WO2019156064A1 - Furnace wall structure of wet bottom furnace, and wet bottom furnace - Google Patents
Furnace wall structure of wet bottom furnace, and wet bottom furnace Download PDFInfo
- Publication number
- WO2019156064A1 WO2019156064A1 PCT/JP2019/004044 JP2019004044W WO2019156064A1 WO 2019156064 A1 WO2019156064 A1 WO 2019156064A1 JP 2019004044 W JP2019004044 W JP 2019004044W WO 2019156064 A1 WO2019156064 A1 WO 2019156064A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- furnace
- facility
- gas
- peripheral wall
- wet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F23M5/00—Casings; Linings; Walls
- F23M5/04—Supports for linings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F23M5/00—Casings; Linings; Walls
- F23M5/08—Cooling thereof; Tube walls
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
- F27D1/14—Supports for linings
Definitions
- the present invention relates to a furnace wall structure of a wet furnace and a wet furnace applied to a wet furnace such as a furnace for melting and discharging ash.
- a stud for preventing the refractory from falling off is placed on the surface inside the furnace of the pipe, and the refractory material is applied to fill the stud. Yes. Since the thickness of the refractory material is relatively thin, the strength required for the stud supporting the refractory material is small.
- the refractory material installed on the peripheral wall pipe is susceptible to thinning due to erosion by slag when the temperature is high.
- the problem is that the refractory material is cracked or dropped or the thermal load on the peripheral wall pipe increases. Occurs.
- the thickness of the refractory material after erosion at the crown portion of the peripheral wall pipe (the portion that protrudes most inside the furnace) is not significantly affected by the cooling provided by the stud provided on the crown portion.
- the stud provided in the fin portion is effective in suppressing erosion of the refractory material in the fin portion. From the above, it can be seen that the stud provided in the crown portion plays a role of holding the refractory material, whereas the stud provided in the fin portion plays both the roles of holding the refractory material and cooling. In the current stud diameter (diameter), the margin of strength for holding the refractory material is large, so the margin of the stud arrangement pattern is large.
- the present invention has been made in view of such circumstances, and can improve the cooling effect of the refractory material without changing the total amount of studs, and can reduce the thickness of the refractory material due to erosion. It aims at providing the furnace wall structure of a furnace.
- a peripheral wall tube constituting a furnace wall of a wet furnace, and extending in a radial direction from the center of the peripheral wall tube along the axial direction of the peripheral wall tube with a constant interval on a side surface of the peripheral wall tube.
- a plurality of studs arranged side by side, and in any plane perpendicular to the axial direction of the peripheral wall tube, the studs that are farthest from each other have an angle of 50 to 140 ° around the center of the peripheral wall tube
- a furnace wall structure of a wet furnace provided in a range is provided.
- the studs farthest from each other on a specific surface as described above are provided so as to have an angle range of 50 to 140 ° around the center of the peripheral wall tube. It becomes easy to hold and cool the refractory material applied to the fin portion of the pipe. Thereby, the cooling effect of a refractory material can be heightened, without changing a stud total amount (weight). Thinning of the refractory material due to erosion can be reduced.
- the angle range is less than 50 ° or more than 140 °, the cooling effect of the refractory material is insufficient, and the refractory material is significantly thinned.
- the plurality of studs are alternately arranged in the order of one in the crown portion that protrudes most inside the furnace and two that are furthest away from each other along the axial direction of the peripheral wall tube. Is preferably provided.
- the peripheral wall pipe (crown portion, etc.) can be held with a minimum number.
- the present invention provides a wet furnace having the above-described wet furnace wall structure.
- the wet furnace of the present invention has the above-described furnace wall structure of the wet furnace, the thickness of the refractory material due to erosion can be reduced. Accordingly, the wet furnace is excellent in economic efficiency and reliability.
- the furnace wall structure of the wet furnace of the present invention can enhance the cooling effect of the refractory material without changing the total stud weight (weight). Thinning of the refractory material due to erosion can be reduced.
- FIG. 1 It is a schematic block diagram which shows the coal gasification combined cycle power generation equipment which concerns on one Embodiment of this invention. It is the schematic block diagram which showed the gasification furnace installation of FIG. It is a partial inner surface figure (before construction of a refractory material) of the furnace wall structure of the wet furnace which concerns on this embodiment. It is sectional drawing (after refractory material construction) in the cross section perpendicular
- a cross section in a cross section perpendicular to the axial direction of the peripheral wall pipe comparing the degree of thinning of the refractory material between the furnace wall structure of the conventional wet furnace and the furnace wall structure of the wet furnace according to one embodiment of the present invention. It is a figure and is a figure which shows the furnace wall structure of the conventional wet furnace.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a combined coal gasification combined power generation facility to which a furnace wall structure of a wet furnace according to the present embodiment is applied.
- An integrated coal gasification combined power generation facility (IGCC) 10 to which the gasifier facility 14 according to the present embodiment is applied uses air as an oxidant, and the gasifier facility 14 uses fuel as fuel.
- An air combustion system that generates combustible gas (product gas) is adopted.
- the coal gasification combined power generation facility 10 generates power by generating gas generated in the gasification furnace facility 14 by refining it in the gas purification facility 16 and then supplying it to the gas turbine 17. That is, the coal gasification combined power generation facility 10 of the present embodiment is an air combustion type (air blowing) power generation facility.
- a carbon-containing solid fuel such as coal is used.
- a coal gasification combined power generation facility (gasification combined power generation facility) 10 includes a coal supply facility 11, a gasification furnace facility 14, a char recovery facility 15, a gas purification facility 16, and a gas turbine. 17, a steam turbine 18, a power generator 19, and a heat recovery steam generator (HRSG) 20.
- the coal supply facility 11 is supplied with coal, which is a carbon-containing solid fuel, as raw coal, and pulverizes the coal with a coal mill (not shown) to produce pulverized coal pulverized into fine particles.
- the pulverized coal produced in the coal supply facility 11 is pressurized by nitrogen gas as a transfer inert gas supplied from an air separation facility 42 to be described later at the outlet of the coal supply line 11a, toward the gasifier facility 14. Supplied.
- the inert gas is an inert gas having an oxygen content of about 5% by volume or less, and representative examples thereof include nitrogen gas, carbon dioxide gas, and argon gas, but are not necessarily limited to about 5% or less.
- the gasifier facility 14 is supplied with pulverized coal produced by the coal supply facility 11 and supplied with char returned (unreacted coal and ash) recovered by the char recovery facility 15 so that it can be reused. Has been.
- a compressed air supply line 41 from the gas turbine 17 (compressor 61) is connected to the gasifier furnace 14, and a part of the compressed air compressed by the gas turbine 17 is boosted to a predetermined pressure by the booster 68.
- the gasification furnace 14 can be supplied.
- the air separation facility 42 separates and generates nitrogen and oxygen from air in the atmosphere, and the air separation facility 42 and the gasifier facility 14 are connected by a first nitrogen supply line 43.
- a coal supply line 11 a from the coal supply facility 11 is connected to the first nitrogen supply line 43.
- a second nitrogen supply line 45 branched from the first nitrogen supply line 43 is also connected to the gasifier facility 14, and a char return line 46 from the char recovery facility 15 is connected to the second nitrogen supply line 45. ing.
- the air separation facility 42 is connected to the compressed air supply line 41 by an oxygen supply line 47. Nitrogen separated by the air separation facility 42 is used as coal or char transport gas by flowing through the first nitrogen supply line 43 and the second nitrogen supply line 45. The oxygen separated by the air separation facility 42 is used as an oxidant in the gasifier facility 14 by flowing through the oxygen supply line 47 and the compressed air supply line 41.
- the gasification furnace facility 14 includes, for example, a two-stage spouted bed type gasification furnace 101 (see FIG. 2).
- the gasifier facility 14 gasifies the coal (pulverized coal) and char supplied therein by partially combusting them with an oxidizing agent (air, oxygen) to produce a product gas.
