煤气化炉制造技术

本发明专利技术的煤气化炉具备：反应容器(12)，其形成为向上方延伸的圆筒状且在上端侧设有排出口；筒状的烧嘴部(17)，其在与水平面平行且位于排出口的下方的基准平面(P1)上在反应容器的内周面上沿圆周方向隔开间隔地设置多个，并向反应容器内供给煤及氧化剂，在通过使煤在反应容器内燃烧来至少制造氢气及一氧化碳气体的煤气化炉中，各个烧嘴部以从上方观察时自身的轴线(C1)与直径比反应容器的内径更小且以中心轴线为中心的假想圆围绕同一方向相切、并且自身的轴线与水平面平行或者越朝向烧嘴部的前端越朝向下方的方式来配置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用氧气、水蒸气等氧化剂将煤气化来生产可燃性气体的煤气化炉。本申请基于2010年4月16日在日本提出申请的日本特愿2010-095496号主张优先权，并在此援引其内容。
技术介绍
以往，作为由粉煤等生产可燃性气体的气化炉(煤气化炉)，例如已知有专利文献I所示的气化炉。在该气化炉中，在压力容器(反应容器)内，俯视观察时4个燃烧炉烧嘴(combustor burner)等距离地配置在规定的平面中的圆周上。并且，夹着圆周的中心轴而配置在对称的位置上的2组燃烧炉烧嘴以相互对置的方式来配置。 燃烧炉烧嘴由设置在中心部且用于启动气化炉的轻油烧嘴、与轻油烧嘴呈同心圆状地由内侧向外侧依次配置的空气喷嘴、煤焦喷嘴、燃料用煤喷嘴、二次空气喷嘴来构成。空气、煤焦(未气化煤残渣或热解残渣)、燃料用煤在各自的喷嘴内旋转后，被轻油烧嘴点燃并向压力容器内喷射。现有技术文献专利文献专利文献I :日本专利第3595404号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题但是，在上述专利文献I所示的气化炉中存在以下问题当从各个燃烧炉烧嘴喷射旋转流动的气体等时，由于燃烧炉烧嘴配置在相互对置的位置上，因此从燃烧炉烧嘴喷射出的气体等会相互碰撞，气化炉内的气体等的流动不稳定。并且，气化炉的内周面因煤的部分氧化(以下称为“气化”)而暴露于高温环境下，如果不在气化炉的内周面上稳定地附着一定厚度的炉渣，则存在以下的可能性不仅热损失变大导致性能降低，而且该内周面还会受到热的影响而产生损伤。进而，通过气化产生的气体等会在气化炉内上升，但当气化炉内的气体等的上升流动产生不均时，有时会在煤中的碳(煤焦)充分地发生气化反应之前从气化炉流出，使反应率(煤中的碳向气体转化的转化率)降低。本专利技术是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种能够使煤在紧凑的反应容器内充分地发生反应、并且使炉渣稳定地附着在反应容器的内周面上的高效率的煤气化炉。用于解决技术问题的手段为了解决上述技术问题，本专利技术提出了以下的手段。本专利技术的煤气化炉具备反应容器，其形成为向上方延伸的圆筒状且在上端侧设有排出口 ；和筒状的烧嘴部，其在与水平面平行且位于上述排出口的下方的基准平面上在所述反应器的内周面上沿圆周方向隔开间隔地设置多个，并向上述反应容器内供给煤及氧化剂，在所述煤气化炉中，通过使上述煤在上述反应容器内气化来至少制造氢气及一氧化碳气体，其特征在于，各个上述烧嘴部以从上方观察时自身的轴线与直径比上述反应容器的内径更小且以上述中心轴线为中心的假想圆围绕同一方向相切、并且自身的轴线与水平面平行或者越朝向上述烧嘴部的前端越朝向下方的方式来配置。S卩，在本专利技术中，通过使煤在反应容器内气化来至少制造氢气及一氧化碳气体的煤气化炉的特征在于，其具有反应容器，其形成为向上方延伸的圆筒状； 排出口，其设置在上述反应容器的上端侧；和多个筒状的烧嘴部，其向上述反应容器内供给煤及氧化剂，上述多个烧嘴部在位于上述排出口的下方的与水平面平行的基准平面上朝向上述反应容器的内周面的圆周方向隔开间隔地设置，以从上述反应容器的上方观察时上述各烧嘴部的轴线与以上述反应容器的中心轴线为中心且直径比反应容器的内径更小的假想圆围绕同一方向相切的方式来配置上述各烧嘴部，上述烧嘴部以上述烧嘴部的轴线与水平面平行或者越朝向上述烧嘴部的前端越朝向下方的方式来配置。