(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化炉内に挿入した噴射ノズルから前記ガス化炉内に気体を噴射するスラグ除去装置であって、前記噴射ノズルを移動可能に保持する軸受と、前記スラグ除去装置内の空間に気体を供給して、前記噴射ノズルを前記ガス化炉内に出し入れさせる駆動用気体供給手段と、前記ガス化炉内に噴射する気体を供給する噴射用気体供給手段とを有し、前記駆動用気体供給手段から供給する気体の流量をある一定量以下に制限し、前記駆動用気体供給手段及び前記噴射用気体供給手段の気体の供給源が同一であることを特徴とするスラグ除去装置。
【請求項２】
前記駆動用気体供給手段の経路に設けたオリフィスによって前記気体の供給源からの気体の流量を一定量以下に制限したことを特徴とする請求項１に記載のスラグ除去装置。
【請求項３】
前記噴射ノズルが前記ガス化炉内から引き抜かれた状態において、前記噴射ノズルの少なくとも先端部が保護筒内に収納されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスラグ除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、固体燃料をガス化するガス化装置の炉内のスラグを除去するスラグ除去装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラなどでは、内部のスラグを除去するため抜き差し式のスラグ除去装置（以下、デスラッガという）が使用されている。通常使用されるデスラッガはモータ駆動であるため、高温・高圧条件下などモータの使用できない環境に適用することはできない。係る条件下で使用可能なように、特開平１０−３０００５８号公報に記載のデスラッガでは、気体の圧力で噴射ノズル管を抜差作動する構成を採用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ガス化炉内のスラグを除去するためには炉内よりも高い圧力の気体を噴射する必要がある。しかしながら、炉内に噴射する気体を利用してデスラッガを抜差作動させようとすると、高圧力の気体によって抜差作動が行われることになり、噴射ノズル管の移動速度が速くなってしまい、摺動面に損傷が与えられるという問題が発生する。
【０００４】
特に、デスラッガを高温・高圧力条件下で使用する場合、摺動部を油で潤滑することができないため専ら固体潤滑が行われている。このような固体潤滑を用いたデスラッガでは、噴射ノズル管の移動速度が大きくなると、噴射ノズル管を移動させるために摺動している軸受などのシール面にかじりが発生しやすくなり、噴射ノズル管が作動しなくなったり、シール面の寿命が短くなるという問題が生じることが予想される。
【０００５】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、気体の圧力で抜差作動するスラグ除去装置において、炉内に噴射する気体の圧力を高くして効率良くスラグを除去でき，かつ，噴射ノズルを炉内へ挿入する際の速度を抑えてシール面の損傷を抑止するスラグ除去装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記のような観点から、この発明は、ガス化炉内に挿入した噴射ノズルから前記ガス化炉内に気体を噴射するスラグ除去装置であって、前記噴射ノズルを移動可能に保持する軸受と、前記スラグ除去装置内の空間に気体を供給して前記噴射ノズルを前記ガス化炉内に出し入れさせる駆動用気体供給手段と、前記ガス化炉内に噴射するための気体を供給する噴射用気体供給手段とを有し、前記駆動用気体供給手段から供給する気体の流量をある一定量以下に制限したスラグ除去装置である。例えば駆動用気体供給手段から供給する気体の圧力を前記噴射用気体供給手段から供給する気体の圧力よりも小さくし、前記駆動用気体供給手段及び前記噴射用気体供給手段の気体の供給源を同一とする。これにより、噴射ノズルの移動速度が大きくなることを抑えることができ、摺動面にかじりが発生することを抑止できる。
【０００７】
この発明は、前記駆動用気体供給手段及び前記噴射用気体供給手段の気体の供給源が同一であり、前記駆動用気体供給手段の経路に設けたオリフィスによって前記気体の流量を一定量以下に制限したスラグ除去装置である。駆動用気体供給手段及び噴射用気体供給手段の気体の供給源を同一としたため、装置構成を簡略化することができる。