- the gasifier equipment 14 is provided with a foreign matter removing equipment 48 for removing foreign matter (slag) mixed in the pulverized coal.
- the gasification furnace facility 14 is connected to a gas generation line 49 for supplying a generated gas toward the char recovery facility 15 so that the generated gas containing char can be discharged.
- a syngas cooler 102 gas cooler
- the char collection facility 15 includes a dust collection facility 51 and a supply hopper 52.
- the dust collection facility 51 is configured by one or a plurality of cyclones or porous filters, and can separate the char contained in the product gas generated by the gasification furnace facility 14.
- the product gas from which the char has been separated is sent to the gas purification facility 16 through the gas discharge line 53.
- the supply hopper 52 stores the char separated from the generated gas by the dust collection equipment 51.
- a bin may be disposed between the dust collection facility 51 and the supply hopper 52, and a plurality of supply hoppers 52 may be connected to the bin.
- a char return line 46 from the supply hopper 52 is connected to the second nitrogen supply line 45.
- the gas purification facility 16 performs gas purification by removing impurities such as sulfur compounds and nitrogen compounds from the product gas from which the char has been separated by the char recovery facility 15.
- the gas purification facility 16 purifies the generated gas to produce fuel gas, and supplies it to the gas turbine 17. Since the product gas from which the char has been separated still contains a sulfur content (H 2 S or the like), the gas purification equipment 16 removes and recovers the sulfur content with an amine absorption liquid or the like for effective use.
- the gas turbine 17 includes a compressor 61, a combustor 62, and a turbine 63, and the compressor 61 and the turbine 63 are connected by a rotating shaft 64.
- a compressed air supply line 65 from the compressor 61 is connected to the combustor 62, a fuel gas supply line 66 from the gas purification facility 16 is connected, and a combustion gas supply line 67 extending toward the turbine 63 is connected.
- the gas turbine 17 is provided with a compressed air supply line 41 extending from the compressor 61 to the gasification furnace facility 14, and a booster 68 is provided in the middle.
- the combustor 62 generates combustion gas by mixing and combusting a part of the compressed air supplied from the compressor 61 and at least a part of the fuel gas supplied from the gas purification facility 16.
- the generated combustion gas is supplied to the turbine 63.
- the turbine 63 rotates the generator 19 by rotating the rotating shaft 64 with the supplied combustion gas.
- the steam turbine 18 includes a turbine 69 connected to the rotating shaft 64 of the gas turbine 17, and the generator 19 is connected to the base end portion of the rotating shaft 64.
- the exhaust heat recovery boiler 20 is connected to an exhaust gas line 70 from the gas turbine 17 (the turbine 63), and generates steam by exchanging heat between the water supply and the exhaust gas of the turbine 63.
- the exhaust heat recovery boiler 20 is provided with a steam supply line 71 and a steam recovery line 72 between the steam turbine 18 and the turbine 69, and a condenser 73 is provided in the steam recovery line 72.
- the steam generated in the exhaust heat recovery boiler 20 may include steam generated by heat exchange with the generated gas in the syngas cooler 102 of the gasification furnace 101. Therefore, in the steam turbine 18, the turbine 69 is rotationally driven by the steam supplied from the exhaust heat recovery boiler 20, and the generator 19 is rotationally driven by rotating the rotating shaft 64.
- a gas purification facility 74 is provided from the outlet of the exhaust heat recovery boiler 20 to the chimney 75.
- the coal when raw coal (coal) is supplied to the coal supply facility 11, the coal is pulverized by being pulverized into fine particles in the coal supply facility 11. .
- the pulverized coal produced in the coal supply facility 11 is supplied to the gasifier facility 14 through the first nitrogen supply line 43 by nitrogen supplied from the air separation facility 42.
- the char recovered by the char recovery facility 15 to be described later is supplied to the gasifier facility 14 through the second nitrogen supply line 45 by nitrogen supplied from the air separation facility 42.
- Compressed air extracted from a gas turbine 17 described later is boosted by a booster 68 and then supplied to the gasifier facility 14 through the compressed air supply line 41 together with oxygen supplied from the air separation facility 42.
- the supplied pulverized coal and char are combusted by compressed air (oxygen), and the pulverized coal and char are gasified to generate product gas.
- This generated gas is discharged from the gasifier facility 14 through the gas generation line 49 and sent to the char recovery facility 15.
- the generated gas is supplied to the dust collection facility 51, whereby the fine char contained in the generated gas is separated.
- the product gas from which the char has been separated is sent to the gas purification facility 16 through the gas discharge line 53.
- the fine char separated from the product gas is deposited in the supply hopper 52, returned to the gasifier facility 14 through the char return line 46, and recycled.
- the produced gas from which the char has been separated by the char recovery facility 15 is gas purified by removing impurities such as sulfur compounds and nitrogen compounds in the gas purification facility 16 to produce fuel gas.
- the compressor 61 generates compressed air and supplies it to the combustor 62.
- the combustor 62 mixes the compressed air supplied from the compressor 61 and the fuel gas supplied from the gas refining facility 16 and combusts to generate combustion gas.
- the turbine 63 By rotating the turbine 63 with this combustion gas, the compressor 61 and the generator 19 are rotationally driven via the rotating shaft 64. In this way, the gas turbine 17 can generate power.
- the exhaust heat recovery boiler 20 generates steam by performing heat exchange between the exhaust gas discharged from the turbine 63 and the feed water in the gas turbine 17, and supplies the generated steam to the steam turbine 18.
- the turbine 69 is rotationally driven by the steam supplied from the exhaust heat recovery boiler 20, whereby the generator 19 can be rotationally driven via the rotating shaft 64 to generate electric power.
- the gas turbine 17 and the steam turbine 18 do not have to rotate and drive one generator 19 as the same axis, and may rotate and drive a plurality of generators as different axes.
- FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the gasifier facility of FIG.
- the gasifier facility 14 includes a gasifier 101 and a syngas cooler 102.
- the gasification furnace 101 is formed so as to extend in the vertical direction. Pulverized coal and oxygen are supplied to the lower side in the vertical direction, and the product gas gasified by partial combustion is directed from the lower side in the vertical direction toward the upper side. Are in circulation.
- the gasification furnace 101 includes a pressure vessel 110 and a gasification furnace wall (furnace wall) 111 provided inside the pressure vessel 110. In the gasification furnace 101, an annulus portion 115 is formed in a space between the pressure vessel 110 and the gasification furnace wall 111.
- the gasification furnace 101 forms a combustor part 116, a diffuser part 117, and a reductor part 118 in order from the lower side in the vertical direction (that is, the upstream side in the flow direction of the product gas). doing.
- the pressure vessel 110 is formed in a cylindrical shape having a hollow space inside, a gas discharge port 121 is formed at the upper end portion, and a slag hopper 122 is formed at the lower end portion (bottom portion).
- the gasification furnace wall 111 is formed in a cylindrical shape whose inside is a hollow space, and the wall surface thereof is provided to face the inner surface of the pressure vessel 110.
- the pressure vessel 110 has a cylindrical shape, and the diffuser portion 117 of the gasification furnace wall 111 is also formed in a cylindrical shape.
- the gasification furnace wall 111 is connected to the inner surface of the pressure vessel 110 by a support member (not shown).
- the gasification furnace wall 111 separates the inside of the pressure vessel 110 into an internal space 154 and an external space 156.
- the gasification furnace wall 111 has a cross-sectional shape that changes in a diffuser portion 117 between the combustor portion 116 and the reductor portion 118.
- the upper end portion of the gasification furnace wall 111 on the vertically upper side is connected to the gas discharge port 121 of the pressure vessel 110, and the lower end portion on the vertically lower side is provided with a gap from the bottom portion of the pressure vessel 110. ing.
- the slag hopper 122 formed at the bottom of the pressure vessel 110 stores stored water.
