JP2869507B2

JP2869507B2 - 粗粒分級器付き搬送装置

Info

Publication number: JP2869507B2
Application number: JP6239228A
Authority: JP
Inventors: 真二田中; 俊太郎小山; 栄次木田; 涼一橋本; 清美佐野
Original assignee: Babcock Hitachi KK; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1994-10-03
Filing date: 1994-10-03
Publication date: 1999-03-10
Anticipated expiration: 2014-03-10
Also published as: JPH0899719A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石炭、チャ−等の粉末
固体粒子を気体搬送する搬送装置に係り、特に粉末固体
粒子中に粗粒が含まれていても機械的運動部分を備えた
選別手段を用いないで粗粒を連続的に除去し、定量的に
安定に搬送する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、石炭等の粉末固体粒子を用いたプ
ロセスでの最大の課題は、粉末固体粒子（石炭、チャ−
等）をいかに安定に供給するかである。石炭を粉砕機で
粉砕すると粉砕後の粒子の中に、木屑や目的とする粒径
以上の粒子（粗粒）が混在する。搬送系には、搬送可能
な粒子の限界大きさがあるから、その限界大きさ以上の
ものを除去しないで搬送すると混入器出口及び搬送管内
で堆積し、閉塞する。また、チャ−供給系においてもチ
ャ−自体の凝集による造粒や炉内飛散による塊状物等に
より、混入器内出口及び搬送管内等で堆積、閉塞し、石
炭やチャ−の供給が困難になる等の課題がある。

【０００３】これらの造粒物や炉内飛散による塊状物等
を除去し、安定に搬送する方法としては、粉砕機の後流
部又は常圧ホッパ内に分級装置を設置し、塊状物等を除
去した後、混入器内に供給し、搬送用ガスによる気流搬
送で炉内に供給する方法がある。

【０００４】従来、粉末固体燃料（石炭、チャ−等）を
加圧された容器や管路へ定量的に排出する手段として、
ロ−タリフィ−ダ、スクリュ−フィ−ダ及びテ−ブルフ
ィ−ダ等の機械的手段を用いて、各ホッパから定量的に
排出させ自由落下させた後、エダクタ等のガス混入器を
介して、搬送ガスで強制的に搬送管内へ供給する方式を
採用した例が多い。その代表的な例を図１０に示す。図
１０には、石炭ガス化装置の石炭供給系とチャ−循環系
の両方に機械的手段と混入器の組合せによる搬送方式が
記載されている。

【０００５】図示の石炭供給系では、粉砕機１により粉
砕された微粉炭３は、常圧石炭ホッパ２内に内蔵した塊
状物除去用分級機４９により塊状物等を分級した後、一
旦加圧石炭ホッパ４に供給され、次いで、原料供給ホッ
パ５に送られる。原料供給ホッパ５内に貯えられた微粉
炭３は、ロ−タリフィ−ダ７により原料用混入器４０内
へ送られる。原料用混入器４０内へ送られた微粉炭３
は、原料用混入器４０に送入される原料搬送用ガス（不
活性ガス又は発生炉ガス）８とと混合され、この原料搬
送ガスにより原料搬送管９を経て分配器１０に搬送され
る。分配器１０に達した微粉炭３はここで数本の搬送管
に分岐した後、原料バ−ナ１１を経てガス化炉１５のガ
ス化反応部１６内へ供給される。酸化剤（酸素、空気又
は水蒸気）４１は、酸化剤流量調節弁１３で流量を調節
された後、酸化剤流通ライン１２を流れ、原料バ−ナ１
１を経て原料バ−ナ１１先端部に達し、ここで微粉炭３
と接触反応する。

【０００６】次にチャ−循環系について述べる。図のよ
うにチャ−循環系は、サイクロン２０、サイクロンホッ
パ２１、チャ−回収ホッパ２２、チャ−供給ホッパ２３
とチャ−供給ホッパ内に内蔵した塊状物除去用分級機４
８、各ホッパを連結する粒子溢流管４４、切り替え弁４
５’、４５”及びチャ−フィ−ダ２６、重量測定用のロ
−ドセル(２)２４、(３)２５を含んで構成されている。
サイクロン２０、サイクロンホッパ２１、チャ−回収ホ
ッパ２２、チャ−供給ホッパ２３の順に、順次高さが低
くなるように接続されている。

【０００７】ガス化炉１５で発生した生成ガスとチャ−
（又はダスト）はサイクロン２０にまず送りこまれる。
サイクロン２０で生成ガスとチャ−（又はダスト）３０
に分離され、分離されたチャ−３０は、サイクロンホッ
パ２１を経てまずチャ−回収ホッパ２２内に入る。チャ
−回収ホッパ２２内に入ったチャ−３０の回収量は、チ
ャ−回収ホッパ２２の外壁に設置されたロ−ドセル
（２）２４により把握される。チャ−回収ホッパ２２内
にチャ−３０が充満してくると、弁４５’が閉められ、
チャ−回収ホッパ２２の圧力がチャ−供給ホッパ２３の
圧力と同等又は若干高くされる。圧力の調整後、弁４
５”が開かれ、チャ−回収ホッパ２２のチャ−３０はチ
ャ−供給ホッパ２３内へ移送される。その際、チャ−供
給ホッパ２３内に設置した塊状物除去用分級機４８によ
りチャ−３０に含有された塊状物が分離され、分離され
た塊状物は粗粒回収器３３内に回収される。塊状物を除
去されたチャ−３０がチャ−供給ホッパ２３へ充填され
たら、弁４５”が閉じられ、チャ−回収ホッパ２２の圧
力がガス化炉１５の圧力と同圧にされる。次いで、弁４
５’が開かれ再度チャ−回収ホッパ２２内へのチャ−の
回収が開始される。

【０００８】チャ−供給ホッパ２３へ充填されたチャ−
３０は、チャ−供給ホッパ２３からチャ−フィ−ダ２６
を用いて所定の流量で連続的に排出され、自由落下させ
た後、混入器（又はエダクタと称す）２７’に供給され
る。混入器２７’には搬送用ガス（不活性ガス又は生成
ガス）４６が送入されており、落下してきた高温のチャ
−３０は、この搬送用ガス４６によりチャ−搬送管３
１、チャ−バ−ナ３２を経てガス化炉１５内へ供給され
る。この方式がロックホッパ方式を採用した乾式供給方
法である。前述したように石炭供給系も同様にロックホ
ッパ方式を採用した乾式供給方法であり、この石炭供給
系にも塊状物を除去するために常圧石炭ホッパ２内に塊
状物除去用分級機４９が設置されている。