【０００８】
この発明は、前記噴射ノズルが前記ガス化炉内から引き抜かれた状態において、前記噴射ノズルの少なくとも先端部が保護筒内に収納されているスラグ除去装置である。ガス化炉内から引き抜いた噴射ノズルを保護筒内に収納することにより、ガス化炉内の熱から確実に噴射ノズル管を保護することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、当業者により置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。図１は、この発明の実施の形態に係るデスラッガの構成を示す模式図である。図１に示すように、このデスラッガは、ガス化炉１の外側の壁面に取り付けられた本体２と、本体２にガス（窒素）を供給するガス供給機構から構成されている。
【００１０】
本体２には駆動／噴射用窒素供給装置３、シール用窒素供給装置４から気体（窒素）が供給される。駆動／噴射用窒素供給装置３と本体２の間には、挿入用窒素の弁５、噴射用窒素の弁６、引抜用窒素の弁７がそれぞれ設けられている。そして、弁５〜７の操作により、駆動／噴射用窒素供給装置３から供給される窒素は、挿入用窒素、噴射用窒素、引抜用窒素に分けられ、それぞれが本体２へ供給される。挿入用窒素は噴射ノズル管８をガス化炉１内に挿入するために用いられる。また、噴射用窒素は噴射ノズル管８から窒素をガス化炉１内に噴射するため、引抜用窒素は噴射ノズル管８をガス化炉１内から引き抜くためにそれぞれ用いられる。挿入用窒素及び噴射用窒素は、本体２の挿入／噴射用窒素供給口９へ供給される。引抜用窒素は、本体２の引抜用窒素供給口１０へ供給される。
【００１１】
挿入用窒素及び引抜用窒素の経路には、弁５、弁７と隣接してオリフィス１１、オリフィス１２がそれぞれ設けられている。このオリフィス１１，１２によって、駆動／噴射用窒素供給装置３から供給された窒素の流量が制限される。
【００１２】
そして、駆動／噴射用窒素供給装置３、弁５及びオリフィス１１から駆動用気体供給手段が構成される。また、駆動／噴射用窒素供給装置３、弁７及びオリフィス１２によっても駆動用気体供給手段が構成される。更に、駆動／噴射用窒素供給装置３及び弁６から噴射用気体供給手段が構成される。シール用窒素供給装置４から供給されるシール用の窒素は、本体２の挿入／噴射用窒素供給口９、引抜用窒素供給口１０へ常時供給される。シール用窒素の圧力は、オリフィス１３によって減圧されている。
【００１３】
図２は、デスラッガの本体２の構成を示す概略断面図であって、噴射ノズル管８がガス化炉１内から引き抜かれた状態を示している。同図に示すように、本体２のシリンダ１４にはフランジ１４ａが設けられ、フランジ１４ａの取り付け面１４ｂは、ガス化炉１の炉壁１ａの外面にガスケット等のガスシール手段（図示省略）を介してボルトにより固着されている。ガス化炉１の炉壁１ａにはＳＵＳ系の材料からなる保護筒２５が固定されており、引き抜かれた噴射ノズル管８は保護筒２５に収納されている。噴射ノズル管８を保護筒２５に収納することにより、炉壁１ａからの熱を遮断することができ、噴射ノズル管８が熱により損傷することを抑止できる。
【００１４】
シリンダ１４の挿入／噴射用窒素供給口９側には、蓋２７が固定されシリンダ１４内に空間が形成されている。シリンダ１４内には、往復摺動自在に中空状のピストン１５が嵌合している。そして、シリンダ１４内は、ピストン１５によって挿入側ガス室１６と引抜側ガス室１７とに区画される。
【００１５】
シリンダ１４の中心部には気体管１８が固定されている。気体管１８は、シリンダ１４の中心部に外周がピストン１５と同心となるように設けられ、気体管１８の外周にピストン１５の内周が摺接されている。ピストン１５には、ピストン１５の内周と気体管１８の外周との間の摺動を行うピストン内軸受１９と、ピストン１５の外周とシリンダ１４の内周との間のガスシールを行うピストンリング２０が設けられている。
【００１６】
気体管１８の挿入／噴射用窒素供給口９寄りには、孔部１８ａが複数個形成されている。孔部１８ａは、ピストン１５が最も挿入／噴射用窒素供給口９寄りに位置した際に、ピストン内軸受１９よりも挿入／噴射用窒素供給口９寄りとなる位置に形成されている。
【００１７】
