(57)【要約】【課題】噴射媒体の同時噴射量の低減、噴射孔のチャーによる閉塞等の防止、高温の炉内における設置が可能な石炭ガス化装置の定置式煤吹装置。【解決手段】石炭ガス化装置の定置式煤吹装置を、伝熱管バンクを内部に備える石炭ガス化装置の複数の噴射管を有する定置式煤吹装置であって、複数の噴射管を１本または複数本の噴射管からなる複数のグループに分け、噴射管はグループ毎に噴射媒体弁を介装する噴射媒体供給管に接続してなるように構成したので、噴射媒体の噴射をグループ毎に間欠的に順次行なうことができ、その結果、噴射媒体の同時噴射量を抑制しつつ十分な除煤を行なうことができ、製品としてのガス化ガスの発熱量の変動や低下が防止され、発熱量の低下とそのためによるガス化ガスの利用プラントでの失火等の問題を回避可能となった。【選択図】  図１
2005003266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱管バンクを内部に備える石炭ガス化装置の複数の噴射管を有する定置式煤吹装置であって、前記複数の噴射管を１本または複数本の噴射管からなる複数のグループに分け、前記噴射管は同グループ毎に噴射媒体弁を介装する噴射媒体供給管に接続してなることを特徴とする石炭ガス化装置の定置式煤吹装置。
【請求項２】
請求項１に記載の石炭ガス化装置の定置式煤吹装置において、前記噴射管は前記グループ毎にシール媒体弁を介装するシール媒体供給管に接続してなることを特徴とする石炭ガス化装置の定置式煤吹装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の石炭ガス化装置の定置式煤吹装置において、前記複数の噴射管の少なくとも一部の噴射管は、前記伝熱管バンクの伝熱管と接した状態で設置されてなることを特徴とする石炭ガス化装置の定置式煤吹装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭ガス化装置内の伝熱管に付着、堆積するチャー等の除去を行なう石炭ガス化装置の定置式煤吹装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料に固形の石炭を採用する石炭焚きボイラや、石炭を燃料およびガス化原料として用いる石炭ガス化装置等では、燃焼ガス中に混入するチャー（微粉炭中の未燃炭素分＋灰分を含む粉状体）等の粉状体が伝熱管に堆積して伝熱性能を低下させるので、稼働中に定期的に伝熱管を清掃し、粉状体の除去を行なう必要がある。
【０００３】
その清掃のために、通常の石炭焚きボイラでは炉内圧力が常圧に略等しいため、炉内に抜き挿しして伝熱管面に高圧蒸気等の噴射媒体を噴射する噴射管を備えた煤吹装置（ロングリトラクタブル型スーツブロワ等）が用いられる。これは先端に１個ないし２個の噴射孔を設けた噴射管を抜き挿し及び回転させつつ噴射媒体を噴射して伝熱管面の除煤を行なうものであり、孔数が少ないため噴射媒体の同時噴射量は過大とならない。
【０００４】
しかし、石炭ガス化装置の場合は伝熱管に接して流れるガス化ガス（燃焼ガス）の温度が高温であるとともに炉内圧力が数ＭＰａとなるため、抜き挿し部での高温高圧に耐えるシール構造の問題がある。
【０００５】
図４は、噴流床石炭ガス化装置の一般的な構成の説明図であり、図４において１はガス化炉部、２は熱交換器部であり、互いにその上部で連通している。３はガス化炉部１と熱交換器部２とを共に納める圧力容器である。
【０００６】
ガス化炉部１の下方部分はコンバスタ４を構成し、微粉炭バーナ５とチャーバーナ６から供給される微粉炭、チャーと空気や酸素等の酸化剤とが燃焼反応し概ね１８００〜２０００°Ｃの温度となる。微粉炭から生じるスラグｓは下方に流下分離される。
【０００７】
ガス化炉部１の上方部分はリダクタ７を構成し、微粉炭バーナ８から微粉炭が投入され還元雰囲気下でガス化反応が行なわれ、Ｈ２  やＣＯ等を含む可燃性のガス化ガスｇを生成する。