- the lower end of the gasification furnace wall 111 is immersed in the stored water, thereby sealing the inside and outside of the gasification furnace wall 111. ing. Burners 126 and 127 are inserted into the gasification furnace wall 111, and the syngas cooler 102 is disposed in the internal space 154. The structure of the gasification furnace wall 111 will be described later.
- the annulus 115 is a space formed inside the pressure vessel 110 and outside the gasification furnace wall 111, that is, an external space 156. Nitrogen, which is an inert gas separated by the air separation equipment 42, is not shown in the figure. Supplied through the supply line. For this reason, the annulus portion 115 becomes a space filled with nitrogen. In the vicinity of the upper portion of the annulus portion 115 in the vertical direction, an in-furnace pressure equalizing pipe (not shown) for equalizing the pressure in the gasification furnace 101 is provided.
- the pressure equalizing pipe in the furnace is provided so as to communicate between the inside and outside of the gasification furnace wall 111, and the pressure between the inside (combustor part 116, diffuser part 117 and reductor part 118) and outside (annulus part 115) of the gasification furnace wall 111.
- the pressure is almost equalized so that the difference is within a predetermined pressure.
- the combustor unit 116 is a space for partially burning pulverized coal, char, and air, and a combustion apparatus including a plurality of burners 126 is disposed on the gasification furnace wall 111 in the combustor unit 116.
- the high-temperature combustion gas obtained by burning part of the pulverized coal and char in the combustor unit 116 passes through the diffuser unit 117 and flows into the reductor unit 118.
- the reductor unit 118 is maintained at a high temperature necessary for the gasification reaction, and supplies the pulverized coal to the combustion gas from the combustor unit 116 to partially burn the pulverized coal (for example, carbon monoxide, hydrogen, lower hydrocarbons, etc.).
- a gasification furnace wall 111 in the reductor unit 118 is provided with a combustion device composed of a plurality of burners 127.
- the syngas cooler 102 is provided inside the gasification furnace wall 111 and is provided above the burner 127 of the reductor unit 118 in the vertical direction.
- the syngas cooler 102 is a heat exchanger, and in order from the lower side in the vertical direction of the gasification furnace wall 111 (upstream side in the flow direction of the product gas), an evaporator 131, a superheater (superheater) 132, A charcoal unit (economizer) 134 is arranged.
- These syngas coolers 102 cool the generated gas by exchanging heat with the generated gas generated in the reductor unit 118.
- the quantity of the evaporator (evaporator) 131, the superheater (superheater) 132, and the economizer (economizer) 134 is not limited.
- molten slag is generated in the high-temperature gas by the combustion of pulverized coal and char, and this molten slag adheres to the gasification furnace wall 111 and falls to the furnace bottom, and finally the water stored in the slag hopper 122 is stored. Is discharged.
- the high-temperature combustion gas generated in the combustor unit 116 rises to the reductor unit 118 through the diffuser unit 117.
- the reductor unit 118 the high temperature state necessary for the gasification reaction is maintained, the pulverized coal is mixed with the high temperature combustion gas, the pulverized coal is partially burned in a high temperature reducing atmosphere, and the gasification reaction is performed. Is generated.
- the gasified product gas flows from the lower side to the upper side in the vertical direction.
- 3A and 3B are views showing a furnace wall structure of a wet furnace according to the present embodiment.
- the furnace wall structure of the wet furnace according to this embodiment is applied to the gasification furnace wall 111 of FIG.
- FIG. 3A is a partial inner view (before refractory material construction) of the furnace wall structure of the wet furnace according to the present embodiment.
- the furnace wall structure 161 of the wet furnace according to this embodiment includes a peripheral wall tube 162 that constitutes a gasification furnace wall (furnace wall) 111 of the gasification furnace (wet furnace) 101.
- a plurality of studs 163 are juxtaposed along the axial direction of the peripheral wall tube 162 so as to extend in the radial direction from the center of the peripheral wall tube 162 with a constant interval on the side surface of the peripheral wall tube 162. Yes.
- the stud 163 is provided by welding on the surface of the peripheral wall tube 162.
- the peripheral wall pipes 162 are connected to each other by fins 164.
- the stud 163 is provided on the fin portion 166 on the fin 164 side with respect to the crown portion 165 on the furnace inner surface of the peripheral wall tube 162 or on the crown inner portion 165 of the peripheral wall tube 162 on the furnace inner surface. As shown in FIG. 3A, the studs 163 are alternately provided in the order of one on the crown portion 165 and two on the fin portion 166 (so as to straddle the crown portion 165) along the axial direction of the peripheral wall tube 162. .
- FIG. 3B is a cross-sectional view (after refractory material construction) in a cross section perpendicular to the axial direction of the peripheral wall pipe of the furnace wall structure of the wet furnace according to the present embodiment.
- a refractory material 167 is provided so as to embed a stud 163 in the furnace inner surface of the furnace wall structure 161 of the wet furnace.
- the studs 163 that are farthest from each other on any plane perpendicular to the axial direction of the peripheral wall tube 162 are provided in an angular range of 50 to 140 ° around the center of the peripheral wall tube 162. (An angle A indicated by a double-headed arrow in FIG. 3B). When the angle A is around 100 °, the thickness of the refractory material 167 in the fin portion 166 is maximized. In the present invention, the angle A may be 50 to 140 °, preferably 60 to 130 °.
- FIG. 4A and FIG. 4B show a comparison of the degree of thinning of the refractory material between the furnace wall structure of the conventional wet furnace and the furnace wall structure of the wet furnace according to the present embodiment, and is perpendicular to the axial direction of the peripheral wall pipe. It is sectional drawing in a cross section.
- FIG. 4A shows a furnace wall structure of a conventional wet furnace
- FIG. 4B shows a furnace wall structure of a wet furnace according to this embodiment.
- the two studs 263 that are farthest from each other in any plane perpendicular to the axial direction of the peripheral wall pipe 262 are around the center of the peripheral wall pipe 262. It is provided in an angle range of less than 50 °.
- FIGS. 4A and 4B As a result of operating a wet furnace to which the conventional furnace wall structure 261 of the wet furnace and a wet furnace to which the furnace wall structure 161 of the wet furnace according to the present embodiment is applied, these furnace wall structures are shown in FIGS. 4A and 4B, respectively. It became a state as shown in.
- the thickness of the refractory material in the crown was compared. As shown in FIGS. 4A and 4B, the thickness of the refractory material 267 applied to the crown portion 265 in the furnace wall structure 261 of the conventional wet furnace and the crown portion 165 in the furnace wall structure 161 of the wet furnace according to the present embodiment. There was no significant difference between the thickness of the fireproof material 167 applied.
- the thickness of the refractory material at the fins was compared.
- the thickness of the refractory material 267 near the fin portion 266 on the fin 264 side is remarkably reduced, and thinning of the refractory material 267 cannot be suppressed. It became clear.
- the thickness of the refractory material 167 in the vicinity of the fin portion 166 is sufficiently secured, and the thinning of the refractory material 167 can be suppressed. It became clear that.
- the thinning of the refractory material 167 in the fin portion 166 can be suppressed (thickness can be increased) by making the interval (angle) between the studs provided in the fin portion wider than before. It can be considered that the thinning of the refractory material 167 in the fin portion 166 can be suppressed because the cooling effect on the refractory material 167 in the fin portion 166 is improved. It has also been clarified that the thickness of the refractory material 167 in the crown portion 165 can be made substantially the same as the conventional thickness.
- the studs 163 farthest from each other on a specific surface as described above are provided so as to have an angle range of 50 to 140 ° around the center of the peripheral wall pipe 162.
- the refractory material 167 applied to the fin portion of the peripheral wall pipe 162.
- the cooling effect of the refractory material 167 can be enhanced without changing the total amount (weight) of the stud 163. Thinning of the refractory material 167 due to erosion can be reduced.