噴射ノズル管８は有底中空形状に形成され、中空形状のピストンロッド２１を介してピストン１５に固定されている。噴射ノズル管８は、ピストン１５の往復動によってガス化炉１内部へ侵入、或いはガス化炉１内部から退出するようになっている。噴射ノズル管８の先端部には、噴射口８ａが形成されている。シリンダ１４のガス化炉１寄りには、噴射ノズル管８、ピストンロッド２１の外周との摺動を行う軸受２２が設けられている。軸受２２はシール押さえ２６によってシリンダ１４に固定されている。
【００１８】
このように、噴射ノズル管８は、外周面が軸受２２を介してシリンダ１４に保持されている。また、噴射ノズル管８が接続されたピストン１５は、内周がピストン内軸受１９を介して気体管１８に保持され、外周がピストンリング２０を介してシリンダ１４に保持されている。従って、シリンダ１４及び気体管１８は噴射ノズル管８を保持する保持手段として機能している。
【００１９】
ピストン内軸受１９、軸受２２は、例えばドライベアリングを使用することができる。また、これらのシール材と摺動する気体管１８、噴射ノズル管８、ピストンロッド２１の摺動面はＳＵＳ系の材料からなり、硬化処理が成され、更に摺動性向上のため固体潤滑剤がコーティングされている。
【００２０】
気体管１８の噴射ノズル管８寄りの端部には弁体２３が固定されている。弁体２３は棒状に形成され、気体管１８側の小径端部が端部に設けられた弁体固定金物２４を介して気体管１８の端部内周に固定される。そして、弁体固定金物２４には、複数個の通路２４ａが形成されている。また、弁体２３の小径端部の噴射ノズル管８寄りには、複数個の通路２３ａが形成されている。
【００２１】
また、シリンダ１４のフランジ１４ａには、引抜用窒素供給口１０からシリンダ１４内に通じる通路１４ｃ，１４ｄが設けられている。引抜用窒素供給口１０へ供給された窒素は通路１４ｃ，１４ｄを経てシリンダ１４内の引抜側ガス室１７へ送られる。
【００２２】
次に、このデスラッガによって噴射ノズル管８をガス化炉１内へ出し入れする動作について説明する。先ず、図２に示す引き抜き状態から、噴射ノズル管８をガス化炉１内に挿入する動作について説明する。この場合には、図１に示す挿入用窒素の弁５が開かれ、噴射用窒素の弁６及び引抜用窒素の弁７が閉じられる。
これにより、駆動／噴射用窒素供給装置３から供給された窒素が、挿入用窒素の弁５を通過して本体２の挿入／噴射用窒素供給口９へ供給される。
【００２３】
挿入／噴射用窒素供給口９へ供給された窒素は気体管１８内に充満し、孔部１８ａから挿入側ガス室１６へ入ってピストン１５をガス化炉１に向かって移動させる。弁体２３の外径は噴射ノズル管８の内径と嵌合しているため、図１の状態では、気体管１８内の窒素が通路２４ａ、通路２３ａを通って噴射口８ａから噴射されることはない。従って、挿入／噴射用窒素供給口９へ供給された窒素の圧力は挿入側ガス室１６内にかかることとなり、ピストン１５をガス化炉１側に向かって確実に移動させることができる。これにより、ピストンロッド２１を介してピストン１５と接続された噴射ノズル管８がガス化炉１内へ挿入されていく。
【００２４】
図３は、ピストン１５がシリンダ１４内で最もガス化炉１寄りとなる位置まで移動して、ガス化炉１側のピストン１５の端面と、ガス化炉１側のシリンダ１４の端面とが当接した状態を示している。この状態では、噴射ノズル管８がガス化炉１内へ完全に挿入されており、この時点で挿入動作が完了する。
【００２５】
噴射ノズル管８を挿入している間は、駆動／噴射用窒素供給装置３から供給された窒素はオリフィス１１により流量を一定量以下に制限されて挿入／噴射用窒素供給口９へ供給される。従って、ピストン１５の移動速度を低く保つことが可能となる。これにより、ピストン内軸受１９、ピストンリング２０、軸受２２の摺動部にかじりが生じてしまうことを確実に抑止できる。かじりの発生は、シール面の面圧と移動速度及び軸受材質が要因となるため、シール面の面圧に応じてオリフィス１１の径を設定し、移動速度を決定する。この実施の形態のデスラッガにおける各シールの面圧を考慮すると、好適には、ピストン１５の移動速度が０．５ｍ／ｓｅｃ以下となるように、挿入／噴射用窒素供給口９へ供給する気体の流量を制限することが望ましい。これにより、かじりの発生を確実に抑止できる。
【００２６】
