアッシュを副産物として含む。スラグ粒子は、ガス化装置ユニットの内壁表面上に付着物を形成する。スラグはガス化装置の内面から下へ滑り落ち、ガス化装置の下側端部のところのスラグ吐き出しによりスラグ回収槽内に落下する。
【０００３】
少なくともいくつかの種類の石炭では温度が比較的低いため、スラグはガス化装置のスラグ吐出口のところに蓄積する傾向があることが分かった。この結果、スラグ回収槽の上にあるスラグ吐出口の閉塞が生じることがある。さらに、ガス化装置の温度が低くても、高くても、スラグ付着物は、スラグ槽内に落下するまでに非常に大きくなって、スラグ回収槽の出口を通れなくなることもある。ガス化装置のスラグ吐出口の閉塞、さらにはスラグ回収槽出口の閉塞は、反応炉の運転停止を余儀なくさせる可能性がある。
【０００４】
ガス化装置内の温度は、炭素質原料の種類にもよるが、約１７００℃と高い場合がある。これまでは、このような温度、ガス化装置内の運転圧力、ならびにフライアッシュおよびスラグ粒子の循環があるため、ガス化装置内のスラグ付着物の成長および発達を監視することは不可能であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ガス化装置のスラグ吐出口またはスラグ回収槽の出口の閉塞を防ぐことができるようにスラグの発達を監視することを可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、ガス化装置を収容する圧力容器を備えるガス化反応炉を用いることで達成され、その際に、１つまたは複数の歪みゲージがガス化装置と圧力容器との間の空間における、ガス化装置内のスラグの重みがかかる１つまたは複数の部分に設けられる。歪みゲージは、例えば、ガス化装置壁の外面に、または水もしくは異なる冷却媒体用の供給ラインのところに設けることができる。
【０００７】
ガス化装置壁の内側に垂れ下がるスラグ付着物の発達と成長とにより、ガス化装置壁に力がかかり、その結果、ガス化装置壁または給水ラインを形成する材料に応力が加わりおよび歪みが生じる。形成されるスラグが増え、重くなるほど、ガス化装置壁および関連する設備に生じる歪みが大きくなり、特に給水ラインではそうである。歪みは、ガス化装置壁の外側から効果的に測定することができ、温度は、そのような歪みゲージを利用できるよう十分に低い。歪みゲージがガス化装置壁の外面に設けられている場合、ガス化装置内の内部圧力を監視するために歪みゲージを使用することも可能である。
【０００８】
ガス化装置壁は、例えば、スラグ吐出部がスラグ回収槽の上に配置されている管状壁とすることができる。
【０００９】
歪みゲージは、例えば、圧力容器の外側でデータ通信ラインによって監視装置に接続することができる。通信ラインを過熱から保護するために、ラインを冷却することができる。これは、データ通信ラインを冷却剤導管にそって案内することによって効果的に達成されうる。
【００１０】
ガス化装置壁の耐熱性を改善するために、壁は、典型的には、気密壁構造を形成するために相互接続されている平行な管状冷却剤ラインから作られる。管状ラインは、例えば、平行な垂直もしくは螺旋状ラインとすることができる。歪みゲージは、管状ラインのうちの１つに取り付けることができるが、これは、例えば、２つの足部を有する肩部を用いて行なうことができ、足部は、管状ラインのうちの１つのラインの外周部に、例えば溶接によって、放射状に互いから一定距離のところに取り付けられる。肩部は、２つの足部を橋渡しするシェルを備える。あるいは、肩部は、２つのライン、例えば、２つの隣接するラインを橋渡しすることができる。歪みゲージは、例えば、管状ラインの外面に面するシェルの側部に取り付けられうる。このようにして、歪みゲージは、ガス化装置と圧力容器との間の環状空間内の熱および過酷な状態から保護される。ネジ接続部を接続ケーブルの引き回しのため肩部に設けることができる。
【００１１】
適宜、シェルは、管状冷却剤ラインと同じ外形を持つ溝を形成する、環状ラインの外面に対して同軸となる湾曲を有する。溝は、熱および粉塵から歪みゲージを保護する。
【００１２】
平行な管状ラインから作られるガス化装置壁は、典型的には、スラグ吐出口を取り囲み、スラグ回収槽の方へ延在するスカート部を備えることができる。歪みゲージの１つまたは複数をこのスカート部の外側に位置決めすることができる。その代わりに、またはそれに加えて、１つまたは複数の歪みゲージを他の場所、例えば、燃焼プロセスが生じる空間を囲む壁部分の外側に位置決めすることができる。
【００１３】
本発明によるガス化反応炉は、圧力容器内にガス化装置を備える任意の好適な種類のガス化反応炉とすることができる。ガス化反応炉は、例えば、ガス化装置の上端部のところに合成ガス吐出部を有する種類のものであってよい。あるいは、ガス化反応炉は、さらなる吐出のため浸漬管の周りの領域内で再び合成ガスを泡立てることを可能にする急冷浴、例えば、貯水槽内に合成ガスを導く浸漬管にそった下側端部のところに合成ガス吐出部を有する種類のものとすることができる。