- the angle range is less than 50 ° or more than 140 °, the cooling effect of the refractory material 167 is insufficient, and the refractory material 167 is significantly thinned.
- the plurality of studs 163 includes one stud 163 farthest from the crown 165 that protrudes most inside the furnace along the axial direction of the peripheral wall pipe 162. They are provided alternately in the order of two. If the studs 163 are arranged in this way, the peripheral wall pipe 162 (crown portion 165 and the like) can be held with a minimum number.
- the wet furnace 101 of the present embodiment includes the furnace wall structure 161 of the above-described wet furnace, the thickness of the refractory material 167 due to erosion can be reduced. Accordingly, the wet furnace is excellent in economic efficiency and reliability.
- coal is used as a fuel.
- it can be applied to high-grade coal and low-grade coal, and is not limited to coal, but can be used as a biomass that is used as an organic resource derived from renewable organisms. There may be.
- a tower type gasification furnace has been described as the gasification furnace 101.
- the gasification furnace 101 may be a crossover type gasification furnace. It can be similarly implemented by replacing the gas flow directions to match.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
- Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)
Abstract
Description
本発明は、灰を溶融して排出する炉等の湿式炉に適用される湿式炉の炉壁構造及び湿式炉に関するものである。 The present invention relates to a furnace wall structure of a wet furnace and a wet furnace applied to a wet furnace such as a furnace for melting and discharging ash.
従来、ガス化炉設備として、石炭等の炭素含有固体燃料をガス化炉内に供給し、炭素含有固体燃料を部分燃焼させてガス化することで、可燃性ガスを生成する炭素含有燃料ガス化設備(石炭ガス化設備)が知られている。このような石炭ガス化設備としては、例えば特許文献1のようなものが報告されている。 Conventionally, as a gasifier facility, carbon-containing fuel gasification that generates combustible gas by supplying carbon-containing solid fuel such as coal into the gasifier and partially combusting the carbon-containing solid fuel for gasification Equipment (coal gasification equipment) is known. As such a coal gasification facility, for example, one disclosed in Patent Document 1 has been reported.
ガス化炉設備の火炉壁を構成する周壁管では、管の炉内側の表面に対して、耐火材の脱落防止のためのスタッドを打設し、このスタッドを埋めるように耐火材を施工している。耐火材の厚みは比較的薄いため、耐火材を支持しているスタッドに要求される強度は小さい。 In the peripheral wall pipe that constitutes the furnace wall of the gasification furnace equipment, a stud for preventing the refractory from falling off is placed on the surface inside the furnace of the pipe, and the refractory material is applied to fill the stud. Yes. Since the thickness of the refractory material is relatively thin, the strength required for the stud supporting the refractory material is small.
周壁管に施工している耐火材には、温度が高いとスラグによる浸食を受けて減肉化しやすいという課題がある。特に、周壁管のフィン部(周壁管同士を接続しているフィン側の部分)において、耐火材の厚さが薄くなると、耐火材の割れや脱落、あるいは周壁管への熱負荷の増大といった問題が発生する。このような問題の発生を防ぐため、周壁管に施工している耐火材を厚く残す(減肉化を抑制する)必要があった。 There is a problem that the refractory material installed on the peripheral wall pipe is susceptible to thinning due to erosion by slag when the temperature is high. In particular, when the thickness of the refractory material is reduced in the fin portion of the peripheral wall pipe (the part on the fin side connecting the peripheral wall pipes), the problem is that the refractory material is cracked or dropped or the thermal load on the peripheral wall pipe increases. Occurs. In order to prevent the occurrence of such a problem, it was necessary to leave the refractory material applied to the peripheral wall pipe thick (to suppress the thinning).
周壁管のクラウン部(炉内側に最も突出した部分)における侵食後の耐火材の厚みに対しては、クラウン部に設けられたスタッドによる冷却の影響は大きくないことが確認されている。一方で、フィン部に設けられたスタッドは、フィン部における耐火材の侵食抑制に効果的であることを確認されている。上記から、クラウン部に設けられたスタッドは耐火材保持の役割を中心に担うのに対し、フィン部に設けられたスタッドは耐火材保持と冷却の両方の役割を担うことが分かる。現状のスタッド径(直径)においては耐火材を保持する強度の裕度が大きいため、スタッドの配置パターンの裕度は大きい。 It has been confirmed that the thickness of the refractory material after erosion at the crown portion of the peripheral wall pipe (the portion that protrudes most inside the furnace) is not significantly affected by the cooling provided by the stud provided on the crown portion. On the other hand, it has been confirmed that the stud provided in the fin portion is effective in suppressing erosion of the refractory material in the fin portion. From the above, it can be seen that the stud provided in the crown portion plays a role of holding the refractory material, whereas the stud provided in the fin portion plays both the roles of holding the refractory material and cooling. In the current stud diameter (diameter), the margin of strength for holding the refractory material is large, so the margin of the stud arrangement pattern is large.
しかしながら、これまでのところ、上記のようなクラウン部に設けられたスタッドが有する役割とフィン部側に設けられたスタッドが有する役割との違いについてはほとんど考慮されていなかった。従って、現状では、特にスタッド総量(重量)を変えずに耐火材の冷却効果を高めることができると共に、侵食による耐火材の薄肉化を低減することができる湿式炉の炉壁構造は現れていなかった。 However, so far, the difference between the role of the stud provided in the crown portion as described above and the role of the stud provided on the fin portion side has been hardly considered. Therefore, at present, a furnace wall structure of a wet furnace that can increase the cooling effect of the refractory material without changing the total amount (weight) of the stud and can reduce the thinning of the refractory material due to erosion has not appeared. It was.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、スタッド総量を変えずに耐火材の冷却効果を高めることができると共に、侵食による耐火材の薄肉化を低減することができる湿式炉の炉壁構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and can improve the cooling effect of the refractory material without changing the total amount of studs, and can reduce the thickness of the refractory material due to erosion. It aims at providing the furnace wall structure of a furnace.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、湿式炉の炉壁を構成する周壁管と、前記周壁管の軸方向に沿って、前記周壁管の側面に一定間隔を有して該周壁管の中心から半径方向に延びるように並設された複数のスタッドと、を備え、前記周壁管の軸方向に対して垂直な任意の面において、互いに最も離れた前記スタッドは、前記周壁管の中心まわりに、50~140°の角度範囲で設けられている湿式炉の炉壁構造を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
According to the present invention, a peripheral wall tube constituting a furnace wall of a wet furnace, and extending in a radial direction from the center of the peripheral wall tube along the axial direction of the peripheral wall tube with a constant interval on a side surface of the peripheral wall tube. A plurality of studs arranged side by side, and in any plane perpendicular to the axial direction of the peripheral wall tube, the studs that are farthest from each other have an angle of 50 to 140 ° around the center of the peripheral wall tube A furnace wall structure of a wet furnace provided in a range is provided.
本発明の湿式炉の炉壁構造であれば、上記のように特定の面において互いに最も離れたスタッドが、周壁管の中心まわりに50~140°の角度範囲となるように設けることで、周壁管のフィン部に施工された耐火材を保持及び冷却しやすくなる。これにより、スタッド総量(重量)を変えずに耐火材の冷却効果を高めることができる。侵食による耐火材の薄肉化を低減することができる。上記角度範囲が50°未満又は140°超となる場合、耐火材の冷却効果が不十分となり、耐火材の薄肉化が顕著に生じてしまう。 According to the furnace wall structure of the wet furnace of the present invention, the studs farthest from each other on a specific surface as described above are provided so as to have an angle range of 50 to 140 ° around the center of the peripheral wall tube. It becomes easy to hold and cool the refractory material applied to the fin portion of the pipe. Thereby, the cooling effect of a refractory material can be heightened, without changing a stud total amount (weight). Thinning of the refractory material due to erosion can be reduced. When the angle range is less than 50 ° or more than 140 °, the cooling effect of the refractory material is insufficient, and the refractory material is significantly thinned.