次に、ガス化炉１内に窒素を噴射して炉壁１ａに付着したスラグを除去する動作について説明する。この場合には、図３に示す状態で噴射用窒素の弁６が開かれ、挿入用窒素の弁５及び引抜用窒素の弁７が閉じられる。これにより、駆動／噴射用窒素供給装置３から供給された窒素が、噴射用窒素の弁６を通過して本体２の挿入／噴射用窒素供給口９へ供給される。図３の状態では、噴射ノズル管８の内径と弁体２３の外径の嵌合が外れ、ピストンロッド２１が弁体２３の外側に位置している。そして、ピストンロッド２１の内径は弁体２３の外径よりも大きく、両者の間にはドーナツ状の隙間が形成されるため、挿入／噴射用窒素供給口９から供給された窒素は通路２４ａ、通路２３ａを通ってこの隙間に入り、噴射口８ａから噴射されることとなる。
【００２７】
ガス化炉１内への噴射の際には、噴射用窒素の経路にオリフィスを設けていないため、駆動／噴射用窒素供給装置３から供給した高圧力の窒素を噴射口８ａから直接噴射させることができる。そして、高圧力の窒素により炉壁１ａに付着したスラグを確実に除去することが可能となる。
【００２８】
次に、ガス化炉１内から噴射ノズル管８を引き抜く動作について説明する。この場合には、図３に示す状態で引抜用窒素の弁７が開かれ、挿入用窒素の弁５及び噴射用窒素の弁６が閉じられる。これにより、駆動／噴射用窒素供給装置３から供給された窒素が、引抜用窒素の弁７を通過して本体２の引抜用窒素供給口１０へ供給される。引抜用窒素供給口１０へ供給された窒素は通路１４ｃ，１４ｄを経てシリンダ１４内の引抜側ガス室１７へ送られ、ピストン１５を挿入／噴射用窒素供給口９側に向かって移動させる。これにより、ガス化炉１内に挿入された噴射ノズル管８が引き抜かれる。
【００２９】
噴射ノズル管８を引き抜いている間は、駆動／噴射用窒素供給装置３から供給された窒素はオリフィス１２によって流量制限されて引抜用窒素供給口１０へ供給される。従って、挿入時と同様に、ピストン１５の移動速度を低く保つことが可能となる。これにより、ピストン内軸受１９、軸受２２の摺動部にかじりが生じてしまうことを確実に抑止できる。
【００３０】
次に、図２に示す引き抜き状態で、シール用窒素を供給する方法について説明する。ガス化炉１内の燃焼ガスには，未燃分を含む微少な粉体が含まれる。引き抜き状態では、シール用窒素供給装置４から、挿入／噴射用窒素供給口９、引抜用窒素供給口１０へシール用のパージガスを供給し、本体２内に充満させる。シール用のパージガスはオリフィス１３によって炉内圧力以上の所定の圧力まで減圧される。これにより、ガス化炉１内の燃焼ガスが本体２側に侵入することを抑止できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のスラグ除去装置では、ガス化炉内に出し入れする際の噴射ノズルの移動速度を小さくして、シール面にかじりが発生することを抑止できる。これにより、シール材の寿命を向上させることができスラグ除去装置の信頼性を高めることが可能となる。
【００３２】
また、駆動用気体供給手段及び噴射用気体供給手段への気体の供給源を同一としたため、装置構成を簡略化することができ、装置の製造コストを低減させることができる。
【００３３】
また、ガス化炉内から引き抜いた噴射ノズルを保護筒内に収納することにより、ガス化炉内の熱から確実に噴射ノズルを保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るデスラッガの全体構成を示す模式図である。
【図２】噴射ノズルをガス化炉内から引き抜いた状態を示す概略断面図である。
【図３】噴射ノズルをガス化炉内へ挿入した状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  ガス化炉
２  本体
３  駆動／噴射用窒素供給装置
４  シール用窒素供給装置
５，６，７  弁
８  噴射ノズル管
９  挿入／噴射用窒素供給口
１０  引抜用窒素供給口
１１，１２，１３  オリフィス
１４  シリンダ
１５  ピストン
１６  挿入側ガス室
１７  引抜側ガス室
１８  気体管
１９  ピストン内軸受
２０  ピストンリング
２１  ピストンロッド
２２  軸受
２３  弁体
２４  弁体固定金物
２５  保護筒
２６  シール押さえ
２７  蓋
【図１】
0004633980.tif 000002
【図２】
0004633980.tif 000003
【図３】
0004633980.tif 000004