【００１４】
本発明は、そのようなものとして開示されている肩部、特に歪みゲージを支持する肩部にも関係し、肩部は互いから一定距離のところに２つの足部、および２つの足部を橋渡しするシェルを有し、歪みゲージはこのシェルに取り付けられる。シェルは、例えば、円筒形の湾曲を示しており、足部は放射状に互いから一定距離のところにあり、歪みゲージは湾曲したシェルの凹状側部に取り付けられる。
【００１５】
次に、本発明の例示的な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明によるガス化反応炉の一実施形態の概略を示す図である。
【図２】図１のガス化反応炉の歪みゲージを有する肩部をさらに詳しく示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、ケースに収納されたガス化装置３を支持する圧力容器２を備えるガス化反応炉１の概略断面図である。ガス化装置３は、生成された合成ガスの吐出用の開放上側端部５およびスラグ塊の吐出用の開放下側スラグ吐出端部６を有する管状ガス化装置壁４を備える。スラグ吐出端部６は、水を充填される、スラグ回収槽７の上に配置構成される。ガス化装置３は、合成ガス吐出口５からスラグ吐出口６に延在する燃焼チャンバー８、およびスラグ吐出口６からスラグ回収槽７の方へ下向きに延在するスカート部９を備える。燃焼チャンバー８は、開放端部５の方へ狭まる円錐状上側部分１１、およびスラグ吐出口６の方へ下に狭まる円錐状下側部分１２を備える円筒形中間部分１０を有する。スカート部９は、スラグ吐出口６の方へ狭まる円錐状上側部分１３、および円筒形下側部分１４を有する。
【００１８】
多数のバーナー１５が、外側から燃焼チャンバー８内に延在する。
【００１９】
ガス化装置３の壁４は、冷却剤流路を形成する管状ライン１６で作られる。管状ライン１６は、フィン１７（図２を参照）によって相互接続されて気密構造を形成する。
【００２０】
粉炭などの炭素質原料が、燃焼チャンバー８内に送り込まれる。燃焼チャンバー８は、炭素質原料の種類に応じて、バーナー１５によって約１２００〜１７００℃の温度に加熱される。この結果、炭素質原料が部分燃焼し、合成ガス、フライアッシュ、およびスラグ粒子を形成する。合成ガスは、上方に流れ、上側の吐出口５を介してフライアッシュとともに下流の機器（図示せず）、特に熱交換器の方へ吐き出される。
【００２１】
スラグ１８は、冷却されたガス化装置壁４の内面上に集まり、下に滑り落ちてスラグ回収槽７内に落ちる。スラグ回収槽７は、回収されたスラグ塊の定期的洗浄および除去を行えるように閉鎖可能な出口１９を備える。回収されたスラグ塊１８が成長して大きくなりすぎると、スラグ回収槽の出口１９を塞ぐことがある。
【００２２】
スラグは、スラグ吐出口６の縁のところに蓄積することもある。成長するスラグ付着物は、最終的に、吐出口６を塞ぎ、その結果、燃焼チャンバー８内の過圧が高まる可能性がある。
【００２３】
ガス化装置壁４の外側には、多数の肩部２０が設けられ、肩部は、それぞれ圧力容器２の外側のところの監視装置２２にデータ通信ライン２３を介して接続される歪みゲージ２１（図２を参照）を支持する。歪みゲージ２１を備える肩部２０は、図２にさらに詳しく示されている。肩部２０は、２つの足部２４および２つの足部２４を橋渡しするシェル２５を有する。足部２４は、管状ライン１６の外面に溶接される。シェル２５は、管状ライン１６と同軸である円筒形湾曲を示している。足部２４は、放射状に互いから一定距離のところにある。歪みゲージ２１は、管状ライン１６の外面に面する湾曲したシェル２５の内面２７に取り付けられる。ネジ接続部２６は、歪みゲージ接続ケーブル２３の引き回し（routing）のために設けられる。溝２８が、シェル２５、足部２４、および管状ライン１６の外面によって囲まれるように形成される。断面において、溝２８は管状ライン１６の外形を辿る。歪みゲージ２１は、溝２８内に配置される。このようにして、歪みゲージ２１は、粉塵および過酷な環境条件から保護される。
【００２４】
ガス化装置壁から垂れ下がっているスラグ塊が成長して大きくなりすぎると、その質量により、ガス化装置壁３を形成する管状ライン１６に力がかかる。これらの力がかかる結果、管状ライン１６の材料に応力が加わり、歪みが生じる。これは、本明細書で説明されているように設計され位置決めされている歪みゲージ２１によって測定され、監視されうる。したがって、スラグ付着物の重量によって誘発されるか、または内部圧力によって誘発される応力に曝される１つまたは複数の部分における歪みの発達は、それぞれ、測定され、監視されうる。測定された歪みが設定上限を超える場合、スラグ吐出口５またはスラグ回収槽の出口１３の閉塞を防ぐために適切な処置が講じられうる。
【図１】
0005926294.tif 000002
【図２】
0005926294.tif 000003