前記湿式炉の炉壁構造において、前記複数のスタッドは、前記周壁管の軸方向に沿って、炉内側に最も突出したクラウン部に1本、前記互いに最も離れたスタッドが2本の順番で交互に設けられていることが好ましい。 In the furnace wall structure of the wet furnace, the plurality of studs are alternately arranged in the order of one in the crown portion that protrudes most inside the furnace and two that are furthest away from each other along the axial direction of the peripheral wall tube. Is preferably provided.
このようにスタッドを配置すれば、周壁管(クラウン部等)を最小限の本数で保持することができる。 If the studs are arranged in this way, the peripheral wall pipe (crown portion, etc.) can be held with a minimum number.
本発明は、上述の湿式炉の炉壁構造を有する湿式炉を提供する。 The present invention provides a wet furnace having the above-described wet furnace wall structure.
本発明の湿式炉は、上述の湿式炉の炉壁構造を備えているため、侵食による耐火材の薄肉化を低減することができる。従って、経済性及び信頼性に優れた湿式炉となる。 Since the wet furnace of the present invention has the above-described furnace wall structure of the wet furnace, the thickness of the refractory material due to erosion can be reduced. Accordingly, the wet furnace is excellent in economic efficiency and reliability.
本発明の湿式炉の炉壁構造であれば、スタッド総量(重量)を変えずに耐火材の冷却効果を高めることができる。侵食による耐火材の薄肉化を低減することができる。 The furnace wall structure of the wet furnace of the present invention can enhance the cooling effect of the refractory material without changing the total stud weight (weight). Thinning of the refractory material due to erosion can be reduced.
以下に、本発明に係る湿式炉の炉壁構造の一実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a furnace wall structure of a wet furnace according to the present invention will be described with reference to the drawings.
以下、本発明の一実施形態に係る湿式炉の炉壁構造について、図1~図3Bを用いて説明する。
図1は、本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造を適用した石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
Hereinafter, a furnace wall structure of a wet furnace according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3B.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a combined coal gasification combined power generation facility to which a furnace wall structure of a wet furnace according to the present embodiment is applied.
本実施形態に係るガス化炉設備14が適用される石炭ガス化複合発電設備(IGCC:Integrated Coal Gasification Combined Cycle)10は、空気を酸化剤として用いており、ガス化炉設備14において、燃料から可燃性ガス(生成ガス)を生成する空気燃焼方式を採用している。石炭ガス化複合発電設備10は、ガス化炉設備14で生成した生成ガスを、ガス精製設備16で精製して燃料ガスとした後、ガスタービン17に供給して発電を行っている。すなわち、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備10は、空気燃焼方式(空気吹き)の発電設備となっている。ガス化炉設備14に供給する燃料としては、例えば、石炭等の炭素含有固体燃料が用いられる。
An integrated coal gasification combined power generation facility (IGCC) 10 to which the
石炭ガス化複合発電設備(ガス化複合発電設備)10は、図1に示すように、給炭設備11と、ガス化炉設備14と、チャー回収設備15と、ガス精製設備16と、ガスタービン17と、蒸気タービン18と、発電機19と、排熱回収ボイラ(HRSG:Heat Recovery Steam Generator)20とを備えている。
As shown in FIG. 1, a coal gasification combined power generation facility (gasification combined power generation facility) 10 includes a
給炭設備11は、原炭として炭素含有固体燃料である石炭が供給され、石炭を石炭ミル(図示略)などで粉砕することで、細かい粒子状に粉砕した微粉炭を製造する。給炭設備11で製造された微粉炭は、給炭ライン11a出口で後述する空気分離設備42にから供給される搬送用イナートガスとしての窒素ガスによって加圧されて、ガス化炉設備14へ向けて供給される。イナートガスとは、酸素含有率が約5体積%以下の不活性ガスであり、窒素ガスや二酸化炭素ガスやアルゴンガスなどが代表例であるが、必ずしも約5%以下に制限されるものではない。
The
ガス化炉設備14は、給炭設備11で製造された微粉炭が供給されると共に、チャー回収設備15で回収されたチャー(石炭の未反応分と灰分)が戻されて再利用可能に供給されている。
The
ガス化炉設備14には、ガスタービン17(圧縮機61)からの圧縮空気供給ライン41が接続されており、ガスタービン17で圧縮された圧縮空気の一部が昇圧機68で所定圧力に昇圧されてガス化炉14に供給可能となっている。空気分離設備42は、大気中の空気から窒素と酸素を分離生成するものであり、第1窒素供給ライン43によって空気分離設備42とガス化炉設備14とが接続されている。この第1窒素供給ライン43には、給炭設備11からの給炭ライン11aが接続されている。第1窒素供給ライン43から分岐する第2窒素供給ライン45もガス化炉設備14に接続されており、この第2窒素供給ライン45には、チャー回収設備15からのチャー戻しライン46が接続されている。空気分離設備42は、酸素供給ライン47によって、圧縮空気供給ライン41と接続されている。空気分離設備42によって分離された窒素は、第1窒素供給ライン43及び第2窒素供給ライン45を流通することで、石炭やチャーの搬送用ガスとして利用される。空気分離設備42によって分離された酸素は、酸素供給ライン47及び圧縮空気供給ライン41を流通することで、ガス化炉設備14において酸化剤として利用される。
A compressed
ガス化炉設備14は、例えば、2段噴流床形式のガス化炉101(図2参照)を備えている。ガス化炉設備14は、内部に供給された石炭(微粉炭)及びチャーを酸化剤(空気、酸素)により部分燃焼させることでガス化させ生成ガスとする。ガス化炉設備14は、微粉炭に混入した異物(スラグ)を除去する異物除去設備48が設けられている。このガス化炉設備14には、チャー回収設備15に向けて生成ガスを供給するガス生成ライン49が接続されており、チャーを含む生成ガスが排出可能となっている。この場合、図2に示すように、ガス生成ライン49にシンガスクーラ102(ガス冷却器)を設けることで、生成ガスを所定温度まで冷却してからチャー回収設備15に供給してもよい。
The
チャー回収設備15は、集塵設備51と供給ホッパ52とを備えている。この場合、集塵設備51は、1つ又は複数のサイクロンやポーラスフィルタにより構成され、ガス化炉設備14で生成された生成ガスに含有するチャーを分離することができる。チャーが分離された生成ガスは、ガス排出ライン53を通してガス精製設備16に送られる。供給ホッパ52は、集塵設備51で生成ガスから分離されたチャーを貯留するものである。集塵設備51と供給ホッパ52との間にビンを配置し、このビンに複数の供給ホッパ52を接続するように構成してもよい。供給ホッパ52からのチャー戻しライン46が第2窒素供給ライン45に接続されている。
The
ガス精製設備16は、チャー回収設備15によりチャーが分離された生成ガスに対して、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物を取り除くことで、ガス精製を行うものである。ガス精製設備16は、生成ガスを精製して燃料ガスを製造し、これをガスタービン17に供給する。チャーが分離された生成ガス中にはまだ硫黄分(H2Sなど)が含まれているため、このガス精製設備16では、アミン吸収液などによって硫黄分を除去回収して、有効利用する。
The
ガスタービン17は、圧縮機61、燃焼器62、タービン63を備えており、圧縮機61とタービン63とは、回転軸64により連結されている。燃焼器62には、圧縮機61からの圧縮空気供給ライン65が接続されると共に、ガス精製設備16からの燃料ガス供給ライン66が接続され、タービン63に向かって延びる燃焼ガス供給ライン67が接続されている。ガスタービン17は、圧縮機61からガス化炉設備14に延びる圧縮空気供給ライン41が設けられており、中途部に昇圧機68が設けられている。従って、燃焼器62では、圧縮機61から供給された圧縮空気の一部とガス精製設備16から供給された燃料ガスの少なくとも一部とを混合して燃焼させることで燃焼ガスを発生させ、発生させた燃焼ガスをタービン63へ向けて供給する。タービン63は、供給された燃焼ガスにより回転軸64を回転駆動させることで発電機19を回転駆動させる。
The