【０００８】
ガス化ガスｇは上昇してガス化炉部１から熱交換器部２へ流入し、熱交換器部２を下降しつつその内部に複数段設置された伝熱管バンク９ａ〜９ｄ（ここでは４段設置した例を示す）を通過してその伝熱管１９内の水または蒸気に熱を回収されるが、ガス化ガスｇには前述のように、チャーが混入しており、伝熱管１９に堆積または付着して伝熱性能を低下させるので、各伝熱管バンク９ａ〜９ｄの上側（ガス化ガスｇの上流側）には定置式煤吹装置の噴射管１０が設置され、間欠的に下流側に位置する各伝熱管バンク９ａ〜９ｄに向け、高圧蒸気またはＮ２  ガス等の噴射媒体ａを噴射できるようになっている。
【０００９】
ガス化ガスｇの最上流側の伝熱管バンク９ａ入口での温度は約１２００°Ｃ、最下段の伝熱管バンク９ｄ出口での温度は約４００°Ｃ程度となり、圧力容器３内の圧力は数ＭＰａである。
【００１０】
なお、熱交換器部２を通過し、その下部から取り出されたガス化ガスｇは図示されないサイクロン等でチャーが分離され、製品ガスとしてガスタービン等の利用プラントに送られる。一方、回収されたチャーは図示されない回収ラインを経てチャーバーナ６からコンバスタ４に供給され、燃焼に供される。
【００１１】
上記のような定置式煤吹装置の場合、伝熱管１９に向けて万遍なく噴射媒体ａが噴射されるように、各伝熱管バンク９ａ〜９ｄ毎にその上流側に複数の噴射管１０を配置し、各伝熱管１０には複数の噴射孔１０ａを設ける必要があり、その結果、噴射媒体ａの同時噴射量が大きくなり製品としてのガス化ガスｇの発熱量が変動したり低下する恐れがあった。したがって、発熱量の低下とそのためによるガスタービンの失火等の問題を避けるため、噴射媒体ａの噴射量が制約され、十分な除煤を行なえない等の問題がある。
【００１２】
また、噴射管１０は常時炉内にあることから、噴射孔１０ａから噴射管１０内にチャーが侵入堆積し、内部の閉塞の問題も生じる。
【００１３】
そして、噴射時以外では噴射管１０の温度が炉内温度（ガス化ガスｇの温度）まで上昇するとともに、噴射時には噴射媒体ａで急冷されることによる熱衝撃を受けるので、噴射管１０の設置温度限界や、噴射管１０の耐性の劣化等の問題もあった。
【００１４】
そのため、噴射管１０の冷却に関して、例えば特開２００１−８２７３０公報（特許文献１）にあるような提案がなされているが、十分なものではなかった。
【００１５】
【特許文献１】
特開２００１−８２７３０公報（図１から図６）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来の石炭ガス化装置の定置式煤吹装置の問題点を解消し、噴射媒体の同時噴射量を低減して、少ない噴射媒体量で十分な除煤を可能とし、噴射管のチャーによる閉塞等を防止でき、高温の炉内における噴射管の設置を可能とする石炭ガス化装置の定置式煤吹装置を提供することを課題とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり。その第１の手段として、伝熱管バンクを内部に備える石炭ガス化装置の複数の噴射管を有する定置式煤吹装置であって、前記複数の噴射管を１本または複数本の噴射管からなる複数のグループに分け、前記噴射管は同グループ毎に噴射媒体弁を介装する噴射媒体供給管に接続してなることを特徴とする石炭ガス化装置の定置式煤吹装置を提供する。
【００１８】
上記の第１の手段によれば、複数の噴射管が、噴射管のグループ（１本の噴射管を含む）に分けられ、グループ毎に噴射媒体弁を介装した噴射媒体供給管に連通させたので、噴射媒体弁を順次開閉操作、制御することで噴射媒体の噴射をグループ毎に間欠的に順次行なうことができ、噴射媒体の同時噴射量を抑制しつつ十分な除煤を行なうことができる。
【００１９】