根据本专利技术，当烧嘴部向圆筒状的反应容器内供给煤及氧化剂时，能够产生围绕反应容器的中心轴线旋转的流体的流动。因此，反应容器的内周面附近的流体的流动在圆周方向的任意位置均稳定，能够使附着在反应容器的内周面上的因煤气化而产生的熔融的炉渣的厚度大致均匀。另外，烧嘴部以自身的轴线与水平面平行或者越朝向烧嘴部的前端越朝向下方的方式来配置。通过使气化膨胀并在反应容器内边旋转边上升的煤从烧嘴部先向水平或者下方流动，从而能够增加煤在反应容器中流动的时间，使其从排出口排出之前在反应容器内充分地气化。另外，在上述煤气化炉中，上述烧嘴部更优选围绕上述反应容器的中心轴线等间隔地配置。根据本专利技术，能够使反应容器内的包含从烧嘴部供给的煤及氧化剂、以及因煤的燃烧而产生的气体的流体的流动更稳定。另外，在上述煤气化炉中，上述假想圆的直径相对于上述反应容器的内径的比更优选设定为1/10以上且1/3以下。根据本专利技术，通过将假想圆的直径相对于反应容器的内径的比(以下也称为“直径比”)设为1/3以下，能够减少反应容器的内周面上的流体的速度梯度，抑制附着在反应容器的内周面上的炉渣从内周面剥落。因此，能够防止反应容器的内周面被暴露于高温下因热损失的增加而导致性能降低或内周面损伤。另外，通过将直径比设为1/10以上，能够防止从烧嘴部供给的煤及氧化剂等相互发生正面碰撞，确实地产生围绕反应容器的中心轴线旋转的流动，使气化反应时间变长，提闻反应率。另外，在上述煤气化炉中，当将从各个上述烧嘴部向上述反应容器内供给的上述煤、上述氧化剂的质量流量设为ml (kg/s)、m2 (kg/s)，将各个上述烧嘴部内的上述煤、上述氧化剂的流速设为Vl (m/s)、V2 (m/s)时，由(I)式得到的平均流速Va (m/s)更优选设定为10 (m/s)以上且50(m/s)以下。Va= (ml X Vl+m2 X V2) / (ml+m2) (I)根据本专利技术，通过将平均流速Va设为50(m/s)以下，能够抑制附着在反应容器的内周面上的炉渣从内周面剥落，从而能够降低从反应容器向外部传导的热损失。另外，通过将平均流速Va设为10 (m/s)以上，能够在烧嘴部利用氧化剂来稳定地传送煤。另外，在上述煤气化炉中，各个上述烧嘴部的轴线相对于水平面的角度更优选设定为0°以上且10°以下。·根据本专利技术，通过将该角度设为0°以上且10°以下，能够使从烧嘴部吹入的煤粒子在烧嘴部附近的高温处长时间存在，从而使煤焦的气化反应得到促进，能够提高反应率。另外，在上述煤气化炉中，更优选在上述反应容器中的上述烧嘴部最近的上方且与上述基准平面平行的第二基准平面上与上述烧嘴部同样地设置煤焦烧嘴。根据本专利技术，通过利用反应容器的煤焦烧嘴将未反应而被回收的煤焦再利用于煤气化炉并使其发生气化反应，能够使煤中的碳的气化反应率为99%以上。专利技术效果根据本专利技术的煤气化炉，能够使煤在紧凑的反应容器内充分地发生反应，并且能够使炉渣稳定地附着在反应容器的内周面上。附图说明图I是使用了本专利技术实施方式的煤气化炉的煤气化合成气体制造系统的框图。图2是本专利技术实施方式的煤气化炉的主要部分的纵剖面图。图3是沿图2中的切割线A - A的俯视剖面图。图4是表示图3中的基准平面的流速分布的图。图5是表示本专利技术实施方式的煤气化炉的部分氧化部中热损失比和反应率比与直径比之间的关系的图。图6是表示本专利技术实施方式的煤气化炉中热损失比与煤和氧化剂的平均流速之间的关系的图。具体实施例方式以下，边参照图I至图6边对本专利技术的煤气化炉的实施方式进行说明。煤气化炉是组装到煤气化系统的一部分中来使用、并通过使煤在内部燃烧来至少制造氢气和一氧化碳气体的装置。如图I所示，煤气化合成气体制造系统I是将煤作为原料来制造以氢气和一氧化碳气体作为主成分的合成气体的成套设备。通过将该产品合成气体作为化学合成设备等的原料进行供给，最终能够制造甲烷、甲醇及氨等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：小菅克志，并木泰树，糸永真须美，幸良之，武田卓，小水流广行，矢部英昭，
申请(专利权)人：新日铁住金工程技术株式会社，
类型：
国别省市：