蒸気タービン18は、ガスタービン17の回転軸64に連結されるタービン69を備えており、発電機19は、この回転軸64の基端部に連結されている。排熱回収ボイラ20は、ガスタービン17(タービン63)からの排ガスライン70が接続されており、給水とタービン63の排ガスとの間で熱交換を行うことで、蒸気を生成するものである。排熱回収ボイラ20は、蒸気タービン18のタービン69との間に蒸気供給ライン71が設けられると共に蒸気回収ライン72が設けられ、蒸気回収ライン72に復水器73が設けられている。排熱回収ボイラ20で生成する蒸気には、ガス化炉101のシンガスクーラ102で生成ガスと熱交換して生成された蒸気を含んでもよい。従って、蒸気タービン18では、排熱回収ボイラ20から供給された蒸気によりタービン69が回転駆動し、回転軸64を回転させることで発電機19を回転駆動させる。
The
排熱回収ボイラ20の出口から煙突75までには、ガス浄化設備74を備えている。
A
本実施形態の石炭ガス化複合発電設備10の作動について説明する。
The operation of the coal gasification combined
本実施形態の石炭ガス化複合発電設備10において、給炭設備11に原炭(石炭)が供給されると、石炭は、給炭設備11において細かい粒子状に粉砕されることで微粉炭となる。給炭設備11で製造された微粉炭は、空気分離設備42から供給される窒素により第1窒素供給ライン43を流通してガス化炉設備14に供給される。後述するチャー回収設備15で回収されたチャーが、空気分離設備42から供給される窒素により第2窒素供給ライン45を流通してガス化炉設備14に供給される。後述するガスタービン17から抽気された圧縮空気が昇圧機68で昇圧された後、空気分離設備42から供給される酸素と共に圧縮空気供給ライン41を通してガス化炉設備14に供給される。
In the coal gasification combined
ガス化炉設備14では、供給された微粉炭及びチャーが圧縮空気(酸素)により燃焼し、微粉炭及びチャーがガス化することで、生成ガスを生成する。この生成ガスは、ガス化炉設備14からガス生成ライン49を通って排出され、チャー回収設備15に送られる。
In the
このチャー回収設備15にて、生成ガスは、集塵設備51に供給されることで、生成ガスに含有する微粒のチャーが分離される。チャーが分離された生成ガスは、ガス排出ライン53を通してガス精製設備16に送られる。一方、生成ガスから分離した微粒のチャーは、供給ホッパ52に堆積され、チャー戻しライン46を通ってガス化炉設備14に戻されてリサイクルされる。
In the
チャー回収設備15によりチャーが分離された生成ガスは、ガス精製設備16にて、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物が取り除かれてガス精製され、燃料ガスが製造される。圧縮機61が圧縮空気を生成して燃焼器62に供給する。この燃焼器62は、圧縮機61から供給される圧縮空気と、ガス精製設備16から供給される燃料ガスとを混合し、燃焼することで燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスによりタービン63を回転駆動することで、回転軸64を介して圧縮機61及び発電機19を回転駆動する。このようにして、ガスタービン17は発電を行うことができる。
The produced gas from which the char has been separated by the
排熱回収ボイラ20は、ガスタービン17におけるタービン63から排出された排ガスと給水とで熱交換を行うことにより蒸気を生成し、この生成した蒸気を蒸気タービン18に供給する。蒸気タービン18では、排熱回収ボイラ20から供給された蒸気によりタービン69を回転駆動することで、回転軸64を介して発電機19を回転駆動し、発電を行うことができる。ガスタービン17と蒸気タービン18は同一軸として1つの発電機19を回転駆動しなくてもよく、別の軸として複数の発電機を回転駆動しても良い。
The exhaust
その後、ガス浄化設備74では排熱回収ボイラ20から排出された排気ガスの有害物質が除去され、浄化された排気ガスが煙突75から大気へ放出される。
Thereafter, in the
次に、図1及び図2を参照して、上述した石炭ガス化複合発電設備10におけるガス化炉設備14について詳細に説明する。図2は、図1のガス化炉設備を示した概略構成図である。
Next, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the
ガス化炉設備14は、図2に示すように、ガス化炉101と、シンガスクーラ102と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the
ガス化炉101は、鉛直方向に延びて形成されており、鉛直方向の下方側に微粉炭及び酸素が供給され、部分燃焼させてガス化した生成ガスが鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通している。ガス化炉101は、圧力容器110と、圧力容器110の内部に設けられるガス化炉壁(炉壁)111とを有している。ガス化炉101は、圧力容器110とガス化炉壁111との間の空間にアニュラス部115を形成している。ガス化炉101は、ガス化炉壁111の内部の空間において、鉛直方向の下方側(つまり、生成ガスの流通方向の上流側)から順に、コンバスタ部116、ディフューザ部117、リダクタ部118を形成している。
The
圧力容器110は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、上端部にガス排出口121が形成される一方、下端部(底部)にスラグホッパ122が形成されている。ガス化炉壁111は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、その壁面が圧力容器110の内面と対向して設けられている。本実施形態では圧力容器110は円筒形状で、ガス化炉壁111のディフューザ部117も円筒形状に形成されている。ガス化炉壁111は、図示しない支持部材により圧力容器110内面に連結されている。
The
ガス化炉壁111は、圧力容器110の内部を内部空間154と外部空間156に分離する。ガス化炉壁111は、後述するが、横断面形状がコンバスタ部116とリダクタ部118との間のディフューザ部117で変化する形状とされている。ガス化炉壁111は、鉛直上方側となるその上端部が、圧力容器110のガス排出口121に接続され、鉛直下方側となるその下端部が圧力容器110の底部と隙間を空けて設けられている。圧力容器110の底部に形成されるスラグホッパ122には、貯留水が溜められており、ガス化炉壁111の下端部が貯留水に浸水することで、ガス化炉壁111の内外を封止している。ガス化炉壁111には、バーナ126、127が挿入され、内部空間154にシンガスクーラ102が配置されている。ガス化炉壁111の構造については後述する。
The
アニュラス部115は、圧力容器110の内側とガス化炉壁111の外側に形成された空間、つまり外部空間156であり、空気分離設備42で分離された不活性ガスである窒素が、図示しない窒素供給ラインを通って供給される。このため、アニュラス部115は、窒素が充満する空間となる。このアニュラス部115の鉛直方向の上部付近には、ガス化炉101内を均圧にするための図示しない炉内均圧管が設けられている。炉内均圧管は、ガス化炉壁111の内外を連通して設けられ、ガス化炉壁111の内部(コンバスタ部116、ディフューザ部117及びリダクタ部118)と外部(アニュラス部115)との圧力差を所定圧力以内となるよう略均圧にしている。
The
コンバスタ部116は、微粉炭及びチャーと空気とを一部燃焼させる空間となっており、コンバスタ部116におけるガス化炉壁111には、複数のバーナ126からなる燃焼装置が配置されている。コンバスタ部116で微粉炭及びチャーの一部を燃焼した高温の燃焼ガスは、ディフューザ部117を通過してリダクタ部118に流入する。
The
リダクタ部118は、ガス化反応に必要な高温状態に維持されコンバスタ部116からの燃焼ガスに微粉炭を供給し部分燃焼させて、微粉炭を揮発分(一酸化炭素、水素、低級炭化水素等)へと分解してガス化されて生成ガスを生成する空間となっており、リダクタ部118におけるガス化炉壁111には、複数のバーナ127からなる燃焼装置が配置されている。
The
シンガスクーラ102は、ガス化炉壁111の内部に設けられると共に、リダクタ部118のバーナ127の鉛直方向の上方側に設けられている。シンガスクーラ102は熱交換器であり、ガス化炉壁111の鉛直方向の下方側(生成ガスの流通方向の上流側)から順に、蒸発器(エバポレータ)131、過熱器(スーパーヒータ)132、節炭器(エコノマイザ)134が配置されている。これらのシンガスクーラ102は、リダクタ部118において生成された生成ガスと熱交換を行うことで、生成ガスを冷却する。蒸発器(エバポレータ)131、過熱器(スーパーヒータ)132、節炭器(エコノマイザ)134は、図に記載されたその数量を限定するものではない。
The syngas cooler 102 is provided inside the
上述のガス化炉設備14の動作について説明する。
ガス化炉設備14のガス化炉101において、リダクタ部118のバーナ127により窒素と微粉炭が投入されて点火されると共に、コンバスタ部116のバーナ126により微粉炭及びチャーと圧縮空気(酸素)が投入されて点火される。すると、コンバスタ部116では、微粉炭とチャーの燃焼により高温燃焼ガスが発生する。コンバスタ部116では、微粉炭とチャーの燃焼により高温ガス中で溶融スラグが生成され、この溶融スラグがガス化炉壁111へ付着すると共に、炉底へ落下し、最終的にスラグホッパ122内の貯水へ排出される。コンバスタ部116で発生した高温燃焼ガスは、ディフューザ部117を通ってリダクタ部118に上昇する。このリダクタ部118では、ガス化反応に必要な高温状態に維持されて、微粉炭が高温燃焼ガスと混合し、高温の還元雰囲気において微粉炭を部分燃焼させてガス化反応が行われ、生成ガスが生成される。ガス化した生成ガスが鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通する。
Operation | movement of the above-mentioned
In the
次に、本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造について説明する。
図3A,図3Bは、本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造を示す図である。本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造は、図2のガス化炉壁111に適用される。
Next, the furnace wall structure of the wet furnace according to the present embodiment will be described.