（２）第２の手段としては、第１の手段の石炭ガス化装置の定置式煤吹装置において、前記噴射管は前記グループ毎にシール媒体弁を介装するシール媒体供給管に接続してなることを特徴とする石炭ガス化装置の定置式煤吹装置を提供する。
【００２０】
第２の手段によれば、前記グループ毎にシール媒体弁を介装したシール媒体供給管に連通させたので、第１の手段の作用に加え、噴射媒体を噴射しない噴射管のグループは、シール媒体弁を順次開閉操作、制御することで、シール媒体で噴射管内を満たすとともにシール媒体の所定量を噴射管の噴射孔から流出させることができ、噴射を行なっていない噴射管の噴射孔から噴射管内へチャーの侵入を防止することができる。
【００２１】
（３）また、第３の手段として、第１の手段または第２の手段の石炭ガス化装置の定置式煤吹装置において、前記複数の噴射管の少なくとも一部の噴射管は、前記伝熱管バンクの伝熱管と接した状態で設置されてなることを特徴とする石炭ガス化装置の定置式煤吹装置を提供する。
【００２２】
第３の手段によれば、第１の手段または第２の手段の作用に加え、温度条件の厳しい伝熱管バンクにおいても、水または蒸気を内に通す伝熱管との接触状態によって噴射管を冷却できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１から図３に基づき、本発明の実施の一形態にかかる石炭ガス化装置の定置式煤吹装置を説明する。図１は石炭ガス化装置の熱交換器部の縦断面における本実施の形態の定置式煤吹装置の配置説明図であり、図２は、図１中Ａ−Ａ矢視断面である。また、図３は、本実施の形態の定置式煤吹装置の特定の態様部分の説明図である。なお、石炭ガス化装置の構成概要は前述の図４の一般的な構成と同様であり、本実施の形態においても図４を参照し説明を省略することとし、本実施の形態の特徴的部分を主に以下説明する。
【００２４】
図１に示すように、本実施の形態の石炭ガス化装置の定置式煤吹装置は、熱交換器部２の炉壁２ａ内に設置された複数段の伝熱管バンク９ａ〜９ｂ（ここでは４段設置した例を示す）毎にその上側（ガス化ガスｇの上流側）に定置式煤吹装置の噴射管１０が複数本設置され、それぞれの噴射管１０は圧力容器３の耐圧シールされた挿通口１５を通り圧力容器３外へ抜け、噴射媒体弁１２を介装した噴射媒体供給管１１とシール媒体弁１４を介装したシール媒体供給管１３に接続している。
【００２５】
噴射媒体供給管１１とシール媒体供給管１３はそれぞれ図示しない噴射媒体ａの供給装置、シール媒体ｂの供給装置に接続している。噴射媒体弁１２とシール媒体弁１４は、手動弁または制御弁であって煤吹装置の制御レベルに応じて適宜設定される。
【００２６】
噴射媒体ａは、例えば前述のように高圧蒸気やＮ２ガス等の、熱交換器部２内のガス化ガスｇを燃焼させない流体が用いられる。シール媒体ｂとしては、Ｎ２ガスが好ましい。
【００２７】
図１では、伝熱管バンク９ａ、９ｂ、９ｄにおいては、噴射媒体弁１２が閉じシール媒体弁１４が開き、噴射管１０にシール媒体ｂが送り込まれる状態を示し、シール媒体ｂは噴射管１０内を満たすとともに所定量が噴射孔１０ａから流出する。
【００２８】
伝熱管バンク９ｃにおいては、噴射媒体弁１２が開きシール媒体弁１４が閉じ、噴射管１０に噴射媒体ａが送り込まれ、噴射媒体ａが噴射孔１０ａからガス化ガスｇ下流側の伝熱管バンク９ｃに向けて噴射される状態を示している。
【００２９】
噴射媒体ａの噴射を行なう伝熱管バンク９ａ〜９ｄは、伝熱管バンク９ａ〜９ｄ毎に噴射媒体弁１２とシール媒体弁１４の開閉を切り換えることにより、順次切替えることができる。
【００３０】
また、噴射媒体ａを噴射している伝熱管バンク（図１では９ｃ）においても、全ての噴射管１０が噴射媒体ａを噴射する状態とせず、図２に示すように一本の噴射管１０の噴射媒体弁１２を開きシール媒体弁１４を閉じて噴射媒体ａを噴射させ、他の噴射管１０は噴射媒体弁１２を閉じシール媒体弁１４を開きシール媒体ｂを送り込むようにすることができ、噴射を行う噴射管１０を順次切り換え、噴射管１０毎に間欠的に順次噴射を行うことができる。
【００３１】
図３は、ガス化ガスｇの温度が高く、噴射媒体ａ噴射時、非噴射時にかかわらず、噴射管１０の冷却を強化する必要のある位置に設置される伝熱管バンク（例えば最上流の９ａ等）の噴射管１０の好ましい態様を示す。
【００３２】
図３において、伝熱管バンク９ａの噴射管１０は、伝熱管バンク９ａの伝熱管１９の一部に接触した状態で設置され、ガス化ガスｇより低温である水または蒸気を内に通す伝熱管１９との接触状態によって噴射管１０が冷却されるようになっている。
【００３３】
上記のような本実施の形態の石炭ガス化装置の定置式煤吹装置においては、噴射管１０毎に、噴射媒体弁１２を介装した噴射媒体供給管１１とシール媒体弁１４を介装したシール媒体供給管１３とに連通させたので、各弁を順次開閉操作、制御することで噴射媒体ａの噴射を噴射管１０毎に、または噴射管１０のグループ毎に間欠的に順次行なうことができる。
【００３４】
したがって、噴射媒体ａの同時噴射量を抑制しつつ十分な除煤を行なうことができ、製品ガスとしてのガス化ガスｇの発熱量の変動や低下が防止され、発熱量の低下と、そのためによるガス化ガスｇの利用プラントとしてのガスタービン等の失火等の問題を回避することが可能となった。
【００３５】
勿論、噴射管１０の噴射媒体ａの噴射は、上記のように１本ずつの順次実施に限られることはなく、噴射媒体弁１２とシール媒体弁１４の操作、制御によって１本の噴射管１０または複数本の噴射管１０を１グループとして、全噴射管１０を複数のグループに分け、グループ（本明細書では１本の噴射管１０で構成するグループも含む）単位で順次間欠的に噴射を行なっても良い。なお、同グループを固定設定できる場合は、噴射媒体弁１２とシール媒体弁１４をグループ単位で設けることもでき、複数本の噴射管１０を１グループとしたときは各弁の数とその操作、制御を簡略化できる。
【００３６】
また、各噴射管１０は、噴射媒体ａを噴射しないときは、シール媒体ｂで噴射管１０内を満たすとともにシール媒体ｂの所定量を噴射孔１０ａから流出させるので、噴射管１０を冷却でき高温による耐性の劣化等の問題が防止され、さらに噴射時に噴射媒体ａで急冷されることによる熱衝撃が防止され、噴射孔１０ａから噴射管１０内にチャーが侵入堆積し、内部の閉塞を起こすことが防止され、噴射管１０とそれに接続する配管内は噴射後シール媒体ｂによって噴射媒体ａがパージされるので、蒸気のドレン化の問題も防止される。
【００３７】
そして、最上流の伝熱管バンク９ａ等、温度条件の厳しい伝熱管バンクにおいては、図３に示したように噴射管１０を、伝熱管バンク９ａの伝熱管１９の一部に接触した状態で設置して、水または蒸気を内に通す伝熱管１９との接触状態によって噴射管１０を冷却できるので、噴射管１０の設置温度限界や、噴射管１０の耐性の劣化等の問題を回避できる。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてもよいことは言うまでもない。
【００３９】
例えば、伝熱管バンクの数は実施の形態の４段に限られず、また図４中右側の熱交換器部２内に設置された伝熱管バンクに限られず、図４中左側のガス化炉部１内やそれとの中間部に伝熱管バンクが設けられた場合にも本願発明の定置式煤吹装置を適用できる。
【００４０】
上記実施の形態において噴射管１０の噴射孔１０ａはガス化ガスｇの下流側に位置する伝熱管バンクにのみ向けられているが、上流側に向けた噴射孔を設けてもよく、その場合は上流側に位置する伝熱管バンクの伝熱管１９の下流側に付着する燃焼灰やチャー等も効果的に除くことができる。
【００４１】
また本発明は、噴流床石炭ガス化装置に限らず、ガス化ガス（燃焼ガス）ｇによって熱交換をする伝熱管ブロックを備える石炭ガス化装置一般の定置式煤吹装置として適用でき、同じく作用効果を奏することができる。
【００４２】
【発明の効果】
（１）請求項１の発明によれば、石炭ガス化装置の定置式煤吹装置を、伝熱管バンクを内部に備える石炭ガス化装置の複数の噴射管を有する定置式煤吹装置であって、前記複数の噴射管を１本または複数本の噴射管からなる複数のグループに分け、前記噴射管は同グループ毎に噴射媒体弁を介装する噴射媒体供給管に接続してなるように構成したので、複数の噴射管が、噴射管のグループ（１本の噴射管を含む）に分けられ、グループ毎に噴射媒体弁を介装した噴射媒体供給管に連通させたため、噴射媒体弁を順次開閉操作、制御することで噴射媒体の噴射をグループ毎に間欠的に順次行なうことができ、その結果、噴射媒体の同時噴射量を抑制しつつ十分な除煤を行なうことができ、製品としてのガス化ガスの発熱量の変動や低下が防止され、発熱量の低下とそのためによるガス化ガスの利用プラントでの失火等の問題を回避することが可能となった。
【００４３】
（２）請求項２の発明によれば、請求項１に記載の石炭ガス化装置の定置式煤吹装置において、前記噴射管は前記グループ毎にシール媒体弁を介装するシール媒体供給管に接続してなるように構成したので、請求項１の発明の効果に加え、噴射媒体を噴射しない前記噴射管のグループは、シール媒体弁を順次開閉操作、制御することで、シール媒体で噴射管内を満たすとともにシール媒体の所定量を噴射管の噴射孔から流出させることができ、その結果、噴射管を冷却でき高温による耐性の劣化等の問題が防止され、さらに噴射時に噴射媒体で急冷されることによる熱衝撃が防止され、また、噴射孔から噴射管内にチャーが侵入堆積し内部の閉塞等の問題を起こすことが防止される。
【００４４】
（３）請求項３の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の石炭ガス化装置の定置式煤吹装置において、前記複数の噴射管の少なくとも一部の噴射管は、前記伝熱管バンクの伝熱管と接した状態で設置されてなるように構成したので、請求項１または請求項２の発明の効果に加え、温度条件の厳しい伝熱管バンクにおいても、水または蒸気を内に通す伝熱管との接触状態によって噴射管を冷却できるので、噴射管の設置温度限界や、噴射管の耐性の劣化等の問題を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】石炭ガス化装置の熱交換器部の縦断面における本発明の実施の一形態に係る定置式煤吹装置の配置説明図である。
【図２】図１中Ａ−Ａ矢視断面である。
【図３】本実施の形態の定置式煤吹装置の特定の態様部分の説明図である。
【図４】噴流床石炭ガス化装置の一般的な構成の説明図である。
【符号の説明】
１                  ガス化炉部
２                  熱交換器部
２ａ                炉壁
３                  圧力容器
４                  コンバスタ
６                  微粉炭バーナ
７                  チャーバーナ
８                  微粉炭バーナ
９ａ〜９ｄ          伝熱管バンク
１０                噴射管
１０ａ              噴射孔
１１                噴射媒体供給管
１２                噴射媒体弁
１３                シール媒体供給管
１４                シール媒体弁
１５                挿通孔
【図１】
2005003266.tif 000003
【図２】
2005003266.tif 000004
【図３】
2005003266.tif 000005
【図４】
2005003266.tif 000006