【０００９】上記のように粉末固体燃料を原料とするシ
ステムには、かならず粉末固体燃料を搬送するための手
段を有している。その原料を搬送する方法は、種々提案
されている。しかし、高圧装置では原料中の異物及び塊
状物等を連続的に除去して安定に連続搬送する方法はあ
まり提案されていない。

【００１０】その異物及び塊状物等の除去手段を備えた
搬送手段としては、次に述べる方法が代表的な方法であ
る。

【００１１】（１）輸送機器の異物除去装置。搬送管内
に金網を傾斜して設置し、さらにこの金網上面の下方位
置の流路壁の一部を開口し、開口部に蓋を設けることに
より、異物除去網に堆積した異物を容易に除去できるよ
うにする装置（特開昭５６−１６１２２７号公報参
照）。

【００１２】（２）粉粒体の気密排出装置。水平面内で
ずらした供給管と排出管の間に流動化手段を設けると共
に供給管途中に調整ガス導入口を設けることにより、マ
テリアルシ−ルを確実にすると共に、塊状物の排出を容
易にする（特開昭５５−３５７３９号公報、特開昭５８
−３２１３６号公報参照）。

【００１３】（３）粉粒体の供給方法。粉粒体を除湿し
た空気により流動分散させて反応器に供給することによ
り、粒子相互の付着凝集を防止する（特開昭５５−１６
８４８号公報参照）。

【００１４】（４）空気輸送管における分級装置。水平
方向より上向き方向に流送方向を転換する空気輸送管の
外周側に外周気流発生用の多数の噴出口を開孔すること
により、粉粒物の付着、停滞を防止し、空気輸送管内で
輸送中に同時に分級する（特開昭５７−９６２５号公報
参照）。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】乾式供給方式により原
料中の異物及び塊状物等を除去し安定に原料を供給する
方式として、前述の（１）の方式では、ある一定時間ご
とに金網上に堆積した異物を取り出す操作をする必要か
ら連続的に粉末固体燃料を炉内等に供給することができ
ない。また、常圧の装置には適用できるが、高圧の反応
装置には適用不可能である。金網を使用していることか
ら粒子等が金網の篩目に詰まるため、分離性能が低下す
ると同時に塊状物がオ−バ−フロ−して後流に混入する
危険がある。また、金網を定期的に交換する必要があ
る。

【００１６】前記（２）の方式では、塊状物の分離操作
は一切なく流動層内に挿入された原料は全部後流に排出
する方式では、後流ラインまたは燃焼炉入口バ−ナ先端
部等で塊状物により閉塞する危険がある。

【００１７】前記（３）の方式では、塊状物を流動分散
タンク内の流動層部で粒子同志の接触により壊すことに
より、定常的に搬送するが、流動条件により塊状物が壊
れないで残留し、層内に堆積するため時間と共に塊状物
が増大し、流動層の形成が困難になる。また、チャ−の
ように付着性の強い原料は流動化条件により、より凝集
を促進する欠点を有する。また、流動化用ガスが流動分
散タンクの上部に設置されたホッパ下部のいつ流管内に
影響を及ぼし、ホッパから流動分散タンク内に原料を供
給する際に抵抗となり原料が定常的に供給されず、連続
運転の弊害になる欠点がある。

【００１８】前記（４）の方式は、搬送管屈曲部での大
粒径、塊状物等の付着及び停滞をなくすために、屈曲部
に所定圧の空気を挿入することにより塊状物等は浮遊
し、一部は流送され、一部は搬送管を転流し排出孔から
落ちる方法であるが、搬送用ガスとは別途に浮遊用のガ
スを供給するため、そのガス量によっては燃焼炉内の温
度低下が起こり原料の反応性が悪くなりガス化効率が低
下する。また、条件によっては、後流に塊状物が搬送さ
れ、搬送ライン及びバ−ナ出口等で堆積し、閉塞する欠
点を有する。

【００１９】本発明の目的は、機械的手段を用いること
なく固体粒子からなる原料粉末から粗粒を除去し、粉末
固体粒子を定量的に安定に搬送するにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記欠点をな
くし粉末固体燃料中に粗粒及び塊状物が含有しても機械
的手段を用いないで粗粒を除去し，定量的に安定に搬送
する方法として、フィ−ダ部下部の混入器出口に粗粒を
分離する粗粒分離管を設置し、分離管内のガス流速によ
り粗粒及び塊状物（以下、単に粗粒ともいう）のみを常
時抜き出すとともに残りの粒子をガス化炉内に供給する
ものである。

【００２１】上記の目的は、粉末固体粒子を気体搬送す
る搬送装置において、複数のホッパ、原料排出用フィ−
ダ及び粉末固体と搬送気体を混合させる混入器、混入器
から粉末固体粒子を次工程に導く粉末固体粒子搬送管を
含んで構成されるロックホッパ方式とし、粉末固体中の
粗粒を前記搬送気体により気流分離させる粗粒分離手段
を前記混入器の下部に設けて粗粒分離型混入器とした粉
末固体の気体搬送装置によって達成される。

【００２２】粗粒分離手段を、粗粒分離型混入器下部を
なす円筒状の粗粒分離管を含んで構成し、該粗粒分離管
の側壁部に粗粒を気流分離させる気体を供給する供給口
を設けるようにしてもよい。

【００２３】また、混入器に供給される気体流量を制御
する手段を備え、粗粒分離手段を流れる気流の流速を無
段階調整可能としてもよい。

【００２４】また、混入器に微粒子搬送ガス用の微調整
用として微量調節用ガスを供給する手段を設けてもよ
い。

【００２５】また、粗粒分離後の粉末固体の搬送気体と
して、混入器において気流分離に使用された気体と、微
量調節用ガスを使用することとしてもよい。

【００２６】また、粗粒分離管上方の、粉末固体粒子中
の粗粒を分離させる粗粒分離管入口部構造は、円筒型、
多段円筒型又は逆円錐型のうちのいずれとしてもよい。

【００２７】また、粗粒分離後の粉末固体粒子の粉末固
体粒子搬送管排出口は、粗粒分離管上方の混入器側壁に
設けるのがよい。

【００２８】また、粗粒分離管下部に弁を介して接続さ
れ該粗粒分離管で分離された粗粒が導入される粗粒回収
器と、混入器上部と粗粒分離管間の差圧、混入器と粉末
固体粒子搬送管間の差圧及び粗粒分離管と前記粗粒回収
器間の差圧を監視する圧力差監視装置と、該圧力差監視
装置の出力を入力として少なくとも混入器、粗粒回収器
の内部圧力を制御する供給量制御装置とを設けるように
してもよい。

【００２９】すなわち、具体的には、フィ−ダ下部に設
置した混入器垂直部出口に円筒形の粗粒分離管を設置
し、粗粒分離用ガスは粗粒分離管垂直部の側壁から水平
に供給する。粗粒分離管内のガス流速をガス化炉側に供
給する粒子径の終端速度に設定すると終端速度以下の数
mm以上の粒子径は粗粒分離管内で落下する。一方、終端
速度以上の粒子はガス流で搬送され、混入器出口部側壁
に設置した原料排出管を流通し、粉末固体、チャ−等を
安定に圧力の高い炉等に供給可能にしたものである。

【００３０】また、粗粒分離手段をチャ−循環系に付設
した時の安定供給方法は、混入器と粗粒分離管間の差
圧、混入器と原料排出管間の差圧及び粗粒分離管と粗粒
回収器間の圧力等を監視する圧力差監視装置を設置し、
粗粒子の回収及び微粒子が安定に排出しているかを確認
する。また、チャ−加圧ホッパからチャ−供給ホッパへ
の充填時及び炉側圧変動時における供給量の変化時に
は、チャ−供給ホッパ圧力調節弁により定常運転時の炉
側圧力差と同等になるように調節することにより、粉末
固体の供給量を制御し、安定な供給を可能にしたもので
ある。

【００３１】

【作用】本発明は、フィ−ダ部下部に配置されて被搬送
物である粉末固体と搬送気体を混合する混入器を、粗粒
を気流分離する粗粒分離手段をその下部に含んで構成
し、粗粒分離後の粉末固体を、気流分離に用いた気体を
搬送気体として次工程に搬送するものである。粗粒を含
む粉末固体は上方から混入器に供給され、混入器下部を
なす粗粒分離手段に落下する。粗粒分離手段には粗粒分
離兼搬送用気体が供給され、供給された気体は、混入器
上部の粉末固体粒子搬送管をめざして、粗粒分離用手段
を上方に向けて流れる。粗粒分離用手段に落下した前記
粗粒を含む粉末固体は、上方に向けて流れる気体に吹き
上げられるが、この気体で上方に吹き上げられないほど
重いもの、つまり大きい粒子、粗粒は粗粒分離用手段内
を下方に落下し、それ以外のものは上方に吹き上げられ
て該気体とともに粉末固体粒子搬送管に流入、搬送され
る。

【００３２】粗粒分離兼搬送用ガスは粗粒分離管垂直部
の側壁から水平に供給される。粗粒分離管内のガス流速
は次工程に供給する許容最大粒子径の終端速度に設定す
ると終端速度以上の粒子は次工程に供給されるが終端速
度以下の数mm以上の粗粒は粗粒分離管内で落下する。一
方、終端速度以上の微粒子はガス流で搬送され、混入器
出口部側壁に設置した粉末固体粒子搬送管に流入し、粉
末固体、チャ−等が圧力の高い炉等に安定に供給され
る。粗粒分離気体は、粗粒分離用のみでなく粉末固体の
搬送用としても機能する。また、搬送ガス流量調節用の
補助手段として、混入器側壁上部に微量ガス供給口を設
置したので、粗粒の気流分離と無関係に搬送気体の流速
のみを調整することが可能である。。

【００３３】また、混入器と粗粒分離器間の差圧、混入
器と粉末固体粒子搬送管の差圧及び粗粒分離管と粗粒回
収器間の圧力等を監視する圧力差監視装置により、粗粒
子回収及び微粒子排出が安定になされているかどうかを
把握される。また、チャ−加圧ホッパからチャ−供給ホ
ッパへの充填時及び炉側圧変動時における供給量の変化
時には、チャ−供給ホッパ圧力調節弁により定常運転時
の炉側圧力差と同等になるように調節することにより、
粉末固体の供給量を制御し、安定な供給を可能にしたも
のである。定常時における粗粒分離管内での塊状物の回
収及びチャ−搬送量の確認は、混入器と粗粒分離器間の
差圧、混入器と原料排出管間の差圧の指示レベルを監視
し、その信号が供給量制御装置に送信され、そのレベル
差によって供給量制御装置から微量調節用ガス調節弁に
信号が送信され、微量調節用ガス量の調節が行われる。

【００３４】よって、機械的手段を用いない粗粒分離
管、圧力差監視装置及び供給量制御装置を用いることに
より、安定に粉末固体粒子（微粉炭、チャ−等）を搬送
できる。

【００３５】

【実施例】本発明の実施例を図１から図９により説明す
る。図１は本発明の実施例を適用した石炭ガス化装置の
概略を示す系統図である。本装置は石炭供給系、ガス化
炉、集塵系から構成される。

【００３６】石炭供給系は、粉砕機１と、この粉砕機１
の下方に接続して配置された常圧石炭ホッパ２と、常圧
石炭ホッパ２の下方に接続して配置された加圧石炭ホッ
パ４と、この加圧石炭ホッパ４の下方に接続して配置さ
れた原料供給ホッパ５と、この原料供給ホッパ５の下部
に接続して配置されロ−タリフィ−ダ７を内装した粗粒
分離型原料用混入器４０と、この粗粒分離型原料用混入
器４０とガス化炉１５の原料バ−ナ１１を分配器１０を
介して接続する粉末固体粒子搬送管である原料搬送管９
と、粗粒分離型原料用混入器４０の下端に原料弁６
８’，６９’を介して結合された原料粗粒回収器７５
と、原料粗粒回収器７５の下端に原料切り換え弁５
８’，５９’を介して結合された原料粗粒回収ホッパ７
６と、を含んで構成されている。粗粒分離型原料用混入
器４０には、原料粗粒分離用ガス調節弁７８を介装した
原料粗粒分離用ガス供給ライン７３、原料微調整用ガス
供給ライン７４、が接続されている。また、原料供給ホ
ッパ５には、原料供給ホッパ圧力調整弁８０を介装した
原料供給ホッパ圧力調整ラインが接続されている。原料
粗粒回収ホッパ７６には、重量計測用のロードセル５
７’が設けられ、原料粗粒回収器圧張り用ガス調節弁６
０’を介装した原料粗粒回収器圧張り用ガス供給ライン
と、原料粗粒回収器ガス抜き出し弁６１’が接続されて
いる。

【００３７】ガス化炉１５は、上段ゾーン４２と下段ゾ
ーン４３に分けられるガス化反応部１６と、このガス化
反応部１６に配置された原料バーナ１１及びチャーバー
ナ３２と、ガス化反応部１６の下方に配置された冷却プ
ールと、この冷却プールの下方に接続して配置されたス
ラグ回収ホッパ１８と、を含んで構成されている。原料
バーナ１１及びチャーバーナ３２は、酸化剤供給源４１
に、酸化剤流量調節弁１３を介装した酸化剤流通ライン
１２で接続されている。

【００３８】集塵系は、ガス化炉１５の頂部にガス化炉
出口ライン１９で接続され生成ガスとチャー３０を分離
するサイクロン２０と、このサイクロン２０の下部に結
合されて分離されたチャー３０を集めるサイクロンホッ
パ２１と、このサイクロンホッパ２１の下方に配置され
弁４５’を介装する粒子いつ流管４４でサイクロンホッ
パ２１に接続されたチャ−回収ホッパ２２と、このチャ
−回収ホッパ２２の下方に配置され弁４５”を介装する
粒子いつ流管４４でチャ−回収ホッパ２２の下部に接続
されたチャ−供給ホッパ２３と、チャ−供給ホッパ２３
に取り付けられた圧力調節弁７０と、チャ−供給ホッパ
２３の下部にに接続して配置されチャ−をチャ−供給ホ
ッパ２３から排出するチャ−フィ−ダ２６を内装した粗
粒分離型混入器２７（混入器２７’と粗粒分離器２
７”）と、粗粒分離型混入器２７の下方に配置され粗粒
分離型混入器２７の下部に弁６８，６９を介して接続さ
れた粗粒回収器３３と、粗粒回収器３３の下方に配置さ
れ粗粒回収器３３の下部に弁切り換え弁５８，５９を介
して接続された粗粒回収用ホッパ３４と、前記粗粒分離
型混入器２７に接続されて粗粒分離用ガスを供給するチ
ャー粗粒分離用ガス調節弁７２を介装した粗粒分離用ガ
ス供給ライン２９と、同じく前記粗粒分離型混入器２７
に接続されて微量調節用ガスを供給する微量調節用ガス
供給ライン２８と、前記粗粒分離型混入器２７とチャ−
バ−ナ３２を接続する粉末固体粒子搬送管であるチャ−
搬送ライン３１と、を含んで構成されている。チャ−回
収ホッパ２２とチャ−供給ホッパ２３には、ロードセル
２４，２５がそれぞれ設けられている。粗粒回収器３３
には、その内部を大気と連通するガス抜き出し弁６１
と、その内部に加圧用ガス（圧張り用ガス）を供給する
圧張り用ガス調節弁６０が設けられており、いずれも遠
隔操作可能になっている。

【００３９】上記構成の装置におけるガス化操作は次に
述べるように行われる。粉砕機１により粉砕された微粉
炭３は、常圧石炭ホッパ２内に充填された後、一旦加圧
石炭ホッパ４に供給される。加圧石炭ホッパ４に供給さ
れた微粉炭３は、原料供給ホッパ５内に送られて貯えら
れ、ロ−タリフィ−ダ７により粗粒分離型原料用混入器
４０内へ送られる。原料粗粒分離用ガス供給ライン７３
からは原料搬送兼用の原料粗粒分離用ガス（不活性ガス
又は発生炉ガス）が粗粒分離型原料用混入器４０に供給
され、粗粒分離型原料用混入器４０内で前記微粉炭３に
混入される。原料粗粒分離用ガスと混合された微粉炭３
は、原料搬送管９を経て分配器１０に搬送され、分配器
１０で数本に分岐した後、原料バ−ナ１１を経て加圧ガ
ス化炉のガス化反応部１６内へ供給される。粗粒分離型
原料用混入器４０内では、原料粗粒分離用ガスによる微
粉炭３からの粗粒分離が行われるが、これについては、
後述する。

【００４０】酸化剤（酸素、空気又は水蒸気）は、酸化
剤供給源４１から酸化剤流量調節弁１３で流量が調節さ
れた後、酸化剤流通ライン１２、原料バ−ナ１１を経て
原料バ−ナ１１先端部に達し、ここで微粉炭３と接触反
応を行う。

【００４１】ガス化炉１５では、微粉炭３は分配器１０
により、上段ゾーン４２，下段ゾーン４３の複数段に配
置された原料バーナ１１に分割して供給される。上段ゾ
−ン４２では活性なチャ−を生成させるために酸化剤４
１の供給量を少なくし、下段ゾ−ン４３では微粉炭３中
の灰を溶融し溶融灰（又はスラグ）化して排出するため
に酸化剤の供給量を多くすることにより、Ｃ＋Ｏ₂→Ｃ
Ｏ₂の燃焼反応を起こさせる。また、下段ゾ−ン４３で
生成したＣＯ₂及びＨ₂Ｏと上段ゾ−ン４２で生成したチ
ャ−とを接触せしめることによりＣＯ、Ｈ₂に富むガス
が生成される。下段ゾ−ン４３から生成したスラグ１７
は、水を満たした冷却プールで急冷固化されたのち水を
充填したスラグ回収ホッパ１８内に自由落下により供給
され、外部に排出される。

【００４２】一方、未燃カ−ボンを含有したチャ−３０
も含まれている生成ガスは、ガス化炉１５出口からガス
化炉出口ライン１９を経て、チャ−、ダスト回収用のサ
イクロン２０に導かれ、チャ−を含む固体粒子が分離さ
れたのち、製品ガスとして次の工程に送り出される。

【００４３】次に、本発明の粗粒分級器付き搬送装置の
第１の実施例を図２、図３で説明する。本実施例は、図
１に示す、チャ−フィ−ダ２６を内装した粗粒分離型混
入器２７（混入器２７’と粗粒分離管２７”）と、粗粒
分離型混入器２７の下方に配置され粗粒分離型混入器２
７の下部に弁６８，６９を介して接続された粗粒回収器
３３と、粗粒回収器３３の下方に配置され粗粒回収器３
３の下部に切り換え弁５８，５９を介して接続された粗
粒回収用ホッパ３４と、前記粗粒分離型混入器２７に接
続されて粗粒分離用ガスを供給するチャ−粗粒分離用ガ
ス調節弁７２を介装した粗粒分離用ガス供給ライン２９
と、同じく前記粗粒分離型混入器２７に接続されて微量
調節用ガスを供給する微量調節用ガス供給ライン２８
と、前記粗粒分離型混入器２７とチャ−バ−ナ３２を接
続するチャ−搬送ライン３１と、を含んでなっている。
粗粒回収器３３には、その内部を大気と連通するガス抜
き出し弁６１と、その内部に加圧用ガス（圧張り用ガ
ス）を供給する圧張り用ガス調節弁６０が設けられてお
り、前記弁６８，６９、切り換え弁５８，５９、チャー
粗粒分離用ガス調節弁７２、圧力調節弁７０と同様、い
ずれも遠隔操作可能になっている。

【００４４】図２は粗粒分離型混入器２７の断面図であ
る。図３は図２の装置に供給量制御装置３５等を設置し
た時の詳細図である。粗粒分離型混入器２７は、チャー
フィ−ダ２６と、チャーフィ−ダ２６を内装し軸線をほ
ぼ鉛直にして配置された角管状のフィ−ダケ−シング部
５４と、フィ−ダケ−シング部５４のチャー出側端部に
同心状に大径端が接続された漏斗状の混入器２７’と、
混入器２７’の小径端に同心状に接続された粗粒分離手
段である管状の粗粒分離管２７”と、混入器２７’に接
続された微量調節用ガス供給ラインノズル２８Ａ及びチ
ャー搬送ラインノズル３１Ａと、粗粒分離管２７”に接
続された粗粒分離用ガス供給ラインノズル２９Ａと、を
含んで構成されている。混入器２７’の小径端とチャー
搬送ラインノズル３１Ａの混入器２７’への接続部の間
が流動層５１をなしている。粗粒分離用ガス供給ライン
ノズル２９Ａは、粗粒分離管２７”と混入器２７’の接
続部から粗粒分離管２７”の軸線方向に３５０mmの位置
に、該軸線に垂直に結合されている。

【００４５】また、本実施例の集塵系におけるチャ−分
離用及び安定搬送制御系は、図３に示すように、供給量
制御装置３５と、混入器２７’と粗粒分離管２７”間の
差圧３７、混入器とチャー搬送ラインノズル３１Ａ間の
差圧３８及び粗粒分離管２７”と粗粒回収器間の圧力差
３９等を監視する圧力差監視装置３６と、粗粒回収器３
３に設けられた重量測定用のロードセル５７と、を含ん
で成る。圧力差監視装置３６とロードセル５７は、出力
信号を供給量制御装置３５に送信するようになってお
り、供給量制御装置３５は、それらの信号を入力とし
て、弁６８，６９、切り換え弁５８，５９、ガス抜き出
し弁６１、圧張り用ガス調節弁６０、チャー粗粒分離用
ガス調節弁７２、圧力調節弁７０を遠隔操作で開閉する
ように構成されている。圧力差監視装置３６は、混入器
２７’と粗粒分離管２７”の差圧、混入器２７’とチャ
ー搬送ラインノズル３１Ａの差圧、及び粗粒回収器３３
と粗粒分離管２７”の差圧を検出して出力する圧力セン
サ（図示せず）を含んで構成されている。

【００４６】本実施例の石炭供給系における原料粗粒分
離用及び安定搬送制御系は、図１１に示すように、ロー
タリーフィーダ７の回転数を制御するロータリーフィー
ダ回転数変換器８１が設けられている点以外は、上記図
３に示すものと同一の構成であり、符号のみが３５に対
して３５’のように’符号で区別されているだけなの
で、詳細な説明は省略する。

【００４７】サイクロン２０で分離された塊状物を含む
チャ−５３は、サイクロンホッパ２１を経て弁４５’を
介装する粒子いつ流管４４を通り、チャ−回収ホッパ２
２に蓄えられる。チャ−回収ホッパ２２に蓄えられたチ
ャ−５３は、弁４５”を介装する粒子いつ流管４４を通
ってチャ−供給ホッパ２３に移送される。チャ−供給ホ
ッパ２３内の、塊状物５０を含むチャ−５３は、回転す
るチャ−フィ−ダ２６により所定の流量で連続的に混入
器２７’内に供給される。混入器２７’内に供給された
チャ−５３は、粗粒分離用ガス供給ノズル２９Ａから供
給される粗粒分離用ガスにより流動層部５１で流動化さ
れ、塊状物５０は粗粒分離管２７”内を搬送用ガス５５
と共に粗粒分離管２７”の中心流路５６をとおり落下す
る。また、塊状物５０が除去されたチャ−３０は、粗粒
分離用ガスと共にチャ−搬送ライン３１内に流入する。

【００４８】粗粒分離型混入器２７は、混入器２７’出
口下部に円筒形を有した粗粒分離管２７”を設置した構
造で、粗粒分離用ガスは混入器２７’出口（混入器２
７’の小径端）から粗粒分離管２７”の350mmの位置か
ら水平に供給される。粒子径と終端速度（粒子が流動す
る気体に支持されるための気体の最低速度）との関係を
図７に示す。粒子径が大きくなるほど終端速度も大きく
なる。図から、径が５．０mm以上の塊状物５０を除去す
るためには、ガス流速は３．０ｍ／ｓ以下の流速でよい
ことがわかる。よって、ガス化装置の試験圧力、チャ−
搬送ライン３１内径及びチャ−搬送ライン３１内の搬送
流速を決定すれば粗粒分離管２７”内径が決定する。ガ
ス化炉１５側に供給するチャー粒径を５．０mm以下とす
る場合、粗粒分離管２７”内のガス流速を３．０ｍ／ｓ
にすると、５．０mm以上の粒径のチャ−は粗粒分離管２
７”内で落下し、一方、径が５．０mm以下の粒子はガス
流で搬送され、混入器２７’側壁に設置したチャ−搬送
ラインノズル３１Ａに流入し、所望の粒径範囲の粉末固
体、チャ−等を安定に圧力の高い炉等に連続的に供給す
ることができる。よって、ある粒径以上の塊状物を除去
したい場合には、終端速度を目安に粗粒分離管２７”内
のガス流速を設定すればよい。

【００４９】また、本発明の粗粒分級器付き搬送装置に
安定搬送制御系を組み合わせた詳細を図３に示す。塊状
物５０を回収する通常の操作を以下に説明する。定常時
は粗粒分離管２７”下部の弁６８，６９は開かれ、粗粒
回収器３３下部の切り換え弁５８，５９は閉められてい
る。ガス抜き出し弁６１、圧張り用ガス調節弁６０はい
ずれも閉じられている。粗粒回収器３３の重量が第１の
設定値以上になると、ロードセル５７から供給量制御装
置３５に充満信号６７が送信され、粗粒が充満している
ことを知らせる。そうすると供給量制御装置３５から閉
信号６３が弁６８、６９に送信され、これらの弁が閉じ
られる。弁６８，６９が閉じられた後、開信号６５がガ
ス抜き出し弁６１に送信されて、この弁６１が開かれ、
粗粒回収器３３内のガスが抜かれて圧力が常圧に降下す
る。粗粒回収器３３内の圧力が常圧に低下した後、開信
号６６が切り換え弁５８，５９に送信され、これらの弁
が開く。

【００５０】切り換え弁５８，５９が開くと、粗粒回収
器３３から塊状物５０が自由落下し粗粒回収ホッパ３４
内に回収される。ロ−ドセル５７は、検出値が予め設定
された第２の設定値以下になると、粗粒回収ホッパ３４
内への塊状物５０の落下が終了したと判断し、終了信号
６７Ａを供給量制御装置３５に送信する。この場合、ロ
−ドセル５７は検出値をそのまま常時供給量制御装置３
５に送信し、検出値と第１，第２の設定値の比較、判断
は供給量制御装置３５で行うようにしてもよい。さて、
終了信号６７Ａを受信した供給量制御装置３５は、閉信
号６６Ａを切り換え弁５８，５９に送信して切り換え弁
５８、５９を閉めた後、ガス抜き出し弁６１を閉じると
ともに圧張り用ガス調節弁６０を作動させ圧張り用ガス
を粗粒回収器３３内に供給し、粗粒回収器３３内の圧力
を混入器２７’の圧力と同じに設定する。供給量制御装
置３５は、次いで弁６８、６９に開信号６３Ａを送って
弁６８、６９を開き、装置は定常運転に入る。

【００５１】定常運転時には、混入器２７’と粗粒分離
器２７”間の差圧３７、混入器２７’とチャ−搬送ライ
ン３１間の差圧３８及び粗粒分離管２７”と粗粒回収器
３３間の圧力差３９等の信号６２が圧力差監視装置３６
に送信され、供給量制御装置３５は圧力差監視装置３６
から出力される差圧の変動状態から粗粒子の回収及び微
粒子がガス化炉１５への排出が安定になされているかど
うかを把握する。また、チャ−回収ホッパ２２からチャ
−供給ホッパ２３へのチャ−充填時及び炉側圧変動時に
おける供給量変化時には、チャ−供給ホッパ２３の圧力
が一時的に高くなり、供給量が増大する。そうすると混
入器２７’とチャー搬送ラインノズル３１Ａ管間の差圧
３８等の差圧レベルが変化する。供給量制御装置３５
は、この差圧が所定の範囲内になるように、開度制御信
号７１をチャ−供給ホッパの圧力調節弁７０に送信して
圧力調節弁７０の開度を制御してチャ−供給ホッパ２３
内の圧力を制御し、それによって混入器２７’内圧力を
調節し、粉末固体の供給量を制御し、安定な供給を可能
にしている。供給量制御装置３５は、また、チャ−粗粒
分離用ガス調節弁７２の開度を遠隔制御して、差圧の調
整や、チャー搬送ライン３１に流速センサを設けておい
て、チャー搬送ライン内のガス流速を調整するようにし
てもよい。。

【００５２】図１の装置を用いて粗粒の回収を実施した
結果を図８に示す。横軸に経過時間、縦軸に混入器２
７’とチャ−供給ライン間の差圧（P1）及び混入器２
７’と粗粒分離管２７”間の差圧（P2）を表す。チャ−
搬送量は３０kg／h、チャ−中には約２％の塊状物(粒径
５mm以上)が含まれている。粗粒分離管２７”内径；２
０mm、原料搬送管(チャ−搬送ライン)３１内径；１０m
m、粗粒分離管２７”長さ；６００mm、粗粒分離用ガス
供給位置；粗粒分離管２７”上端部から３５０mmで、運
転時の、粗粒分離用ガス供給量；３．３６Nm³／h、粗粒
分離管２７”内ガス流速；３．０m／s、原料搬送管(チ
ャ−搬送ライン３１)内ガス流速；１１．９m／sであっ
た。図のように、混入器２７’とチャ−供給ライン間の
差圧(P1)の上昇もなくチャ−は安定に搬送された。ま
た、混入器２７’と粗粒分離管２７”間の差圧（P2）も
安定に推移しており、分級が良好である。

【００５３】図９に、チャ−供給ホッパ２３内のチャ−
と粗粒回収器３３から抜き出したチャ−の粒度分布を比
較して示す。横軸に粒径（mm）、縦軸に累積重量頻度
（％）をとってある。図のように、粗粒回収器３３から
抜き出したチャ−中には５．０mm以上の粒子は２％回収
されており、チャ−供給ホッパ２３内のチャ−中の
（１．２mm以上の粒子含有量；１０％）壊状物を全部回
収している。

【００５４】図１２に、粗粒分離管２７”内ガス流速と
粗粒回収率との関係を示す。粗粒回収率は次式で定義さ
れる。

【００５５】

【数１】

【００５６】粗粒分離管２７”内ガス流速が１．０m／s
の場合には、粗粒回収率が１４％と多量に回収してい
る。この原因は回収した粒子中には径が１．０mm前後の
粒子も多く含有されているためである。さらにガス流速
を増大し、３．０m／sの場合には、粗粒回収率が２％以
下と減少しているが、これは目的とする５mm以上の塊状
物のみが回収されたためである。５mm以下の粒子は粗粒
回収器３３に回収されず、チャー搬送ライン３１を経て
ガス化炉１５側に供給された。ガス化炉１５側に供給す
る粒子は、搬送に影響を及ぼす塊状物５０以外の粒子を
全部搬送するのが重要である。また、搬送ラインの閉塞
が生じないかぎり、回収率が少ない方が実際のパイロッ
トプラント等で粗粒回収ホッパ３４から回収する頻度が
少なくて済み、効率的である。

【００５７】図１３には原料搬送管出口（チャー搬送ラ
インノズル３１Ａに同じ）位置が粗粒回収率に及ぼす影
響を示す。粗粒分離管２７”内ガス流速が３．０m／s一
定で、チャー搬送ラインノズル３１Ａの高さＨを変化さ
せた時の回収率を調べ、横軸に粗粒回収率（％）を、縦
軸に原料搬送管出口高さＨをとって示す。原料搬送管出
口高さＨは、図１３に示すように、混入器２７’の小径
端から原料搬送管出口までの距離を混入器２７’の軸線
方向に測った値である。図示のように、原料搬送管出口
高さ（チャー搬送ラインノズル３１Ａ位置）が高くなる
ほど粗粒回収率が増大する。原料搬送管出口高さＨが３
００mmでは、粗粒回収率が４％と多くなる。そこで原料
搬送管出口を１２０mmの高さに設置した場合は、粗粒回
収率は２％と半分に減少した。この原因は、混入器２
７’内で流動層５１を形成しながらチャーを排出してい
ることから、流動層高さ分だけ加味されるため、原料搬
送管出口が高すぎると逆に回収率が多くなる。よって、
上記構造の装置の場合、目的とする粒子径５mm以上の塊
状物５０を効率的に回収したい場合には、粗粒分離管２
７”のガス流速を３m／s以上にするか原料搬送管出口高
さＨを１２０mm以下に設置する。ただし、回収したい粒
子径、粗粒分離管２７”の径、チャー搬送ライン３１の
径などによって上記の数字は異なる。

【００５８】ここまで、集塵系における粗粒の分離、回
収について説明したが、石炭供給系における粗粒の分
離、回収も、同様の原理に基づいて行われる。粗粒分離
型原料用混入器４０の構成は、図１１に示されるよう
に、図３に示した粗粒分離型混入器２７の構成と同一で
あり、粗粒の分離のために供給される原料が集塵系にお
いてはチャーであるのに対し、石炭供給系では微粉炭で
あるのが異なるのみである。ただし、チャーの嵩密度
０．２ｇ／ccに対し、微粉炭の嵩密度は０．６５ｇ／cc
程度なので、分離搬送用ガス量自体は多くなる。煩雑を
さけるため、石炭供給系における粗粒の分離動作の説明
は省略した。

【００５９】図４は本発明の第２の実施例を示し、図２
と同等の効果を有するものである。図２に示すものとの
相違点は、混入器２７’内下部構造がテ−パではなく段
階的に径を縮小したものであり、流動層部５１の流動状
態を静かにし、ロ−タリフィ−ダ２６へのチャ−３０の
飛散を防止するようにしたものである。

【００６０】図５は、本発明の第３の実施例を示し、混
入器２７’内下部構造を直線的なテ−パで径を縮小する
のでなく、内径側に凸なラッパ状の曲面で緩やかに内径
を縮小したものであり、図２と同等の効果に加え、下か
ら吹き上げる粗粒分離用ガスのロ−タリ−フィ−ダ２６
等への影響を抑制する効果がある。

【００６１】図６は本発明の第４の実施例を示す。図
２、図４及び図５と同等の効果を有する構造のものであ
り、本実施例は、図２〜図５の混入器２７’下部構造と
は異なり、混入器２７’の断面形状をフィ−ダケ−シン
グ部５４の断面形状と同じとすることにより、混入器２
７’下端部を大きくし、流動層部５１のチャ−３０の流
動状態をより緩やかにしたもので、第１の実施例の効果
に加え、構造を簡単にする効果がある。

【００６２】以上、石炭ガス化炉のチャ−循環系（集塵
系）や石炭供給系に本発明を適用した例について説明し
たが、本発明は、微粉炭やチャーの気体搬送に限らず、
大きさが異なる粉末固体粒子の混合体（粉体）を気体搬
送する装置全般に適用できるものである。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、フィ−ダ部下部に粗粒
を分離する粗粒分離型混入器が設置され、該粗粒分離型
混入器に供給される粗粒分離用ガス流により、粗粒及び
塊状物のみが継続的に抜き出され、粗粒及び塊状物が抜
き出されたあとの固体粒からなる粉末のみが前記供給さ
れた粗粒分離用ガス流によって気体搬送されるので、気
体搬送すべき固体粉末中に粗粒及び塊状物が含まれてい
ても機械的手段を用いないでそれら粗粒及び塊状物を連
続的に除去し、定量的に安定に搬送することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を石炭ガス化装置に適用した第１の実施
例を示す全体系統図である。

【図２】図１に示す実施例の部分の詳細を示す断面図で
ある。

【図３】図１に示す実施例の部分の詳細と制御系統を示
す断面図と配線系統図である。

【図４】本発明の第２の実施例の部分の詳細を示す断面
図である。

【図５】本発明の第３の実施例の部分の詳細を示す断面
図である。

【図６】本発明の第３の実施例の部分の詳細を示す断面
図である。

【図７】チャ−の粒子径と搬送気体の終端速度との関係
の例を示すグラフである。

【図８】図１に示す実施例における各部差圧と経過時間
の関係を示すグラフである。

【図９】図１に示す実施例におけるチャ−供給ホッパと
チャ−回収ホッパ内の粒径分布を示すグラフである。

【図１０】従来技術の例を示す系統図である。

【図１１】図１に示す実施例の部分の詳細を示す断面図
及び制御系統図である。

【図１２】図１に示す実施例における粗粒分離管内ガス
流速と粗粒回収率の関係を示すグラフである。

【図１３】図１に示す実施例における粗粒回収率と原料
搬送管出口高さの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１石炭粉砕機２常圧ホッパ３粉末固体燃料（又は微粉炭）４加圧ホッパ５原料供給ホッパ６ロ−ドセル１７ロ−タリフィ−ダ８原料搬送用ガス９原料搬送管１０分配器１１原料バ−ナ１２酸化剤流通ラ
イン１３酸化剤流量調節弁１４原料搬送用ガ
ス調節弁１５ガス化炉１６ガス化反応部１７溶融灰（又はスラグ）１８スラグ回収ホ
ッパ１９ガス化炉出口ライン２０サイクロン２１サイクロンホッパ２２チャ−回収ホ
ッパ２３チャ−供給ホッパ２４ロ−ドセル２２５ロ−ドセル３２６チャ−フィ−
ダ２７粗粒分離型混入器２７’ 混入器２７” 粗粒分離管２８微量調節用ガ
ス供給ライン２８Ａ微量調節用ガス供給ラインノズル２９粗粒分離用ガス供給ライン２９Ａ粗粒分離用
ガス供給ラインノズル３０チャ− ３１チャ−搬送ラ
イン３１Ａチャ−搬送ラインノズル３２チャ−バ−ナ３３粗粒回収器３４粗粒回収ホッ
パ３５供給量制御装置３５’ 原料供給量
制御装置３６圧力差監視装置３６’ 原料圧力差
監視装置３７，３７’ 混入器と粗粒分離器間の差圧３８混入器とチャ−供給ライン間の差圧３８’混入器と原料搬送管間の差圧３９粗粒分離管と粗粒回収器間の差圧３９’粗粒分離管と原料粗粒回収器間の差圧４０粗粒分離型原料用混入器４１酸化剤供給源４２上段ゾ−ン４３下段ゾ−ン４４粒子いつ流管４５’，４５” 切
り替えバルブ４６搬送用ガス４７混入器（又は
エダクタと称す）４８チャ−中塊状物分級機４９原料中塊状物
分級機５０塊状物５１流動層部５１’原料流動層部５２チャ−＋搬送
用ガス５３チャ−（塊状物＋微粒子）５４フィ−ダケ−
シング部５５塊状物＋搬送用ガス５６粗粒分離管中
心流路５７ロ−ドセル５７’原料粗粒回収
器ロードセル５８，５９切り換え弁５８’，５９’原料
切り換え弁６０圧張り用ガス調節弁６０’原料原料粗粒回収器圧張り用ガス調節弁６１ガス抜き出し弁６１’原料原料粗粒
回収器ガス抜き出し弁６２，６２’ 信号６３，６３’閉信号６３Ａ，６３Ａ’ 開信号６４，６４’ 信号６５，６５’ 開信号６６，６６’ 開信
号６６Ａ，６６Ａ’ 閉信号６７，６７’ 充満
信号６７Ａ，６７Ａ’ 終了信号６８，６９弁６８’，６９’ 原料弁７０チャ−供給ホ
ッパ圧力調節弁７１，７１’ 信号７２チャ−粗粒分
離用ガス調節弁７３原料粗粒分離用ガス供給ライン７４原料微調整用ガス供給ライン７５原料粗粒回
収器７６原料粗粒回収ホッパ７８原料粗粒分離
用ガス調節弁７９微粉炭＋搬送用ガス８０原料供給ホッ
パ圧力調整弁８１ロータリーフィーダ回転数変換器８２信号８３原料粗粒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木田栄次広島県呉市宝町６番９号バブコック日立株式会社呉工場内 (72)発明者橋本涼一千葉県袖ケ浦市中袖３番の１石炭利用水素製造技術研究組合運転研究所内 (72)発明者佐野清美千葉県袖ケ浦市中袖３番の１石炭利用水素製造技術研究組合運転研究所内 (56)参考文献実開昭52−19884（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−11823（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B65G 53/00 - 53/66 B07B 4/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】粉末固体を気体搬送する搬送装置におい
て、粉末固体を収容するホッパと、該ホッパに収容され
た粉末固体を落下させる供給手段を上部に内装し、その
下部に該供給手段から落下した粉末固体と搬送気体を混
合する空間を備えるとともに、下端に開口を備えた容器
である混入部と、前記混入部の下部空間に接続された微
粒子抜き出し管と、前記混入部の下端開口に結合され前
記供給手段から落下される粉末固体中の粗粒を搬送気体
により気流分離させる粗粒分離手段と、を含んでなる粉
末固体の気体搬送装置であって、前記粗粒分離手段が、前記混入部の下端開口に結合され粉末固体中の粗粒が通
過可能な通路を内部に備えた粗粒分離管と、前記粗粒分
離管の途中に接続され粗粒分離管内部の通路に搬送気体
を兼ねた粗粒分離用気体を供給する粗粒分離用ガス供給
ラインとを含んでなり、粗粒分離管の通路断面積は前記
混入部下部の気体流路断面積より小さくしてあることを
特徴とする、粗粒分離手段を備えた粉末固体の気体搬送
装置。
【請求項２】混入部が、下方になるほど流路断面積が
小さくなるテーパ付きのロート状部を有してなり、前記
粗粒分離管が前記ロート状部の下端開口に接続されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の粗粒分離手段を備
えた粉末固体の気体搬送装置。
【請求項３】混入器下部でかつ前記微粒子抜き出し管
接続位置よりも上方の位置に、搬送気体流量の微調整用
として微量調節用ガスを供給する微量調節用ガス供給ノ
ズルが接続されていることを特徴とする請求項１または
２に記載の粗粒分離手段を備えた粉末固体の気体搬送装
置。
【請求項４】粗粒分離管下部に弁を介して接続され該
粗粒分離管で分離された粗粒が導入される粗粒回収器
と、混入部上部と粗粒分離管間の差圧、混入部上部と微
粒子抜き出し管間の差圧及び粗粒分離管と前記粗粒回収
器間の差圧を監視する圧力差監視装置と、該圧力差監視
装置の出力を入力として少なくとも混入部、粗粒回収器
の内部圧力を制御する供給量制御装置を有することを特
徴とする請求項１に記載の粗粒分離手段を備えた粉末固
体の気体搬送装置。