3A and 3B are views showing a furnace wall structure of a wet furnace according to the present embodiment. The furnace wall structure of the wet furnace according to this embodiment is applied to the
図3Aは、本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造の部分内面図(耐火材施工前)である。本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造161は、図3Aに示すように、ガス化炉(湿式炉)101のガス化炉壁(炉壁)111を構成する周壁管162を備えている。この周壁管162には、周壁管162の軸方向に沿って、周壁管162の側面に一定間隔を有して周壁管162の中心から半径方向に延びるように複数のスタッド163が並設されている。スタッド163は、周壁管162の表面に対して溶接によって設けられている。周壁管162同士は、それぞれフィン164により接続されている。
FIG. 3A is a partial inner view (before refractory material construction) of the furnace wall structure of the wet furnace according to the present embodiment. As shown in FIG. 3A, the
スタッド163は、周壁管162における炉内側に最も突出したクラウン部165か、周壁管162の炉内側表面における、クラウン部165よりもフィン164側のフィン部166に設ける。図3Aに示すように、スタッド163は、周壁管162の軸方向に沿って、クラウン部165に1本、フィン部166に(クラウン部165をまたぐように)2本の順番で交互に設けられる。
The
図3Bは、本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造の、周壁管の軸方向に対して垂直な断面における断面図(耐火材施工後)である。図3Bに示すように、湿式炉の炉壁構造161における炉内側表面に対し、スタッド163を埋め込むように耐火材167を設ける。
FIG. 3B is a cross-sectional view (after refractory material construction) in a cross section perpendicular to the axial direction of the peripheral wall pipe of the furnace wall structure of the wet furnace according to the present embodiment. As shown in FIG. 3B, a
図3Bに示すように、周壁管162の軸方向に対して垂直な任意の面において、互いに最も離れたスタッド163は、周壁管162の中心まわりに、50~140°の角度範囲で設けられている(図3Bの両矢印で示す角度A)。角度Aが100°付近のときに、フィン部166における耐火材167の厚みが最大となる。本発明において、角度Aは50~140°であればよいが、好ましくは60~130°である。
As shown in FIG. 3B, the
次に、図4A,図4Bを示して、本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造による耐火材の薄肉化の低減効果について説明する。図4A,図4Bは、従来の湿式炉の炉壁構造と本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造との耐火材の薄肉化の度合いを比較した、周壁管の軸方向に対して垂直な断面における断面図である。図4Aは従来の湿式炉の炉壁構造を示し、図4Bは本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造を示す。図4Aに示す従来の湿式炉の炉壁構造261においては、周壁管262の軸方向に対して垂直な任意の面において、互いに最も離れた2本のスタッド263は、周壁管262の中心まわりに50°未満の角度範囲で設けられている。
Next, FIG. 4A and FIG. 4B are shown and the reduction effect of the thinning of the refractory material by the furnace wall structure of the wet furnace which concerns on this embodiment is demonstrated. 4A and 4B show a comparison of the degree of thinning of the refractory material between the furnace wall structure of the conventional wet furnace and the furnace wall structure of the wet furnace according to the present embodiment, and is perpendicular to the axial direction of the peripheral wall pipe. It is sectional drawing in a cross section. FIG. 4A shows a furnace wall structure of a conventional wet furnace, and FIG. 4B shows a furnace wall structure of a wet furnace according to this embodiment. In the
従来の湿式炉の炉壁構造261を適用した湿式炉、及び本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造161を適用した湿式炉を運転した結果、これらの炉壁構造はそれぞれ図4A,図4Bに示すような状態となった。
As a result of operating a wet furnace to which the conventional
クラウン部における耐火材の厚みを比較した。図4A,図4Bに示す通り、従来の湿式炉の炉壁構造261におけるクラウン部265に施工された耐火材267の厚みと、本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造161におけるクラウン部165に施工された耐火材167の厚みとの間に大きな差はなかった。
The thickness of the refractory material in the crown was compared. As shown in FIGS. 4A and 4B, the thickness of the
次に、フィン部における耐火材の厚みを比較した。図4Aに示す通り、従来の湿式炉の炉壁構造261においては、フィン264側のフィン部266近傍の耐火材267の厚みが顕著に減っており、耐火材267の薄肉化が抑制できていないことが明らかとなった。一方、図4Bに示す通り、本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造161においては、フィン部166近傍の耐火材167の厚みは十分に確保されており、耐火材167の薄肉化を抑制できていることが明らかとなった。
Next, the thickness of the refractory material at the fins was compared. As shown in FIG. 4A, in the
これらの結果から、フィン部に設けるスタッドの間隔(角度)を従来よりも広くすることで、フィン部166における耐火材167の薄肉化を抑制できる(厚みを増加できる)ことが明らかとなった。フィン部166における耐火材167の薄肉化を抑制できたのは、フィン部166における耐火材167に対する冷却効果が向上したことによると考えられる。クラウン部165における耐火材167の厚みを従来とほぼ同一の厚みにできることも明らかとなった。
From these results, it became clear that the thinning of the
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態の湿式炉の炉壁構造161では、上記のように特定の面において互いに最も離れたスタッド163が、周壁管162の中心まわりに50~140°の角度範囲となるように設ける。これにより、周壁管162のフィン部に施工された耐火材167を保持及び冷却しやすくなる。これにより、スタッド163の総量(重量)を変えずに耐火材167の冷却効果を高めることができる。侵食による耐火材167の薄肉化を低減することができる。上記角度範囲が50°未満又は140°超となる場合、耐火材167の冷却効果が不十分となり、耐火材167の薄肉化が顕著に生じてしまう。
With the configuration described above, according to the present embodiment, the following operational effects can be obtained.
In the
上記の通り、湿式炉の炉壁構造161においては、複数のスタッド163は、周壁管162の軸方向に沿って、炉内側に最も突出したクラウン部165に1本、互いに最も離れたスタッド163が2本の順番で交互に設けられている。このようにスタッド163を配置すれば、周壁管162(クラウン部165等)を最小限の本数で保持することができる。
As described above, in the
本実施形態の湿式炉101は、上述の湿式炉の炉壁構造161を備えているため、侵食による耐火材167の薄肉化を低減することができる。従って、経済性及び信頼性に優れた湿式炉となる。
Since the
上述した実施形態では、燃料として石炭を使用したが、高品位炭や低品位炭であっても適用可能であり、石炭に限らず、再生可能な生物由来の有機性資源として使用されるバイオマスであってもよい。例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料(ペレットやチップ)などを使用することも可能である。 In the above-described embodiment, coal is used as a fuel. However, it can be applied to high-grade coal and low-grade coal, and is not limited to coal, but can be used as a biomass that is used as an organic resource derived from renewable organisms. There may be. For example, it is also possible to use thinned wood, waste wood, driftwood, grass, waste, sludge, tires, and recycled fuel (pellets and chips) made from these raw materials.
本実施形態はガス化炉101として、タワー型ガス化炉について説明してきたが、ガス化炉101はクロスオーバー型ガス化炉でも、ガス化炉101内の各機器の鉛直上下方向を生成ガスのガス流れ方向を合わせるように置き換えることで、同様に実施が可能である。
In the present embodiment, a tower type gasification furnace has been described as the
10 石炭ガス化複合発電設備(ガス化複合発電設備)
11 給炭設備
11a 給炭ライン
14 ガス化炉設備
15 チャー回収設備
16 ガス精製設備
17 ガスタービン
18 蒸気タービン
19 発電機
20 排熱回収ボイラ
41 圧縮空気供給ライン
42 空気分離設備
43 第1窒素供給ライン
45 第2窒素供給ライン
46 チャー戻しライン
47 酸素供給ライン
48 異物除去設備
49 ガス生成ライン
51 集塵設備
52 供給ホッパ
53 ガス排出ライン
61 圧縮機
62 燃焼器
63 タービン
64 回転軸
65 圧縮空気供給ライン
66 燃料ガス供給ライン
67 燃焼ガス供給ライン
68 昇圧機
69 タービン
70 排ガスライン
71 蒸気供給ライン
72 蒸気回収ライン
73 復水器
74 ガス浄化設備
75 煙突
101 ガス化炉(湿式炉)
102 シンガスクーラ
110 圧力容器
111 ガス化炉壁(炉壁)
115 アニュラス部
116 コンバスタ部
117 ディフューザ部
118 リダクタ部
121 ガス排出口
122 スラグホッパ
126 バーナ
127 バーナ
131 蒸発器
132 過熱器
134 節炭器
154 内部空間
156 外部空間
161 湿式炉の炉壁構造
162 周壁管
163 スタッド
164 フィン
165 クラウン部
166 フィン部
167 耐火材
A 角度
10 Coal gasification combined power generation facility (gasification combined power generation facility)
11
102 Syngas cooler 110
115
Claims (3)
前記周壁管の軸方向に沿って、前記周壁管の側面に一定間隔を有して該周壁管の中心から半径方向に延びるように並設された複数のスタッドと、
を備え、
前記周壁管の軸方向に対して垂直な任意の面において、互いに最も離れた前記スタッドは、前記周壁管の中心まわりに、50~140°の角度範囲で設けられている湿式炉の炉壁構造。 A peripheral wall pipe constituting the furnace wall of the wet furnace;
A plurality of studs arranged side by side so as to extend in the radial direction from the center of the peripheral wall tube along the axial direction of the peripheral wall tube with a constant interval on the side surface of the peripheral wall tube;
With
The furnace wall structure of a wet furnace in which the studs that are farthest from each other on an arbitrary surface perpendicular to the axial direction of the peripheral wall pipe are provided in an angle range of 50 to 140 ° around the center of the peripheral wall pipe .
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018021112A JP2019138519A (en) | 2018-02-08 | 2018-02-08 | Furnace wall structure of wet furnace and wet furnace |
| JP2018-021112 | 2018-02-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2019156064A1 true WO2019156064A1 (en) | 2019-08-15 |
Family
ID=67547942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2019/004044 Ceased WO2019156064A1 (en) | 2018-02-08 | 2019-02-05 | Furnace wall structure of wet bottom furnace, and wet bottom furnace |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2019138519A (en) |
| WO (1) | WO2019156064A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6213925A (en) * | 1985-07-11 | 1987-01-22 | コンバツシヨン・エンヂニアリング・インコ−ポレ−テツド | Water-cooled door for furnace |
| JPH0828847A (en) * | 1994-07-14 | 1996-02-02 | Shinagawa Refract Co Ltd | Water wall structure of incinerator |
| JP2002340314A (en) * | 2001-05-15 | 2002-11-27 | Shinagawa Refract Co Ltd | Cooling pipe protecting structure in waste incinerator |
-
2018
- 2018-02-08 JP JP2018021112A patent/JP2019138519A/en active Pending
-
2019
- 2019-02-05 WO PCT/JP2019/004044 patent/WO2019156064A1/en not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6213925A (en) * | 1985-07-11 | 1987-01-22 | コンバツシヨン・エンヂニアリング・インコ−ポレ−テツド | Water-cooled door for furnace |
| JPH0828847A (en) * | 1994-07-14 | 1996-02-02 | Shinagawa Refract Co Ltd | Water wall structure of incinerator |
| JP2002340314A (en) * | 2001-05-15 | 2002-11-27 | Shinagawa Refract Co Ltd | Cooling pipe protecting structure in waste incinerator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2019138519A (en) | 2019-08-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6949224B1 (en) | Fuel gasification system | |
| CN104220564B (en) | Gasification device | |
| JP5518161B2 (en) | Gasifier | |
| JP5963239B2 (en) | Coal gasification facility and coal gasification power generation system | |
| JP6607817B2 (en) | Gasification furnace device and gasification combined power generation facility | |
| JP6602174B2 (en) | Gasification apparatus, combined gasification power generation facility, gasification facility, and removal method | |
| CN103517967B (en) | Gas cooler, gasification furnace and carbonaceous fuel gasifying combined generating device | |
| JP7399613B2 (en) | Cooling wall, gasifier, gasification combined cycle power generation equipment, and cooling wall manufacturing method | |
| JP3220679U (en) | Burner seal box joint structure and gasifier | |
| JP7242308B2 (en) | Burner, burner system, combined gasification combined cycle facility, and method of moving burner | |
| JP6710618B2 (en) | Furnace wall, gasification furnace equipment, gasification combined cycle power generation equipment, and method of manufacturing furnace wall | |
| WO2019156064A1 (en) | Furnace wall structure of wet bottom furnace, and wet bottom furnace | |
| JP7134637B2 (en) | Gasification furnace equipment, integrated gasification combined cycle equipment equipped with the same, method for manufacturing gasification furnace equipment, and method for discharging generated gas | |
| JP7236196B2 (en) | Cyclone, gasifier, combined gasification combined cycle facility, and method for manufacturing cyclone | |
| JP7086675B2 (en) | Gasifier system | |
| CN223705526U (en) | A gasification furnace device capable of continuous ash discharge | |
| JP2025030785A (en) | Gasification furnace wall, gasification furnace, and method of manufacturing gasification furnace wall | |
| JP7242307B2 (en) | Burner, burner system, gasification furnace equipment, combined gasification combined cycle equipment, and burner maintenance method | |
| WO2013111721A1 (en) | Gasification furnace, gasification power plant, and gasification furnace slag hole blockage prevention method | |
| JP2025159479A (en) | Furnace wall, gasification furnace, and furnace wall manufacturing method | |
| JP2018141042A (en) | Gasification furnace equipment, gasification combined electric power generation equipment having the same and method for operating gasification furnace equipment | |
| JP5733906B2 (en) | Boiler equipment | |
| JP2021054895A (en) | Gasification facility and gasification combined power generating facility equipped with the same | |
| JP2001040374A (en) | Coal gasification apparatus | |
| JP2018193487A (en) | Gasification furnace facility and gasification combined power generation facility using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19750973 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 19750973 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |