气化炉、气化发电设备、气化炉的运转方法、以及气化发电设备的运转方法

专利名称：气化炉、气化发电设备、气化炉的运转方法、以及气化发电设备的运转方法
技术领域：
本发明涉及，将煤炭等固体燃料进行气化的气化炉、配置气化炉的气化发电设备、 气化炉的运转方法、以及配置气化炉的气化发电设备的运转方法。
背景技术：
在操作将煤炭等固体燃料进行气化的气化炉时，需要防止气化炉的在出渣开口部 处的熔融渣的固化 闭塞，使熔融渣稳定地流下。因此，需要加热气化炉的出渣部底面侧。作为气化炉的出渣部底面侧的加热方法，惯例上使用设置在出渣部正下方的启动 燃烧嘴。然而，为了降低气化炉的运行成本，必须削减从该启动燃烧嘴投入的轻油等助燃燃 料。日本特开平7-1^61号公报中公开有如下技术使来自气化炉的启动燃烧嘴的氧 化剂、和在气化炉中产生的以CO和H2为主成分的生成气体(再循环气体)再次循环而投 入，从而谋求出渣部的加热、运行成本的降低。日本特开平7492368号公报中公开有如下技术通过设置向出渣部的下部导入 在气化炉中生成的生成气体的一部分而使其燃烧的再循环气体燃烧嘴、和氧气或富氧空气 的投入喷嘴，从而在出渣部的正下方将从该再循环气体燃烧嘴供给的生成气体、和从氧气 或富氧空气的投入喷嘴供给的氧气混合并燃烧，而加热所述出渣部；通过制成这样的结构， 来防止因熔融渣固化而导致的出渣开口部的闭塞。然而，对于日本特开平7492368号公报中公开的气化炉而言，为了加热出渣部的 开口部而从再循环燃烧嘴供给由气化炉生成的生成气体的一部分，并使其燃烧，由此防止 了因熔融渣的固化而导致的出渣部的开口部的闭塞，但是为了优先进行熔融渣的固化防止 而从再循环燃烧嘴供给并燃烧的生成气体量变多，在加热时所消耗的热能增大，气化炉的 能量效率的降低变严重。进一步，气化炉的出渣开口部的温度变为比适当的温度高的高温，从出渣部的开 口部流下高温的熔融渣，使得淬火部的喷嘴或壁面出现损伤，降低气化炉的可靠性。

发明内容
本发明的目的在于提供气化炉、气化发电设备、气化炉的运转方法、以及气化发电 设备的运转方法；就所述气化炉而言，节能地进行以防止因熔融渣的固化而导致的出渣开 口部闭塞为目的的出渣开口部的加热，从而可高地维持气化炉的效率。就本发明的气化炉而言，其为配置将从燃烧嘴供给的煤炭中的可燃部分进行气化 并将煤炭中的灰分进行熔渣化的气化部、设置于气化部的底部并且在其中央部具有使熔融 渣流下的开口部的出渣部、在出渣部的正下方的淬火部的气化炉，其特征在于，就所述气化 炉而言，在接近出渣部的淬火部的位置设置将在气化部产生的生成气体的一部分向该淬火 部内供给的生成气体喷嘴，在比该生成气体喷嘴更下方的位置设置向所述淬火部内供给含氧气体的含氧气体喷嘴。本发明的气化发电设备，其特征在于，配置气化炉，就所述气化炉而言，配置将从 燃烧嘴供给的煤炭中的可燃部分进行气化并将煤炭中的灰分进行熔渣化的气化部、设置于 气化部的底部并且在其中央部具有使熔融渣流下的开口部的出渣部、在出渣部的正下方的 淬火部；在接近出渣部的淬火部的位置设置将在气化部产生的生成气体的一部分向该淬火 部内供给的生成气体喷嘴；在比该生成气体喷嘴更下方的淬火部的位置分别设置向所述淬 火部内供给含氧气体的含氧气体喷嘴、和使助燃用的燃料进行燃烧的启动燃烧嘴；在出渣 部正下方且不突出于开口部位置的淬火部设置温度计；且该气化炉设置有控制装置，控制 装置控制基于由该温度计测定的温度检测值而从生成气体喷嘴供给的生成气体量、和从含 氧气体喷嘴供给的含氧气体量；配置有从所述气化炉导出由该气化炉的气化部生成的生 成气体导出而进行生成气体的脱硫的脱硫装置、将由该脱硫装置进行过脱硫的生成气体作 为燃料进行燃烧并产生燃烧气体的燃烧器、在由燃烧器产生的燃烧气体所驱动的涡轮机、 以该气体涡轮机来驱动而发电的发电机、以及将空气压缩并作为燃烧用空气供给给所述燃 烧器的压缩机、将从所述脱硫装置分流出的生成气体的一部分供给给所述气化炉的生成 气体喷嘴的系统、从由所述压缩机抽出的空气分离氧气的空气分离器、将由该空气分离器 分离的氧气供给于所述气化炉的含氧气体喷嘴的系统。本发明的气化炉的运转方法，其为配置将从燃烧嘴供给的煤炭中的可燃部分进行 气化并将煤炭中的灰分进行熔渣化的气化部、设置在气化部的底部并且在其中央部具有使 熔融渣流下的开口部的出渣部、在出渣部的正下方的淬火部的气化炉的运转方法，其特征 在于，测定在出渣部正下方且不突出于开口部的位置的淬火部的温度，基于该测定的温度 检测值，控制通过设置于接近出渣部的淬火部的生成气体喷嘴向接近出渣部的淬火部内供 给由所述气化部产生的生成气体生成气体的一部分量，并且控制用于使该供给的生成气体 燃烧而通过设置在所述淬火部的含氧气体喷嘴来供给的含氧气体量。就本发明的气化发电设备的运转方法而言，配置气化炉，所述气化炉配置将从燃 烧嘴供给的煤炭中的可燃部分进行气化并将煤炭中的灰分进行熔渣化的气化部、设置于气 化部的底部并在其中央部具有使熔融渣流下的开口部的出渣部、在出渣部的正下方的淬火 部；所述气化发电设备的运转方法按照如下方式运转从所述气化炉导出由该气化炉的气 化部生成的生成气体，在脱硫装置中进行生成气体的脱硫，将脱硫了的生成气体作为燃料， 在燃烧器中进行燃烧产生燃烧气体，用所产生的燃烧气体来驱动涡轮机，并用由该涡轮机 驱动的发电机来发电，用由该涡轮机驱动的压缩机将空气压缩，作为燃烧用空气而供给于 所述燃烧器，向设置在所述气化炉的淬火部的生成气体喷嘴供给从所述脱硫装置分流出的 生成气体的一部分，并且利用空气分离器从由所述压缩机抽出的空气中分离氧气，向设置 于所述气化炉的淬火部的含氧气体喷嘴供给该分离了的氧气；测定在气化炉的出渣部正下 方且不突出于开口部位置的淬火部的温度，基于该测定的温度检测值，控制通过设置于接 近出渣部的淬火部的所述生成气体喷嘴向接近出渣部的淬火部内供给由所述气化部产生 的生成气体生成气体的一部分量，并且控制用于使该供给的生成气体燃烧而通过设置在所 述淬火部的所述含氧气体喷嘴来供给的含氧气体量。对于本发明的气化炉而言，优选在比含氧气体喷嘴更下方的位置设置，在淬火部 设置的且使助燃用的燃料燃烧的启动燃烧嘴。
对于本发明的气化炉而言，优选出渣部的开口部形成为扁平型；在形成该出渣 部的所述扁平型开口部的长轴方向的正下方的淬火部，分别相对地设置生成气体喷嘴、和 含氧气体喷嘴。对于本发明的气化炉而言，优选将设置于淬火部并使助燃用的燃料燃烧的启动 燃烧嘴，设置在形成出渣部的所述扁平型开口部的短轴方向的正下方、且与含氧气体喷嘴 相同高度的位置。对于本发明的气化炉而言，优选将向气化部供给煤炭和氧气而使该气化部内进 行燃烧反应的上段燃烧嘴和下段燃烧嘴中的下段燃烧嘴设置在所述气化部的壁面，以使通 过该下段燃烧嘴轴心的中心线位于圆的切线上，该圆的直径小于形成出渣部的开口部为扁 平型的该出渣部的长边。对于本发明的气化炉而言，优选在出渣部正下方且不突出于开口部位置的淬火部 设置温度计，并且配置根据由所述温度计测定的出渣部的温度检测值而控制由含氧气体喷 嘴供给的含氧气体，从而改变向所述淬火部供给的氧气浓度的控制装置。对于本发明的气化炉而言，优选分别相对地设置所述生成气体喷嘴和含氧气体 喷嘴；具有将相对的气体喷嘴的流量偏差控制为规定值以下的控制装置。对于本发明的气化炉而言，优选在出渣部正下方且不突出于开口部位置的淬火部设置温度计，设置基于由该温度 计测定的温度检测值而控制从含氧气体喷嘴供给的含氧气体的控制装置，所述控制装置，按照使分别从相对地配设的所述生成气体喷嘴和含氧气体喷嘴供 给的生成气体以及氧气量的流量偏差为士5%以下的方式来控制。对于本发明的气化炉的运转方法而言，优选从生成气体喷嘴供给的生成气体供给到比由含氧气体喷嘴向淬火部内供给的含 氧气体的供给位置更上方的淬火部内的位置，从生成气体喷嘴供给的生成气体，以流量偏差为规定值以下的流量，从相对地设 置的多个生成气体喷嘴供给到与其分别相对的淬火部内，从含氧气体喷嘴供给的含氧气体，以流量偏差为规定值以下的流量，从相对地设 置的多个含氧气体喷嘴供给到与其分别相对设置的淬火部内。根据本发明可实现气化炉、气化发电设备、气化炉的运转方法、以及气化发电设备 的运转方法，所述气化炉节能地进行以防止因熔融渣的固化而导致的出渣开口部闭塞为目 的的出渣开口部的加热，从而可高地维持气化炉的效率。


图1显示作为本发明第1实施例的气化炉的概略结构的剖视图。图2示意性地显示作为图1所示的本发明第1实施例的气化炉内部的流动状态的 说明图。图3显示作为本发明第2实施例的气化炉的概略结构的剖视图。图4示意性地显示作为图3所示的本发明第2实施例的气化炉内部的流动状态的 说明图。图5显示作为本发明第3实施例的气化炉的概略结构的剖视图。
图6示意性地显示作为图5所示的本发明第3实施例的气化炉内部的流动状态的 说明图。图7示意性地显示图5所示的本发明第3实施例的气化炉在生成气体喷嘴高度剖 面上的流动状态的说明图。图8示意性地显示图5所示的本发明第3实施例的气化炉在含氧气体喷嘴高度剖 面上的流动状态的说明图。图9显示作为本发明第4实施例的气化炉的概略结构的剖视图。图10显示作为图9所示的本发明第4实施例的气化炉的出渣部部的俯视图。图11显示作为本发明第5实施例的气化炉的概略结构的剖视图。图12示意性地显示作为图11所示的本发明第5实施例的气化炉内部的流动状态 的说明图。图13为，在本发明第5实施例的气化炉中的、出渣开口部正下方附近气体温度相 对于淬火部投入氧气量的气化试验结果。图14显示作为本发明第6实施例的气化炉的概略结构的剖视图。图15显示图14所示的本发明第6实施例的气化炉出渣部部的俯视图。图16显示作为本发明第7实施例的气化发电设备结构的整体结构图。图17显示作为本发明第8实施例的气化发电设备结构的整体结构图。
具体实施例方式使用附图对本发明实施例的气化炉和气化发电设备进行说明。实施例1使用图1和图2说明有关本发明第1实施例的气化炉。本发明的第1实施例为如下构成的气化炉对稳定运转中的气化炉的出渣部的加 热使用含氧气体和由气化炉产生的生成气体的一部分。图1为显示作为本发明第1实施例的气化炉的概略结构的剖视图，如图1所示，气 化炉1的外形形成为圆筒状，在该气化炉1的顶部和底部具有开口部，该气化炉配置有气化 部2、出渣部3、淬火部5和渣冷却水槽6，其中，气化部2在其内部使燃料的煤炭中的可燃部 分与氧气进行燃烧反应而气化，产生以CO以及吐为主成分的生成气体；出渣部3将在气化 部2中使煤炭中的灰分熔融了的熔融渣从形成在中央部的开口部向下方流下；淬火部5位 于出渣部3的正下方，并成为将熔融了的渣导入下方的冷却水槽6的缓冲空间；冷却水槽6 位于淬火部5的下方。在内部形成有气化部2的气化炉1的壁面上，将上段燃烧嘴7和下段燃烧嘴8安 装在各自的切线方向上，从所述上段燃烧嘴7和下段燃烧嘴8，将制成为微细粉末的固体燃 料的煤炭、和作为含氧气体的一个例子的氮气和氧气(图未示)，投入到气化部2内，在该气 化部2内形成回旋流。另外，除了氮气之外，也可使用非活性气体。然后，在所述气化部2的内部，通过使从上段燃烧嘴7和下段燃烧嘴8投入的煤炭 中的可燃部分与氧气的燃烧反应而进行气化，产生以CO以及H2为主成分的生成气体。该 生成气体通过如下而获得以比煤炭的完全燃烧所需要的氧气量少的条件供给从所述上段 燃烧嘴7和下段燃烧嘴8投入到气化部2内的氧气量，从而与煤炭中的可燃部分进行燃烧反应。对于在气化部2内产生的生成气体的移动102而言，一边在气化部2的内壁面附 近旋转一边下降，在设置于气化部2下部的出渣部3处进行反转而成为上升流，并在气化部 2内沿着其轴心部上升。另外，生成气体的一部分，在设置于气化部2下部的出渣部3的中央部所形成的出 渣开口部4处下降，并成为流入淬火部5内的生成气体的流动101。另一方面，对于在所述气化部2内部的煤炭中的灰分(不燃物)而言，受到在气化 部2内形成的回旋流所产生的离心力，而移动至气化部2的内壁面侧。就该灰分而言，暴露 于由煤炭和氧气的燃烧反应所形成的高温火焰，而进行熔融，成为熔融渣而附着在气化部2 的内壁面。然后，该熔融渣从气化部2的内壁面流下，通过出渣部3的顶面而从形成在出渣部 3中央部的出渣开口部4流下到淬火部5。流下到淬火部5的熔融渣下降到设置在淬火部5下方的渣冷却水槽6中，在冷却 水作用下进行急速冷却，作为非晶质(玻璃状)的水碎炉渣而进行回收。就水碎炉渣而言， 由于可将灰分进行容量减少化，控制重金属的溶解析出到检测限度以下，因此存在可有效 用于路基材料、骨料等的可能性。就在气化炉1中设置的淬火部5的作用而言，其为连接熔融渣的熔点以上的高温 的气化部2和出渣开口部4、与低温的渣冷却水槽6的缓冲空间，将从出渣开口部4流下的 熔融渣导入渣冷却水槽6中。因此，淬火部5的上部，特别是，出渣开口部4的正下方附近的气体温度需要保温 至熔融渣的熔点以上。这是由于，一旦熔融渣冷却而进行固化，那么在固化了的熔融渣的作 用下出渣开口部4闭塞，变得无法将熔融渣从气化炉1排出到体系外，使得不得不停止气化 炉1的运转。淬火部5的上部因来自气化部2的辐射热、流入淬火部5的生成气体的流动101 及从出渣开口部4流下的熔融渣所携带的热，成为高温场所。在熔融渣的熔点高时，需要进一步加热应将出渣开口部4的正下方附近的气体温 度保温至熔融渣熔点以上的出渣开口部4的正下方附近。这里，对于稳定运转时的出渣开口部4正下方附近的加热而言，将气化炉1的气化 部2所产生的生成气体的一部分作为燃料供给到淬火部5内而进行燃烧，加热出渣开口部4。在本实施例中，作为向淬火部5内供给在气化部2所产生的生成气体一部分的供 给手段，在淬火部5的壁面设置生成气体喷嘴9。进一步，在生成气体喷嘴9下部位置的淬 火部5的壁面上设置含氧气体喷嘴10，该喷嘴10供给用于使从所述生成气体喷嘴9供给的 生成气体在淬火部5内燃烧所必需的含氧气体。对于向所述生成气体喷嘴9供给的在气化部2产生的生成气体而言，按照如下方 式来构成在后述的第7实施例的气化发电设备中，用脱硫装置18将在气化部2生成且从 气化炉1的上部排出的生成气体19进行分流，作为生成气体喷嘴供给用的生成气体四而 供给于该生成气体喷嘴9。在本实施例中，设置有控制从生成气体喷嘴9供给的生成气体量的控制装置200，按照如下方式进行控制为了防止因熔融渣的固化而导致的出渣开口部4的闭塞，而从生 成气体喷嘴9向淬火部5内供给，使其燃烧，将加热出渣开口部4至所希望温度的生成气体 的供给量始终控制为适当的流量。S卩，在淬火部5的壁面从上往下按顺序地设置测定出渣开口部4正下方附近温度 的温度计12、测定生成气体喷嘴9正下方的壁面附近温度的温度计13、测定含氧气体喷嘴 10正下方的壁面附近温度的温度计14，由此将它们各自测量的温度检测值输入到控制装 置200。就设置温度计12的场所而言为出渣部开口部4的正下方附近，例如，设置在出渣部 正下方且不突出于开口部的位置的淬火部。然后，计算出由测定出渣开口部4正下方附近温度的温度计12所检测的温度检测 值，与在所述控制装置200中预先设定的对应于可防止熔融渣的固化的出渣开口部4温度 的下限的设定温度之间的温度偏差，基于该计算的温度偏差而分别演算出成为应从生成气 体喷嘴9向淬火部5供给的生成气体流量的指令信号，以及成为使该生成气体燃烧所必需 的、应从含氧气体喷嘴10向淬火部5供给的氧气流量的指令信号，输出作为操作流量调整 部36、流量调整部37和氮气的流量调整部38各开度的指令信号，其中，流量调整部36设置 在所述生成气体喷嘴9的上游，流量调整部37用于调节含氧气体的流量而设置在所述含氧 气体喷嘴10的上游。其结果，通过将始终是最小流量的生成气体从所述生成气体喷嘴9供给于淬火部 5，并供给使该生成气体燃烧所必须的含氧气体，从而使所述生成气体燃烧，可以将出渣开 口部4加热至煤炭灰熔点以上的所希望的温度，因此可防止熔融渣固化而闭塞出渣开口部 4。另外，将温度计13、14用于熔损防止的监视用途。从生成气体喷嘴9投入到淬火部5的生成气体的供给量越少，则气化炉1的能量 效率就变得越好。由此，优选在出渣部3的正下方的位置配设设置于淬火部5的壁面的生 成气体喷嘴9，使生成气体向出渣开口部4的正下方供给而燃烧，加热出渣开口部4正下方 附近。含氧气体从在比生成气体喷嘴9更下方位置的淬火部5的壁面设置的含氧气体喷 嘴10向淬火部5内供给，所述含氧气体为使从生成气体喷嘴9供给于淬火部5的生成气体、 以及作为来自气化部2的生成气体的流动101从出渣开口部4下降而流入淬火部5内的生 成气体分别燃烧所必需的含氧气体。另外，为了监视淬火部5内的温度，从上往下顺次地，在淬火部5的壁面分别对应 地设置2只测定出渣开口部4的正下方附近温度的温度计12、测定生成气体喷嘴9的正 下方的壁面附近温度的温度计13、测定含氧气体喷嘴10的正下方的壁面附近温度的温度 计14。在本实施例的气化炉1中，通过采用上述的结构，可减小生成气体喷嘴9和含氧气 体喷嘴10的各喷嘴的口径，可在接近出渣部3高度的位置设置所述生成气体喷嘴9和含氧 气体喷嘴10。如果能从接近出渣部3的位置供给生成气体和含氧气体，那么出渣开口部4可接 近高温火焰。由此，可用少的燃料高温化出渣开口部4。即使在用含氧气体喷嘴10的氧气、与来自气化部2的从出渣开口部4下降而流入淬火部5内的生成气体的流动101来加热出渣开口部4的情况下，也最好使含氧气体喷嘴 10接近于出渣部3。这是由于，如果在接近出渣部的位置供给氧气，那么在出渣开口部4的 正下方与流入淬火部5内的生成气体的流动101混合并燃烧。这是由于淬火部5的壁面为水冷却膜结构(交替地焊接冷却水管和膜板 (membrane bar)(金属板)的冷却壁面的结构)。为了使喷嘴、燃烧嘴的插入口迂回地配设 冷却水管，需要在喷嘴、燃烧嘴的插入口的位置将冷却水管弯曲而配设，但是与此相对，如 果可以以小径地形成喷嘴、燃烧嘴的口径，那么水管的弯曲量变得更小，便可使生成气体喷 嘴9和含氧气体喷嘴10接近出渣部3而配设。接着，使用图1和图2进一步详细地说明如下的出渣开口部4的加热方法使在气 化炉1的气化部2中熔融了的熔融渣不会在出渣开口部4冷却·固化，而从出渣开口部4 稳定地流下到淬火部5以及设置在该淬火部5下方的渣冷却水槽6。图2为，在显示有图1所示的本实施例的气化炉1的出渣部3附近的部分放大图 中，示意性地加入气体的流动状况的说明图。在图2中，在气化炉1的淬火部5的壁面上，从上往下顺次地设置生成气体喷嘴9 和含氧气体喷嘴10。含氧气体喷嘴10设置在生成气体喷嘴9正下方的位置，抑制在出渣开 口部4的正下方存在的生成气体向淬火部5的下方的扩散。监视淬火部5内的温度的场所为，出渣开口部4的正下方附近和淬火部5的壁面 附近。测定出渣部开口部4的正下方附近温度的温度计12，监视来自出渣开口部4的熔融 渣的流下状况。这是由于，即使在出渣开口部4内设置温度计，也有可能会因不断流下的熔 融渣的附着而导致难以正确地测量气体温度、以及温度计破损。与此相对，如果能将出渣开口部4的正下方附近的气体温度加热至熔融渣的熔点 以上，那么可抑制对熔融渣温度计附着的风险。由此，在本实施例中，如图1所示，通过测定出渣开口部4的正下方附近温度的温 度计12来测定出渣开口部4的正下方附近的温度，基于以该温度计12测定的温度的检测 值，计算与控制装置200中的设定温度的偏差，演算对应于该偏差温度的生成气体量的同 时，演算出使该生成气体量燃烧所必需的氧气量，输出各指令信号，从而操作生成气体的流 量调整部36，来控制从生成气体喷嘴9向淬火部5内供给的最小必要限度的生成气体量，并 且操作含氧气体喷嘴供给用的流量调整部37的开度，从而控制从含氧气体喷嘴10向淬火 部5内供给的氧气量，使所述生成气体适宜地燃烧。S卩，通过控制装置200来控制从生成气体喷嘴9向淬火部5内供给的最小必要限 度的生成气体量，使用所述温度计12测定的出渣开口部4的正下方附近的温度保持为所希 望的温度，同时，通过控制从含氧气体喷嘴10向淬火部5内供给的氧气量，而使所述生成气 体燃烧，将出渣开口部4的正下方附近的气体温度加热到熔融渣的熔点以上。由所述温度计12进行的出渣部开口部4的正下方附近的温度监视为，监视出渣开 口部4的下端面的熔融渣进行冷却·固化的风险，通过控制装置200来操作生成气体的流 量调整部36的开度，从而将从生成气体喷嘴9向淬火部5内供给并使其燃烧的生成气体的 流量调节为最小必要限度，同时，操作含氧气体喷嘴供给用的流量调整部37的开度，调节 使生成气体燃烧所必需的从含氧气体喷嘴10向淬火部5内供给的氧气量，从而适宜地燃 烧所述生成气体，加热出渣开口部4的正下方附近的气体温度为熔融渣的熔点以上。
在本实施例中，对在生成气体喷嘴9的正上方相对地设置2只温度计12的情况进 行了说明，但是设置的温度计的数量越多越好。对于淬火部5的壁面附近的气体温度可通过设置测定生成气体喷嘴9的正下方位 置的壁面附近温度的温度计13、和/或测定含氧气体喷嘴10的正下方位置的壁面附近温度 的温度计14来进行测量。这些为保护淬火部5的壁面的温度计。而且，从出渣开口部4流入淬火部5的生成气体的流动101的扩散状况通过所述 温度计13和/或温度计14来进行监视。从生成气体喷嘴9和含氧气体喷嘴10向淬火部5内分别投入生成气体和含氧气 体时，需要避免淬火部5的壁面和上述生成气体喷嘴9以及含氧气体喷嘴10的烧损风险。 由此，可通过使用生成气体喷嘴9的正下方的壁面附近的温度计13、和含氧气体喷嘴10的 正下方的壁面附近的温度计14来监视温度。对于温度计13及温度计14的任一种温度计都相对地各自设置2处以上，来监视 生成气体喷嘴9和含氧气体喷嘴10以及壁面附近的气体温度。接着，使用图2，对在图1所示的本实施例的气化炉1的淬火部5的壁面上分别设 置了 1根生成气体喷嘴9和含氧气体喷嘴10的气化炉1的出渣部开口部4进行加热时、从 出渣部3附近向淬火部5内的气体流动进行说明。气化部2内产生的生成气体的流动102的一部分，在出渣部3的顶面附近不进行 反转，而流入出渣开口部4。其为流入淬火部5的生成气体的流动101，为下降的回旋流。对于形成流入淬火部5的生成气体的流动101的生成气体量而言，虽然受到出渣 开口部4的形状、气化部2内的气体流速等的影响，但是到达全体生成气体量的几％以上。 在本实施例中，对出渣部开口部4的形状为椭圆的情况进行说明。如图2所示，对于从气化部2流入淬火部5内的生成气体的流动101而言，在淬火 部5内一边扩散一边衰减，成为在淬火部5进行反转的生成气体的流动104，集中在淬火部 5的中心部，即出渣开口部4的正下方。这是由于，在气化部2中产生的生成气体的流动102形成回旋流，气化部2的轴心 侧成为负压。由此，在气化部2产生的生成气体以及淬火部5内的气体，全都沿着气化部2 的轴心上升，从气化炉1排出而流下到下游侧的机器中。因此，如果在出渣开口部4的正下方供给含氧气的气体，那么由于与在淬火部5进 行反转的生成气体的流动104进行混合·燃烧，因此可加热出渣开口部4的正下方。对于 气化炉1的运行成本的下降以及出渣部3的耐火材料、淬火部5的壁面的长寿命化而言，出 渣开口部4的正下方的局部性加热是有效的。在此情况下，使在淬火部5反转的生成气体的流动104与从含氧气体喷嘴10投入 于淬火部5内的含氧气体的流动106缓慢混合的流动，是好的。通过从含氧气体喷嘴10投 入于淬火部5内的含氧气体的流动106，来抑制在淬火部5反转的生成气体的流动104的扩 散，并且通过使双方缓慢混合，而不形成高温火焰，从而可保护出渣部3的耐火材料。用于形成上述流动的方法之一为，使用在淬火部5的壁面设置的1根含氧气体喷 嘴10，在淬火部5内由从该含氧气体喷嘴10投入的含氧气体的流动106而形成上升旋涡。此处，需要进一步加热出渣开口部4时，将生成气体从供给在气化部2生成的生成 气体一部分的生成气体喷嘴9补充到出渣开口部4的正下方，增加含氧气体的量而使其燃烧。而且，为了监视出渣开口部4处的渣流下状况，以及调整投入到上述的淬火部5的 气体量，设置测定出渣开口部4的正下方附近温度的温度计12，来监视出渣开口部4的正 下方附近的温度，根据所述温度计12检测的温度，通过控制装置200来调节从生成气体喷 嘴9供给的生成气体的流量，同时，调节使该生成气体燃烧所必需的从含氧气体喷嘴10向 淬火部5内供给的氧气量，从而适宜地燃烧所述生成气体，由此即使在气化部2中气化的煤 炭的特性发生变化，也可将从生成气体喷嘴9及含氧气体喷嘴10投入到淬火部5的生成气 体量及含氧气体量抑制到最小必要限度。如上说明的那样，根据本实施例，提供一种配置有气化部、出渣部和淬火部的气化 炉，其中，该气化部将从燃烧嘴供给的煤炭中的可燃部分进行气化而使煤炭中的灰分进行 熔渣化，出渣部设置在气化部的底部且在其中央部具有使熔融渣流下的开口部，淬火部在 出渣部的正下方，就所述气化炉而言，在接近出渣部的淬火部的位置设置将在气化部产生 的生成气体的一部分向该淬火部内供给的生成气体喷嘴，在比该生成气体喷嘴更下方的位 置设置向所述淬火部内供给含氧气体的含氧气体喷嘴，通过这样构成的气化炉，节能地进 行以防止因熔融渣的固化而导致的出渣开口部闭塞为目的的出渣开口部的加热，从而可高 地维持气化炉的效率。另外，如以上说明的那样，根据本实施例可实现节能地进行以防止因熔融渣的固 化而导致的出渣开口部闭塞为目的的出渣开口部的加热，从而可高地维持气化炉的效率的 气化炉、气化发电设备、气化炉的运转方法、以及气化发电设备的运转方法。另外，以上说明的实施例中，将含氧气体喷嘴10设置在比生成气体喷嘴9的更下 方，但是也可将含氧气体喷嘴10设置在生成气体喷嘴9的上方，或者设置在相同的高度。通 过在接近出渣部的淬火部位置设置将在气化部产生的生成气体的一部分向该淬火部内供 给的生成气体喷嘴，并在接近出渣部的淬火部位置设置供给含氧气体的含氧气体喷嘴，从 而节能地进行以防止因熔融渣的固化而导致的出渣开口部闭塞为目的的出渣开口部的加 热，可高地维持气化炉的效率。实施例2使用图3和图4来说明作为本发明第2实施例的气化炉。本发明的第2实施例的气化炉，由于与图1和图2所示的第1实施例的气化炉为 基本相同的构成，因而省略对双方共同的结构的说明，下述仅对不同的结构进行说明。图3为显示作为本发明第2实施例的气化炉的概略结构的剖视图，与第1实施例 的气化炉同样地，在所述气化部2的内部通过从上段燃烧嘴7和下段燃烧嘴8投入的煤炭 中的可燃部分与氧气的燃烧反应而进行气化，产生以CO以及H2为主成分的生成气体102。对于在气化部2内产生的生成气体的流动102而言，在气化部2的内壁面附近一 边旋转一边下降，在设置于气化部2下部的出渣部3处反转而成为上升流，在气化部2内沿 着其轴心部上升。另外，生成气体的一部分从设置于气化部2下部的出渣部3的中央部所 形成的出渣开口部4下降，成为流入淬火部5内的生成气体的流动101。另一方面，对于在所述气化部2内部的煤炭中的灰分(不燃物)而言，受到在气化 部2内形成的回旋流所产生的离心力，而移动至气化部2的内壁面侧。就该灰分而言，暴露 于由煤炭和氧气的燃烧反应所形成的高温火焰，而进行熔融，成为熔融渣而附着在气化部2的内壁面。然后，该熔融渣从气化部2的内壁面流下，通过出渣部3的顶面而从形成在出渣部 3中央部的出渣开口部4流下到淬火部5，然后落入设置在淬火部5下方的渣冷却水槽6中， 在冷却水作用下进行急速冷却，作为非晶质(玻璃状)的水碎炉渣而进行回收。在气化炉 1设置的淬火部5的作用为，连接熔融渣的熔点以上的高温的气化部2和出渣开口部4、与 低温的渣冷却水槽6的缓冲空间，将从出渣开口部4流下的熔融渣导入渣冷却水槽6中。因此，淬火部5的上部，特别是，出渣开口部4的正下方附近的气体温度需要保温 至熔融渣的熔点以上。这是由于，一旦熔融渣冷却而进行固化，那么在固化了的熔融渣的作 用下出渣开口部4闭塞，变得无法将熔融渣从气化炉1排出到体系外，使得不得不停止气化 炉1的运转。淬火部5的上部因来自气化部2的辐射热、流入淬火部5的生成气体的流动101 及从出渣开口部4流下的熔融渣所携带的热，成为高温场所。在熔融渣的熔点高时，需要进一步加热应将出渣开口部4的正下方附近的气体温 度保温至熔融渣熔点以上的出渣开口部4的正下方附近。加热出渣开口部4的正下方附近的最简便的运转方法为，在淬火部5的壁面设置 作为气化炉1的启动 停止时的助燃用的启动燃烧嘴11，通过该启动燃烧嘴11使燃料进行 燃烧，加热出渣开口部4的正下方附近。启动燃烧嘴11为，在气化炉1的启动时加热气化部2内，另外在气化炉1的停止 时，用于使熔融渣从气化部2流下而加热气化部2内的燃烧嘴。—般而言，启动燃烧嘴11的燃料为轻油等。由此，可与气化炉1独立的运用。另一方面，需要兼顾气化炉1的运行成本下降和能量效率提高。由此，除了气化炉 1的启动·停止、以及非常时期以外，需要在不使用启动燃烧嘴11的轻油等助燃燃料下将 出渣开口部4的正下方附近进行加热。这里，对于稳定运转时的出渣开口部4的正下方附近的加热而言，将气化炉1的气 化部2所产生的生成气体的一部分作为燃料向淬火部5内供给而燃烧，来代替用启动燃烧 嘴11而使轻油燃烧，从而加热出渣开口部4。在本实施例中，作为将在气化部2产生的生成气体的一部分向淬火部5内供给的 供给手段，在为启动燃烧嘴11上部位置的淬火部5的壁面设置生成气体喷嘴9。进一步，在启动燃烧嘴11的上部、且在为生成气体喷嘴9的下部位置的淬火部5 的壁面设置含氧气体喷嘴10，该含氧气体喷嘴10供给用于使从所述生成气体喷嘴9供给的 生成气体在淬火部5内燃烧所必需的含氧气体。对于向所述生成气体喷嘴9供给的在气化部2产生的生成气体而言，按照如下方 式来构成在后述的第7实施例的气化发电设备中，用脱硫装置18将在气化部2生成且从 气化炉1的上部排出的生成气体19进行分流，作为生成气体喷嘴供给用的生成气体四而 供给于该生成气体喷嘴9。在本实施例中，设置控制从生成气体喷嘴9供给的生成气体量的控制装置200，按 照如下方式进行控制为了防止因熔融渣的固化而导致的出渣开口部4的闭塞，而从生成 气体喷嘴9向淬火部5内供给，使其燃烧，将加热出渣开口部4至所希望温度的生成气体的 供给量始终控制为适当的流量。
S卩，在淬火部5的壁面从上往下按顺序地设置测定出渣开口部4正下方附近温度 的温度计12、测定生成气体喷嘴9正下方的壁面附近温度的温度计13、测定含氧气体喷嘴 10正下方的壁面附近温度的温度计14，由此将它们各自测量的温度检测值输入到控制装 置200。就设置温度计12的场所而言为出渣部开口部4的正下方附近，例如，设置在出渣部 正下方且不突出于开口部的位置的淬火部。然后，计算出由测定出渣开口部4正下方附近温度的温度计12所检测的温度检测 值，与在所述控制装置200中预先设定的对应于可防止熔融渣的固化的出渣开口部4温度 的下限的设定温度之间的温度偏差，基于该计算的温度偏差而分别演算出成为应从生成气 体喷嘴9向淬火部5供给的生成气体流量的指令信号，以及成为使该生成气体燃烧所必需 的、应从含氧气体喷嘴10向淬火部5供给的氧气流量的指令信号，输出作为操作流量调整 部36、流量调整部37和氮气的流量调整部38各开度的指令信号，其中，流量调整部36设 置在所述生成气体喷嘴9的上游，流量调整部37用于调节含氧气体的流量而设置在所述含 氧气体喷嘴10的上游。其结果，通过将始终是最小流量的生成气体从所述生成气体喷嘴9供给于淬火部 5，并供给使该生成气体燃烧所必须的含氧气体，从而使所述生成气体燃烧，可以将出渣开 口部4加热至煤炭灰熔点以上的所希望的温度，因此可防止熔融渣固化而闭塞出渣开口部 4。另外，将温度计13、14用于熔损防止的监视用途。从生成气体喷嘴9投入到淬火部5的生成气体的供给量越少，则气化炉1的能量 效率就变得越好。由此，优选在出渣部3的正下方的位置配设设置于淬火部5的壁面的生 成气体喷嘴9，使生成气体向出渣开口部4的正下方供给而燃烧，加热出渣开口部4正下方 附近。含氧气体从在比生成气体喷嘴9更下方位置、且比启动燃烧嘴11更上方的位置的 淬火部5的壁面设置的含氧气体喷嘴10向淬火部5内供给，所述含氧气体为使从生成气体 喷嘴9供给于淬火部5的生成气体、以及作为来自气化部2的生成气体的流动101从出渣 开口部4下降而流入淬火部5内的生成气体分别燃烧所必需的含氧气体。另外，为了监视淬火部5内的温度，从上往下顺次地，在淬火部5的壁面分别对应 地设置2只测定出渣开口部4的正下方附近温度的温度计12、测定生成气体喷嘴9的正 下方的壁面附近温度的温度计13、测定含氧气体喷嘴10的正下方的壁面附近温度的温度 计14。在本实施例的气化炉1中，通过采用上述的结构，可使生成气体喷嘴9和含氧气体 喷嘴10的各喷嘴的口径比启动燃烧嘴11的口径小，可在接近出渣部3的高度的位置设置 所述生成气体喷嘴9和含氧气体喷嘴10。如果从接近出渣部3的位置能供给生成气体和含氧气体，那么相比于使用启动燃 烧嘴11的情况而言，可使高温火焰接近于出渣开口部4。由此，可通过少的燃料将出渣开口 部4高温化。即使在用含氧气体喷嘴10的氧气、与来自气化部2的从出渣开口部4下降而流入 淬火部5内的生成气体的流动101来加热出渣开口部4的情况下，也最好使含氧气体喷嘴 10接近于出渣部3。这是由于，如果在接近出渣部的位置供给氧气，那么在出渣开口部4的正下方与流入淬火部5内的生成气体的流动101混合并燃烧。这是由于淬火部5的壁面为水冷却膜结构(交替地焊接冷却水管和膜板 (membrane bar)(金属板)的冷却壁面的结构)。为了使喷嘴、燃烧嘴的插入口迂回地配设 冷却水管，需要在喷嘴、燃烧嘴的插入口的位置将冷却水管弯曲而配设，但是与此相对，如 果可以以小径地形成喷嘴、燃烧嘴的口径，那么水管的弯曲量变得更小，便可使生成气体喷 嘴9和含氧气体喷嘴10比启动燃烧嘴11更接近出渣部3而配设。接着，使用图3和图4进一步详细地说明如下的出渣开口部4的加热方法使在气 化炉1的气化部2中熔融了的熔融渣不会在出渣开口部4冷却·固化，而从出渣开口部4 稳定地流下到淬火部5以及设置在该淬火部5下方的渣冷却水槽6。图4为，在显示有图3所示的本实施例的气化炉1的出渣部3附近的部分放大图 中，示意性地加入气体的流动状况的说明图。在图4中，在气化炉1的淬火部5的壁面上，从上往下顺次地设置生成气体喷嘴9、 含氧气体喷嘴10和启动燃烧嘴11。含氧气体喷嘴10设置在生成气体喷嘴9正下方的位 置，抑制在出渣开口部4的正下方存在的生成气体向淬火部5的下方的扩散。监视淬火部5内的温度的场所为，出渣开口部4的正下方附近和淬火部5的壁面 附近。测定出渣部开口部4的正下方附近温度的温度计12，监视来自出渣开口部4的熔融 渣的流下状况。这是由于，即使在出渣开口部4内设置温度计，也有可能会因不断流下的熔 融渣的附着而导致难以正确地测量气体温度、以及温度计破损。与此相对，如果能将出渣开口部4的正下方附近的气体温度加热至熔融渣的熔点 以上，那么可抑制对熔融渣温度计附着的风险。由此，在本实施例中，如图3所示，通过测定出渣开口部4的正下方附近温度的温 度计12来测定出渣开口部4的正下方附近的温度，基于以该温度计12测定的温度的检测 值，计算与控制装置200中的设定温度的偏差，演算对应于该偏差温度的生成气体量的同 时，演算出使该生成气体量燃烧所必需的氧气量，输出各指令信号，从而操作生成气体的 流量调整部36，来控制从生成气体喷嘴9向淬火部5内供给的最小必要限度的生成气体量， 并且操作含氧气体喷嘴供给用的流量调整部37的开度，从而控制从含氧气体喷嘴10向淬 火部5内供给的氧气量，使所述生成气体适宜地燃烧。S卩，通过控制装置200来控制从生成气体喷嘴9向淬火部5内供给的最小必要限 度的生成气体量，使用所述温度计12测定的出渣开口部4的正下方附近的温度保持为所希 望的温度，同时，通过控制从含氧气体喷嘴10向淬火部5内供给的氧气量，而使所述生成气 体燃烧，将出渣开口部4的正下方附近的气体温度加热到熔融渣的熔点以上。由所述温度计12进行的出渣部开口部4的正下方附近的温度监视为，监视出渣开 口部4的下端面的熔融渣进行冷却·固化的风险，通过控制装置200来操作生成气体的流 量调整部36的开度，从而将从生成气体喷嘴9向淬火部5内供给并使其燃烧的生成气体的 流量调节为最小必要限度，同时，操作含氧气体喷嘴供给用的流量调整部37的开度，调节 使生成气体燃烧所必需的从含氧气体喷嘴10向淬火部5内供给的氧气量，从而适宜地燃烧 所述生成气体，加热出渣开口部4的正下方附近的气体温度为熔融渣的熔点以上。在本实施例中，对在生成气体喷嘴9的正上方相对地设置2只温度计12的情况进 行了说明，但是设置的温度计的数量越多越好。
就淬火部5的壁面附近的气体温度而言，通过设置测定位于启动燃烧嘴11的上部 侧位置的生成气体喷嘴9的正下方的壁面附近温度的温度计13、和/或测定含氧气体喷嘴 10的正下方的壁面附近温度的温度计14，从而进行测量。这些为，监视启动燃烧嘴11的火 焰碰撞，保护淬火部5的壁面的温度计。不使用启动燃烧嘴11的情况下，通过所述温度计13和/或温度计14来监视从出 渣开口部4流入淬火部5的生成气体的流动101的扩散状况。从生成气体喷嘴9和含氧气体喷嘴10向淬火部5内分别投入生成气体和含氧气 体时，需要避免淬火部5的壁面和上述生成气体喷嘴9以及含氧气体喷嘴10的烧损风险。 由此，可通过使用生成气体喷嘴9的正下方的壁面附近的温度计13、和含氧气体喷嘴10的 正下方的壁面附近的温度计14来监视温度。对于温度计13及温度计14的任一种温度计都相对地各自设置2处以上，来监视 生成气体喷嘴9和含氧气体喷嘴10以及壁面附近的气体温度。接着，使用图4，对在图3所示的本实施例的气化炉1的淬火部5的壁面分别设置 了 1根生成气体喷嘴9和含氧气体喷嘴10的气化炉1的出渣部开口部4进行加热时、从出 渣部3附近向淬火部5内的气体流动进行说明。气化部2内产生的生成气体的流动102的一部分，在出渣部3的顶面附近不进行 反转，而流入出渣开口部4。其为流入淬火部5的生成气体的流动101，为下降的回旋流。对于形成流入淬火部5的生成气体的流动101的生成气体量而言，虽然受到出渣 开口部4的形状、气化部2内的气体流速等的影响，但是到达全体生成气体量的几％以上。 在本实施例中，对出渣部开口部4的形状为椭圆的情况进行说明。如图4所示，对于从气化部2流入淬火部5内的生成气体的流动101而言，在淬火 部5内一边扩散一边衰减，成为在淬火部5进行反转的生成气体的流动104，集中在淬火部 5的中心部，即出渣开口部4的正下方。这是由于，在气化部2中产生的生成气体的流动102形成回旋流，气化部2的轴心 侧成为负压。由此，在气化部2产生的生成气体以及淬火部5内的气体，全都沿着气化部2 的轴心上升，从气化炉1排出而流下到下游侧的机器中。因此，如果在出渣开口部4的正下方供给含氧气的气体，那么由于与在淬火部5进 行反转的生成气体的流动104进行混合·燃烧，因此可加热出渣开口部4的正下方。对于 气化炉1的运行成本的下降以及出渣部3的耐火材料、淬火部5的壁面的长寿命化而言，出 渣开口部4的正下方的局部性加热是有效的。在此情况下，使在淬火部5反转的生成气体的流动104与从含氧气体喷嘴10投入 于淬火部5内的含氧气体的流动106缓慢混合的流动，是好的。通过从含氧气体喷嘴10投 入于淬火部5内的含氧气体的流动106，来抑制在淬火部5反转的生成气体的流动104的扩 散，并且通过使双方缓慢混合，而不形成高温火焰，从而可保护出渣部3的耐火材料。用于形成上述流动的方法之一为，使用在淬火部5的壁面设置的1根含氧气体喷 嘴10，在淬火部5内由从该含氧气体喷嘴10投入的含氧气体的流动106而形成上升旋涡。此处，需要进一步加热出渣开口部4时，将生成气体从供给在气化部2生成的生成 气体一部分的生成气体喷嘴9补充到出渣开口部4的正下方，增加含氧气体的量而使其燃
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而且，为了监视出渣开口部4处的渣流下状况，以及调整投入到上述的淬火部5的 气体量，设置测定出渣开口部4的正下方附近温度的温度计12，来监视出渣开口部4的正 下方附近的温度，根据所述温度计12检测的温度，通过控制装置200来调节从生成气体喷 嘴9供给的生成气体的流量，同时，调节使该生成气体燃烧所必需的从含氧气体喷嘴10向 淬火部5内供给的氧气量，从而适宜地燃烧所述生成气体，由此即使在气化部2中气化的煤 炭的特性发生变化，也可将从生成气体喷嘴9及含氧气体喷嘴10投入到淬火部5的生成气 体量及含氧气体量抑制到最小必要限度。对于图3和图4所示的本实施例的气化炉1而言，在配置有气化部、出渣部和淬火 部的气化炉中，在接近出渣部的淬火部的位置设置将气化部产生的生成气体的一部分向该 淬火部内供给的生成气体喷嘴，在比该生成气体喷嘴更下方的位置设置向所述淬火部内供 给含氧气体的含氧气体喷嘴，在比含氧气体喷嘴更下方的淬火部位置设置使助燃用的燃料 进行燃烧的启动燃烧嘴，其中，该气化部将从燃烧嘴供给的煤炭中的可燃部分进行气化而 使煤炭中的灰分进行熔渣化，出渣部设置在气化部的底部且在其中央部具有使熔融渣流下 的开口部，淬火部在出渣部的正下方，通过这样构成的气化炉，即使在设置作为气化炉1的 启动 停止时的助燃用启动燃烧嘴的情况下，也与第1实施例的气化炉1时同样地，节能地 进行以防止因熔融渣的固化而导致的出渣开口部闭塞为目的的出渣开口部的加热，可高地 维持气化炉的效率。另外，以上说明的实施例中，将含氧气体喷嘴10设置在比生成气体喷嘴9的更下 方，但是也可将含氧气体喷嘴10设置在生成气体喷嘴9的上方，或者设置在相同的高度。通 过在接近出渣部的淬火部位置设置将气化部产生的生成气体的一部分向该淬火部内供给 的生成气体喷嘴，并在接近出渣部的淬火部位置设置供给含氧气体的含氧气体喷嘴，从而 节能地进行以防止因熔融渣的固化而导致的出渣开口部闭塞为目的的出渣开口部的加热， 可高地维持气化炉的效率。如以上说明的那样，根据本实施例可实现节能地进行以防止因熔融渣的固化而导 致的出渣开口部闭塞为目的的出渣开口部的加热，可高地维持气化炉的效率气的化炉，气 化发电设备，气化炉的运转方法，以及气化发电设备的运转方法。实施例3接着，使用图5至图8来说明，作为本发明的第3实施例的气化炉。本发明的第3实施例的气化炉，由于与图1和图2所示的第1实施例的气化炉为 基本相同的构成，因而省略对双方共同的结构的说明，下述仅对不同的结构进行说明。本发明的第3实施例的气化炉为，对于稳定运转中的气化炉1的出渣部的加热，在 淬火部5的壁面相对地各设置2只地含氧气体喷嘴、以及供给气化炉产生的生成气体的一 部分的生成气体喷嘴9的气化炉。另外，此处，以2根的例子进行了说明，但是可以实施实 施例4的4根的例子或其它更多根。图5为显示作为本发明的第3实施例的气化炉的概略结构的剖视图，如图5所示， 本实施例的气化炉1为，在淬火部5的壁面相对地设置各2根生成气体喷嘴9、含氧气体喷 嘴10、以及启动燃烧嘴11的结构。S卩，与图1所示的第1实施例的气化炉1不同的是，设置 于淬火部5的各喷嘴的根数分别从1根变更为2根。图6为，在显示图5所示的气化炉1的出渣部3附近的部分放大图中，示意性地加入气体的流动状况的说明图。在图6中，对于本实施例的气化炉1中配置的出渣开口部4的形状而言，不仅适合 为第1实施例的气化炉1中说明的椭圆形状，而且适合为矩形、椭圆形、菱形的顶点部分成 为圆弧状的形状等扁平的形状。这是由于，可抑制流入淬火部5内的生成气体的流动101的扩散，在出渣开口部4 的正下方将生成气体滞流。在出渣开口部4为扁平时，流入淬火部5内的生成气体的流动101的旋转(周方 向)成分与出渣开口部4的长轴方向侧的壁面相冲撞，从而衰减。接着，使用图6，对在图5所示的本实施例的气化炉1的淬火部5的壁面上分别设 置了 1根生成气体喷嘴9和含氧气体喷嘴10的气化炉1的出渣部开口部4进行加热时、从 出渣部3附近向淬火部5内的气体流动进行说明。在出渣开口部4的正下方，供给来自含氧气体喷嘴10的含氧气的气体，与在淬火 部5内反转的生成气体的流动104进行混合·燃烧。为了保护出渣部3的耐火材料，通过 投入于淬火部5的含氧气体的流动106，来控制在淬火部5反转的生成气体的流动104的扩 散，并且使双方缓慢混合，从而在出渣开口部4的正下方，形成不会形成高温火焰的流动。由此，本实施例的气化炉1在出渣开口部4的正下方，水平地相对地设置2根含氧 气体喷嘴10。由它们左右的从含氧气体喷嘴10投入到淬火部5内的含氧气体的流动106， 在出渣开口部4的正下方冲撞而衰减，与沿着淬火部5上升的燃烧气体的流动107 —起，慢 慢上升。此处，上升的氧气与生成气体进行混合而燃烧，成为沿着淬火部5上升的燃烧气 体的流动107。在进一步加热出渣开口部4时，在出渣开口部4的正下方，从配设于含氧气体喷嘴 10上方的位置的生成气体喷嘴9，向出渣开口部4的正下方补充成为燃料的生成气体，使其 燃烧，进行加热。从含氧气体喷嘴10投入从生成气体喷嘴9供给的上述生成气体燃烧所必
需的氧气。接着，使用图7，说明有关第3实施例的气化炉1的淬火部5所配置的生成气体喷 嘴9的设置高度剖面上的流动状态。在图7中，从2根相对的生成气体喷嘴9喷出的生成气体，作为对向喷流而向淬火 部5内供给，就投入于淬火部5内的生成气体的流动105而言，以直进流方式到达出渣开口 部4的正下方，相互冲撞。此处，从2根相对的生成气体喷嘴9投入到淬火部5的对向喷流的生成气体的流 动105进行衰减，通过冲撞而变为生成气体的流动108，该流动108为从流动105向变更了 约90度流动方向的壁面方向扩散而成的流动108。通过对向喷流的生成气体的流动105的冲撞而向壁面方向扩散的生成气体的流 动108形成旋涡流动，作为在淬火部5内扩散的生成气体的流动109，在出渣开口部4的正 下方循环，朝向出渣开口部4上升。通过以上的流动状态，生成气体容易滞留在出渣开口部4的正下方，与从淬火部5 的下方上升的氧气进行混合 燃烧，从而对出渣开口部4的正下方附近进行局部性地加热。接着，使用图8，说明第3实施例的气化炉1的淬火部5所配置的含氧气体喷嘴10的设置高度剖面上的流动状态。在图8中，将来自2根相对的含氧气体喷嘴10的含氧气体，作为对向喷流向供给 到淬火部5内，投入到淬火部5内的含氧气体的流动106，以直进流方式到达出渣开口部4 的正下方，相互冲撞。此处，从2根相对的含氧气体喷嘴10投入到淬火部5的对向喷流的含氧气体的流 动106进行衰减，通过冲撞而变为生成气体的流动110，该流动110为从流动106向变更了 约90度流动方向的壁面方向扩散而成的流动110。通过对向喷流的含氧气体的流动106的冲撞而向壁面方向扩散的含氧气体的流 动110形成旋涡流动，作为在淬火部5内扩散的含氧气体的流动111，一边在出渣开口部4 的正下方循环，一边朝向出渣开口部4上升。此处，在淬火部内扩散的含氧气体的流动111同时具有，抑制由冲撞而向侧壁方 向扩散的生成气体的流动108、以及在淬火部内扩散的生成气体的流动109，向淬火部5的 下方扩散的功能。由此，如图4也显示的那样，需要将含氧气体喷嘴10设置在比生成气体 喷嘴9更下方的位置。对于图5所示的本实施例的气化炉1而言，与图1所示的第1实施例的气化炉1 的情况同样地，为了监视出渣开口部4处的熔融渣的流下状况、以及调整投入到淬火部5的 生成气体量及含氧气体量，通过设置在出渣开口部4的正下方附近的温度计12测定出渣开 口部4的正下方附近的温度，从而进行监视，根据所述温度计12给出的温度，通过控制装置 200将从生成气体喷嘴9供给的生成气体的流量、以及用于使该生成气体燃烧所必需的从 含氧气体喷嘴10投入的含氧气体量进行调节而供给，从而使所述生成气体适宜地燃烧，由 此，可以将出渣开口部4处的熔融渣加热至所希望的温度，防止由温度下降而导致的固化 于未然。其结果，即使气化部2气化的煤炭的特性发生变化，加热出渣开口部4而防止熔融 渣的固化，将从生成气体喷嘴9及含氧气体喷嘴10投入于淬火部5的生成气体量及含氧气 体量抑制至最小必要限度。另外，可以通过在生成气体喷嘴9的正下方的淬火部5的壁面设置的温度计13、和 在含氧气体喷嘴10的正下方的淬火部5的壁面设置的温度计14，监视淬火部5的壁面和所 述各喷嘴的气体温度。这是为了，设想生成气体和氧气向淬火部5的壁面附近扩散时，防止淬火部5的壁 面、生成气体喷嘴9、含氧气体喷嘴10的损伤。以上说明的那样，根据本实施例，可实现节能地进行以防止因熔融渣的固化而导 致的出渣开口部闭塞为目的的出渣开口部的加热，可高地维持气化炉的效率的气化炉、气 化发电设备、气化炉的运转方法、以及气化发电设备的运转方法。实施例4接着，使用图9和图10，说明有关作为本发明的第4实施例的气化炉。由于本发明的第4实施例的气化炉与图5至图8所示的第3实施例的气化炉的基 本构成相同，因而省略对双方共同的结构的说明，下述仅对不同的结构进行说明。如图9所示，本发明的第4实施例的气化炉为，分别以90度间隔，在淬火部5的壁 面各设置4根含氧气体喷嘴10、和生成气体喷嘴9的气化炉1。
另外，如图10所示，气化炉1的出渣开口部4采用使菱形的顶点部分具有圆弧状 的曲线的形状。图9为显示本发明的第4实施例的气化炉的概略结构的剖视图，就本实施例的气 化炉1而言，如图9所示，设置于出渣开口部4的正下方附近的温度计12、设置于生成气体 喷嘴9的正下方的壁面附近的温度计13、设置于含氧气体喷嘴10的正下方的壁面附近的温 度计14，也与所述各喷嘴根数对应地各设置4根。图10为，从图9所示的本发明的第4实施例的气化炉1的出渣部部3所观察的淬 火部4的俯视图，作为扁平状的一个例子出渣开口部4的形状采用菱形的顶点部分具有圆 弧状的曲线的形状。该第4实施例的气化炉1如所述第3实施例的气化炉1那样，将出渣开口部4的 形状制成扁平，有在出渣开口部4内的长轴方向侧的壁面使流入淬火部5的生成气体的流 动101的旋转成分进行冲撞而衰减的效果。对于在气化部2熔融了的熔融渣而言，与以回旋流方式流入淬火部5的生成气体 的流动101 —起，从出渣开口部4的整周流下。因此，通过将出渣开口部4制成圆弧状，可 以增加使熔融渣流下的润周长度。由此，可将沿出渣开口部4流动的熔融渣的液膜变薄，抑制局部性的渣的滞留、 出渣部3的耐火材料的熔损。接着，如果对设置于淬火部5的喷嘴配置进行说明，那么设置于淬火部5的生成气 体喷嘴9和含氧气体喷嘴10分别以90度的间隔设置4根，在出渣开口部4的短边侧、以及 长边侧的中心线上，各相对地配设2根。由此，从生成气体喷嘴9和含氧气体喷嘴10投入于淬火部5的生成气体、含氧气 体的流动，可在出渣部开口部4的正下方进行相互地确实地冲撞。即使在所述喷嘴的设置场所产生误差的的情况下，分别以90度间隔各设置4根所 述各喷嘴9、10，比各设置2根喷嘴的的情况相比，在出渣开口部4的正下方，从各喷嘴喷出 的生成气体、含氧气体的喷流更容易相互地冲撞。另外，为了通过从所述各喷嘴9、10喷出的生成气体、含氧气体的喷流，来抑制在 淬火部5内的熔融渣的飞散，对生成气体喷嘴9、含氧气体喷嘴10有极限流速。此处，如果在淬火部5内熔融渣飞散，那么成为闭塞生成气体喷嘴9、含氧气体喷 嘴10、启动燃烧嘴11的原因。如果使淬火部5的喷嘴、燃烧嘴闭塞，那么变得无法加热出渣 开口部4，由熔融渣闭塞，引发气化炉停止。因此，将投入于淬火部5的生成气体和含氧气体的流量作为参数来进行增减的情 况下，较多地设置这些生成气体喷嘴9、含氧气体喷嘴10的喷嘴根数，从而确保运转方法的
自由度。例如，在将从生成气体喷嘴9和含氧气体喷嘴10投入到淬火部5的生成气体和含 氧气体设为少量时，并且在分别相对地各设置2根所使用的生成气体喷嘴9和含氧气体喷 嘴10的情况下，如果增加生成气体和含氧气体的气体量，那么便使得相对的2根喷嘴超过 所述极限流速。因此，为了应对该极限流速，对于本实施例的气化炉1的生成气体喷嘴9和含氧气 体喷嘴10而言，使用除了相对的2根的喷嘴之外，再在与该相对的2根的喷嘴成90度的位置配设另外的相对的各2根的喷嘴，合在一起共各4根的喷嘴。由此，将从所述生成气体喷嘴9和含氧气体喷嘴10的各4根的喷嘴喷出的喷流的 流速控制在极限以下，从而可防止在淬火部5内的熔融渣飞散。对于图9所示的本实施例的气化炉1而言，与图1所示的第1实施例的气化炉1 的情况同样地，为了监视出渣开口部4处的熔融渣的流下状况、以及调整投入到淬火部5的 生成气体量及含氧气体量，通过设置在出渣开口部4的正下方附近的温度计12测定出渣开 口部4的正下方附近的温度，从而进行监视，根据所述温度计12测出的温度，通过控制装置 200将从生成气体喷嘴9供给的生成气体的流量、以及用于使该生成气体燃烧所必需的从 含氧气体喷嘴10投入的氧气量进行调节而供给，从而使所述生成气体适宜地燃烧，由此， 可以将出渣开口部4处的熔融渣加热至所希望的温度，防止由温度下降而导致的固化于未 然。以上说明的那样，根据本实施例，可实现节能地进行以防止因熔融渣的固化而导 致的出渣开口部闭塞为目的的出渣开口部的加热，可高地维持气化炉的效率的气化炉、气 化发电设备、气化炉的运转方法、以及气化发电设备的运转方法。实施例5接着，使用图11和图12来说明作为本发明的第5实施例的气化炉。由于本发明的第5实施例的气化炉与图5至图8所示的第2实施例的气化炉的基 本构成相同，因而省略对双方共同的结构的说明，在下述仅对不同的结构进行说明。如图11所示，本发明的第5实施例的气化炉1的出渣开口部4采用，成为椭圆形 的具有圆弧状的曲线的形状。图12为，在显示图11所示的气化炉1的出渣部3附近的部分放大图，示意性地加 入气体的流动状况的说明图。如图11及图12所示，如果将本实施例的气化炉1中配置的出渣开口部4的形状 制成椭圆形等扁平形，那么气化炉1的流入淬火部5的生成气体的流动101的旋转成分，与 出渣开口部4内的椭圆形的长轴方向侧的壁面相冲撞而衰减。由此，在淬火部5内的生成 气体难以扩散，容易变成在淬火部5反转的生成气体的流动104。在淬火部5反转的生成气体的流动104与从含氧气体喷嘴10供给的氧气，在出渣 开口部4的正下方进行混合·燃烧，成为沿着出渣部3而上升的燃烧气体的流动103，从而 加热出渣开口部4。在出渣开口部4处，气化部2的轴心侧因气化部2所产生的生成气体的流动102 的回旋流而变为负压，通过沿着出渣部3而上升的燃烧气体的流动103来加热。对此，出渣开口部4的气化部2的外周侧，通过一边旋转一边以流入到淬火部5的 生成气体的流动101来加热。由于该回旋流越在气化部2的外周侧越变强，因而将出渣开 口部4的椭圆形的长边制得越长，则流入淬火部5的生成气体的流动101越变强。从气化部2的壁面沿着出渣部3的顶面流下的熔融渣，与如下的回旋流相伴气化 部2所产生的生成气体的流动102的回旋流、流入淬火部5的生成气体的流动101的回旋 流。熔融渣的大部分，从椭圆形的出渣开口部4的短边侧流下。椭圆形的出渣开口部 4减轻如下的风险由沿着出渣部3而上升的燃烧气体的流动103所导致的熔融渣向气化部2上方吹。如果设想万一沿着出渣开口部4的椭圆形的短边侧而流下的熔融渣因温度的降 低而导致进行固化的情况，那么出渣开口部4的椭圆形的长边的长度缩小。对于出渣开口 部4的长边的长度的缩小而言，减弱流入淬火部5的生成气体的流动101，招致出渣开口部 4的正下方附近的温度计12的温度降低。因此，对于图11所示的本实施例的气化炉1而言，与图1所示的第1实施例的气 化炉1的情况同样地，为了监视出渣开口部4处的熔融渣的流下状况、以及调整投入到淬火 部5的生成气体量及含氧气体量，通过设置在出渣开口部4的正下方附近的温度计12测定 出渣开口部4的正下方附近的温度，从而进行监视，根据所述温度计12测出的温度，通过控 制装置200将从生成气体喷嘴9供给的生成气体的流量、以及用于使该生成气体燃烧所必 需的从含氧气体喷嘴10投入的含氧气体量进行调节而供给，从而使所述生成气体适宜地 燃烧，由此，可以将出渣开口部4处的熔融渣加热至所希望的温度，防止由温度下降而导致 的固化于未然。另外，在本实施例的气化炉1，通过在出渣开口部4的正下方附近的淬火部5的壁 面设置的温度计12进行温度监视，从而可监视熔融渣的流下状况。另外，通过在生成气体 喷嘴9的正下方的淬火部5的壁面设置的温度计13、在含氧气体喷嘴10的正下方的淬火 部5的壁面设置的温度计14进行的温度监视，从而也可试图对淬火部5的壁面以及生成 气体喷嘴9、含氧气体喷嘴10的保护。最后，作为表示本发明效果的一个例子，图13显示如下试验结果在将出渣开口 部4制成椭圆形的气化部1的气化试验中，从含氧气体喷嘴10或启动燃烧嘴11向淬火部 5供给含氧气体，用出渣开口部4的正下方附近的温度计12来监视熔融渣的流下状况。本图为，使用灰熔融流点(melting flow point)为1420°C、燃料比为1. 2的煤炭， 向淬火部5仅投入含氧气体的气化试验结果。首先，将氧气70Nm3/h、氧气浓度25%的含氧 气体从启动燃烧嘴11投入到淬火部5的条件，设为基准条件。将在该条件下测定的、出渣 开口部4的正下方附近的温度计12的气体温度设为基准温度。接着，对于将提高至氧气浓 度40 %的含氧气体从含氧气体喷嘴10投入到淬火部5的条件，显示以上述的气体温度距离 基准温度的增量。即使在基准条件下，用出渣开口部4的正下方附近的温度计12测量的气体温度显 示接近灰熔点的温度，也确认出熔融渣的稳定流下。另外，对于将含氧气体从含氧气体喷嘴 10投入到淬火部5的条件，用出渣开口部4的正下方附近的温度计12测量的气体温度比基 准温度上升最高100°c以上，熔融渣也与基准条件同样地稳定地流下。因此，通过采用本发明所示的温度测量方法，一边监视熔融渣的流下状况，一边对 淬火部5的加热条件进行调整的气化运转成为可能。另外，关于含氧气体投入到淬火部5 的位置，确认出如果为接近出渣开口部4的含氧气体喷嘴10，有利于出渣开口部4的正下方 附近的气体温度的加热。含氧气体喷嘴10与结构复杂的启动燃烧嘴11不同，可以为容易冷却的单管喷嘴 结构。因此，也可实现进一步增加氧气量及氧气浓度的运转。另外，在用出渣开口部4的正 下方附近的温度计12测量的气体温度显著下降的情况下，可由生成气体喷嘴9投入生成气 体。
如以上说明的那样，根据本实施例，可实现节能地进行以防止因熔融渣的固化而 导致的出渣开口部闭塞为目的的出渣开口部的加热，可高地维持气化炉的效率的气化炉、 气化发电设备、气化炉的运转方法、以及气化发电设备的运转方法。就本实施例而言，对于 需要出渣开口部的高温化、高熔点的炭种类的气化运转是特别有效的。实施例6接着，使用图14和图15来说明作为本发明的第6实施例的气化炉。由于本发明的第6实施例的气化炉与图1和图2所示的第1实施例的气化炉的基 本构成相同，因而省略双方共同的结构的说明，在下述仅对不同的结构进行说明。图14所示的本发明的第6实施例的气化炉1为如下结构的气化炉1 将设置在淬 火部5的壁面的启动燃烧嘴11的位置设置在与含氧气体喷嘴10相同的高度、且从对应配 置的含氧气体喷嘴10偏离了 90度的位置。在本实施例的气化炉1中，将启动燃烧嘴11配置于与含氧气体喷嘴10相同的高 度位置的理由在于，降低因从出渣开口部4流下的熔融渣的飞散·附着而导致的启动燃烧 嘴11的喷出口的闭塞的风险。启动燃烧嘴11从出渣部越向下方远离，则因飞散渣附着而 导致的燃烧嘴前端闭塞的风险就越高。如果能将最下部的启动燃烧嘴向上方移动，那么就 可减轻该风险。相反地，如果启动燃烧嘴11的设置高度越低(远离出渣开口部4的底面)，那么从 出渣开口部4流下的熔融渣越容易附着于启动燃烧嘴11。因此，从保护启动燃烧嘴11的观 点考虑，如果能将其设置高度变更为与上方的含氧气体喷嘴10相同高度的位置，则是优选 的。在气化炉1的稳定运转中，启动燃烧嘴11不用于出渣开口部4的加热，而为供给 用于保护启动燃烧嘴11本身的清洁用氮气的程度。因此，启动燃烧嘴11的设置高度即使 变更为与含氧气体喷嘴10相同高度的位置，对淬火部5内的流动所带来的影响也小。另外，如果将2根启动燃烧嘴11，按照与含氧气体喷嘴10相同的设置高度，且偏离 了含氧气体喷嘴的设置位置90度的位置的方式，相互相对地设置于淬火部5的壁面，那么 启动燃烧嘴11的用途变广。S卩，气化炉1的稳定运转中也可进行不仅从含氧气体喷嘴10，而且也从启动燃烧 嘴11供给含氧气体的运用。由此，可以低流速地将更多的含氧气体量向淬火部5内供给。如果设想以上结构的气化炉1的运用，那么对于测定出渣开口部4的正下方附近 温度的温度计12而言，除了相对地设置了的一对温度计12之外，在与所述含氧气体喷嘴 10相同的高度设置的2根启动燃烧嘴11侧也分别设置，可设为合计4处。图15为，从图14所示的本发明的第6实施例的气化炉1的出渣部部、所观察的淬 火部5的俯视图，出渣开口部4的形状采用椭圆形。另外，如果对设置于气化部2的下段燃烧嘴8的配置进行说明，那么如图15所示， 划在气化部2的壁面以90度间隔而设置于切线方向的4根下段燃烧嘴8的中心线112，那 么唯一地确定出以全部的下段燃烧嘴8的中心线为切线的假想圆113。流入淬火部5的生成气体的流动101的回旋流，沿着以全部的下段燃烧嘴8的中 心线为切线的所述假想圆113而形成。由此，如果将以全部的下段燃烧嘴8的中心线为切线的假想圆113的直径形成为小于出渣开口部4的长边，那么在淬火部5内较多地流入高温的生成气体。由此，通过高温的生成气体可以有效地加热使气化部2熔融了的熔融渣流下的出 渣开口部4的外周侧，从而可避免因熔融渣的冷却·固化所导致的出渣开口部4的闭塞的 风险。对于图14所示的本实施例的气化炉1而言，与图1所示的第1实施例的气化炉1 的情况同样地，为了监视出渣开口部4处的熔融渣的流下状况、以及调整投入到淬火部5的 生成气体量及含氧气体量，通过设置在出渣开口部4的正下方附近的温度计12测定出渣开 口部4的正下方附近的温度，从而进行监视，根据所述温度计12检测出的温度，通过控制装 置200将从生成气体喷嘴9供给的生成气体的流量、以及用于使该生成气体燃烧所必需的 从含氧气体喷嘴10投入的含氧气体量进行调节而供给，从而使所述生成气体适宜地燃烧， 由此，可以将出渣开口部4处的熔融渣加热至所希望的温度，防止由温度下降而导致的固 化于未然。如以上说明的那样，根据本实施例可实现节能地进行以防止因熔融渣的固化而导 致的出渣开口部闭塞为目的的出渣开口部的加热，可高地维持气化炉的效率的气化炉，气 化发电设备，气化炉的运转方法，以及气化发电设备的运转方法实施例7接着，使用图16来说明作为本发明的第7实施例的气化发电设备。由于构成本发明的第7实施例的气化发电设备的气化炉与图5至图8所示的第3 实施例的气化炉之间基本的结构相同，因而省略气化炉1的结构的说明，在下边说明气化 发电设备的结构。图16为，显示配置有图5至图8所示的第3实施例的气化炉1的气化发电设备的 全体结构，本实施例的气化发电设备配置有精制气化炉1的气化部产生的生成气体19、将 其一部分作为生成气体四从设置在淬火部5的生成气体喷嘴9向淬火部5内供给的系统、 基于监视从出渣开口部4流下的熔融渣的流下状况的手段，而调节淬火部5的加热条件的 控制装置200。首先，说明煤炭气化发电设备的工艺流程，从设置于气化炉1的气化部2的上段燃 烧嘴7和下段燃烧嘴8，将制成为微细粉末状的燃料煤炭和含氧气体投入于该气化部2内， 通过煤炭中的可燃成分与氧气的燃烧反应而进行气化，产生以CO和压为主成分的生成气 体19。在气化部2产生的生成气体19，从气化炉1的顶部排出，在由气化炉1的下游侧顺 次配设的热回收部15进行冷却后，流入脱尘装置16、脱盐装置17、脱硫装置18，顺次地进行 脱尘、脱盐、脱硫，除去生成气体19中的杂质。在脱硫装置18，将生成气体19中的硫成分作为石膏而回收。另外，在脱硫过程中， 产生含有微量的硫成分Ol2S等)的废气21。含有硫成分的废气21，从脱硫装置18供给于 废气燃烧烟道47，使其完全燃烧之后，从烟@ 28排放出体系外。从脱硫装置18出来的脱硫了的生成气体19的大部分作为发电用燃料的生成气体 20，供给于构成气体涡轮机装置的燃烧器22。对于所述燃烧器22，对吸进压缩机23的空气 33进行加压，从而作为燃烧用空气来供给，使其与所述发电用燃料的生成气体20混合，进 行燃烧，产生高温的燃烧气体。
燃烧器22产生的燃烧气体驱动涡轮机M，使发电机(图未示)旋转而发电。另外， 对于驱动涡轮机M的废气而言，供给于排热回收锅炉沈，通过该废气与供给水的热交换而 产生蒸汽27，由该排热回收锅炉沈热回收，将温度降低的废气从烟囱观排放出体系外。在排热回收锅炉沈中通过与废气的热交换而产生的蒸汽27驱动蒸汽涡轮机25， 使发电机(图未示)旋转而发电。流下蒸汽涡轮机25的蒸汽被冷却而变为供给水，供给于 所述排热回收锅炉26。通过所述气体涡轮机装置与蒸汽涡轮机组合的复合发电，可提供效率高的发电系 统。另一方面，流下所述脱硫装置18的生成气体的一部分作为生成气体四，从设置于 气化炉1的淬火部5的生成气体9向淬火部5内供给，用作加热出渣开口部4的燃料。向设置在气化炉1的淬火部5的含氧气体喷嘴10供给的氧气31、氮气32，以吸进 空气分离器30的空气41作为原料，由所述空气分离器30来制造。然后，通过从生成气体喷嘴9向淬火部5内供给的生成气体四，与从含氧气体喷嘴 10供给的氧气31混合，进行燃烧，加热出渣开口部4，从而防止从出渣部开口部4流下的熔 融渣的固化。接着，说明有关监视来自气化炉1的出渣开口部4的熔融渣的流下状况的监视手 段。监视手段有以下4种。·出渣开口部的正下方附近的气体温度的监视手段出渣开口部的正下方附近的 气体温度由设置于出渣开口部4的正下方附近的温度计12来测量。为了防止从出渣开口 部4流下的熔融渣的固化，优选确保用温度计12测量的出渣开口部4的正下方附近的气体 温度为，投入到气化部2的灰分的熔融温度以上的温度。·出渣部的差压的监视手段通过差压测定器42来测量成为出渣部差压的气化部 2与淬火部5的差压。假如出渣开口部4由熔融渣等闭塞，那么差压测定器42的差压上升。 因此，将用差压测定器42测量的出渣部3的差压保持规定值以下的状态。 熔融渣的流下图像的监视手段使用设置在淬火部5的监视摄像机46，拍摄出渣 开口部4、或出渣开口部4的正下方的淬火部5，监视熔融渣的流下图像。然后，以用监视摄 像机46拍摄气化炉1的稳定运转中的状态的图像为基准，通过目视或渣流下图像处理装置 45确认用监视摄像机46拍摄的图像是否有熔融渣的流下量、速度、粘性上的变化。 渣重量的监视手段将从出渣开口部4落下到渣冷却水槽6的熔融渣进行冷却 而固化，成为粒状的水碎炉渣。水碎炉渣通过设置在渣冷却水槽6底部的渣回收阀44，排出 到气化炉1的体系外。就单位时间的渣排出量而言，通过用渣重量测量器43测量排出到气化炉1的体系 外的水碎炉渣来测定。然后，监视相对于投入到气化部2的单位时间的灰分的总重量，用渣 重量测量器43测量的渣排出量的比例是否有变化。接着，在本实施例的气化发电设备中配置的气化炉1，通过采用上述监视手段的数 据而进行出渣开口部4的加热控制的控制装置200的、调整出渣开口部4的加热条件的调 整算法为，以下的工序。1)作为气化炉1的稳定运转时的初期条件，不向淬火部5供给来自生成气体喷嘴 9的生成气体，只投入来自含氧气体喷嘴10的含氧气体。优选氧气浓度为接近空气的20 25%左右。2)在上述的4项的监视手段中的任一项检测到异常时，将测定出渣开口部4的正 下方附近的温度的温度计12的检测温度设为第1优先，通过控制装置200来调节设置在含 氧气体喷嘴10的上游侧的氧气的流量调整部37，从而使氧气的流量增加，提高从含氧气体 喷嘴10向淬火部5内供给的氧气浓度。就氧气浓度的上限而言，基于保护出渣部3的耐火 材料、淬火部5的壁面、含氧气体喷嘴10、生成气体喷嘴9的温度范围而设定。就淬火部5内的温度监视而言，使用如下温度计而分别测定来进行监视设置在 出渣开口部4的正下方附近的温度计12、设置在生成气体喷嘴9的正下方的淬火部5的壁 面的温度计13、设置在含氧气体喷嘴10的正下方的淬火部5的壁面的温度计14。即，为了监视出渣开口部4处的熔融渣的流下状况、以及调整投入到淬火部5的生 成气体量及含氧气体量，通过设置在出渣开口部4的正下方附近的温度计12测定出渣开 口部4的正下方附近的温度，从而进行监视，根据所述温度计12给出的温度，通过控制装 置200将从生成气体喷嘴9供给的生成气体的流量、以及用于使该生成气体燃烧所必需的 从含氧气体喷嘴10投入的含氧气体量进行调节而供给，从而使该生成气体适宜地燃烧，由 此，可以将出渣开口部4处的熔融渣加热至所希望的温度，防止由温度下降而导致的固化 于未然。另外，设置在生成气体喷嘴9的正下方的淬火部5的壁面的温度计13，以及设置 在含氧气体喷嘴10的正下方的淬火部5的壁面的温度计14，用于所述生成气体喷嘴9、含 氧气体喷嘴10的监视、以及淬火部5的壁面的监视。3)通过所述2)的操作，当用出渣开口部4的正下方附近的温度计12测定的温度 没有到达投入到气化部2的灰分的熔流温度时，通过来自控制装置200的指令信号，进一步 增加从含氧气体喷嘴10向淬火部5内供给的氧气的浓度以及氧气的流量。在此情况下，由控制装置200向氧气的流量调整部37和氮气的流量调整部38发 出指令信号，以进行将从含氧气体喷嘴10向淬火部5内供给的氧气浓度设为一定的操作。 关于淬火部5的温度监视，与2)相同。4)由出渣开口部4的正下方附近的温度计12而测定的出渣开口部4的正下方附 近的温度降低显示，因熔融渣的附着等而导致的、出渣开口部4的开口面积的减少。如果减 少出渣开口部4的开口面积，那么也观测到淬火部5的其它的温度的降低、熔融渣流下量的 减少。发现了这些现象时，由控制装置200向生成气体的流量调整部36，发出从生成气 体喷嘴9向淬火部5内供给生成气体的指令。此处，生成气体量的上限设为，用从含氧气体 喷嘴10供给的氧气量可使从生成气体喷嘴9供给的生成气体完全燃烧的流量。5)即使通过所述4)的操作，用出渣开口部4的正下方附近的温度计12测定的温 度也没有到达投入到气化部2的灰分的熔流温度时，通过来自控制装置200的指令信号，来 分别增加从生成气体喷嘴9向淬火部5内供给的生成气体的流量，以及从含氧气体喷嘴10 向淬火部5内供给的含氧气体的流量。在此情况下，控制装置200可具有按照氮气、氧气、生成气体的顺序而使流量变化 的控制逻辑、和将所供给的氧气量调整为生成气体的完全燃烧所必需的流量的控制逻辑。6)即使通过所述5)的操作，用出渣开口部4的正下方附近的温度计12测定的温度也不充分上升，在流下的熔融渣的图像和流量上也未见改善的情况下，进展熔融渣对出 渣开口部4的附着，出渣部差压上升。在此情况下，由控制装置200发出使设置在淬火部5的壁面的启动燃烧嘴11再点 火而进入气化炉1的停止操作的指令。进一步，通过来自控制装置200的指令，快速地停止从上段燃烧嘴7和下段燃烧嘴 8向气化部2的煤炭供给、以及来自含氧气体喷嘴10及生成气体喷嘴9的生成气体及氧气 的供给。使启动燃烧嘴11再点火的理由在于，从淬火部5内除去从气化部2来的熔融渣。另外，在事前的分析等中，获得投入到气化部2的灰分的熔流温度为高的信息时， 也可从上述2)开始。另外，对于上述的气化炉1的运转而言，由于使用在淬火部5设置地相对的各2根 喷嘴及燃烧嘴，因而如果在相对配置的这些喷嘴及燃烧嘴之间产生流量偏差，那么从所述 喷嘴及燃烧嘴供给的喷流的冲撞位置偏离淬火部5的中心部，成为流下的熔融渣被吹乱的 主要原因。因此，可在控制装置200中追加控制逻辑，来抑制从相对配置的喷嘴及燃烧嘴供 给的喷流的流量偏差为士5 10%以下。对于图16所示的本实施例的气化发电设备中配置的气化炉1而言，与图1所示的 第1实施例的气化炉1的情况同样地，为了监视出渣开口部4处的熔融渣的流下状况、以及 调整投入到淬火部5的生成气体量及含氧气体量，通过设置在出渣开口部4的正下方附近 的温度计12测定出渣开口部4的正下方附近的温度，从而进行监视，根据所述温度计12测 出的温度，通过控制装置200将从生成气体喷嘴9供给的生成气体的流量、以及用于使该生 成气体燃烧所必需的从含氧气体喷嘴10投入的含氧气体量进行调节而供给，从而使所述 生成气体适宜地燃烧，由此，可以将出渣开口部4处的熔融渣加热至所希望的温度，防止由 温度下降而导致的固化于未然。另外，还可以在出渣部的开口部附近的淬火部设置温度计，配置根据由温度计测 定的出渣部的开口部附近的温度检测值而控制从含氧气体喷嘴供给的含氧气体，改变向淬 火部供给的氧气浓度的控制装置。除了在上述的步骤2说明的、在监视手段的任一项中检 测出异常时提高向淬火部5内供给的氧气浓度以外，在通常运转时，也可进行使含氧气体 的氧气浓度上升的控制从而进行运转。含氧气体的氧气浓度上升可削减氮气等的显著热量 的热损失，从而消减氧气和生成气体的投入量。由此，可提高发电效率。如以上说明的那样，根据本实施例，可实现节能地进行以防止因熔融渣的固化而 导致的出渣开口部闭塞为目的的出渣开口部的加热，可高地维持气化炉的效率的气化炉、 气化发电设备、气化炉的运转方法、以及气化发电设备的运转方法。实施例8接着，使用图17来说明作为本发明的第8实施例的气化发电设备。由于构成本发明的第8实施例的气化发电设备的气化炉与图5至图8所示的第3 实施例的气化炉的基本的结构相同，另外，气化发电设备的结构与图16所示的气化发电设 备的基本的结构相同，因而省略与有关气化炉1的结构和与图16的气化发电设备共同的结 构的说明，在下述仅对不同的气化发电设备的结构进行说明。图17所示的本发明的第8实施例的气化发电设备的结构与图16所示的本发明的 第7实施例的气化发电设备不同的点在于，从吸进压缩机23的空气33供应用于加热出渣开口部4的氧气31、氮气32。在气化发电设备中所必需的全部的含氧气体是从以气体涡轮机装置的涡轮机M 进行驱动的压缩机23供给的气体，具有因辅机件数的削减而导致自用动力降低的效果。对于气化炉1的出渣开口部4的加热，即使不从生成气体喷嘴9、含氧气体喷嘴 10、或启动燃烧嘴11供给生成气体、含氧气体或助燃燃料，用出渣开口部4的正下方附近的 温度计12测定的气体温度高于所希望的温度时，由控制装置200对调节从压缩机23向空 气分离器30供给的空气量的空气的流量调整部48，发出降低空气量的指令，从而减少、或 停止从所述生成气体喷嘴9、含氧气体喷嘴10或启动燃烧嘴11向淬火部5内供给的生成气 体、含氧气体或助燃燃料的供给。就剩余下的空气而言，通过控制装置200对调节从压缩机23向废气燃烧烟道47 供给的空气量的废气燃烧烟道的空气的流量调整部49，发出增加空气量的指令，经由该废 气燃烧烟道47而排出于烟囱观。对于图17所示的本实施例的气化发电设备中配置的气化炉1而言，与图1所示的 第1实施例的气化炉1的情况同样地，为了监视出渣开口部4处的熔融渣的流下状况、以及 调整投入到淬火部5的生成气体量及含氧气体量，通过设置在出渣开口部4的正下方附近 的温度计12测定出渣开口部4的正下方附近的温度，从而进行监视，根据所述温度计12 测出的温度，通过控制装置200将从生成气体喷嘴9供给的生成气体的流量、以及用于使该 生成气体燃烧所必需的从含氧气体喷嘴10投入的含氧气体量进行调节而供给，从而使所 述生成气体适宜地燃烧，由此，可以将出渣开口部4处的熔融渣加热至所希望的温度，防止 由温度下降而导致的固化于未然。如以上说明的那样，根据本实施例，可实现节能地进行以防止因熔融渣的固化而 导致的出渣开口部闭塞为目的的出渣开口部的加热，可高地维持气化炉的效率的气化炉、 气化发电设备、气化炉的运转方法、以及气化发电设备的运转方法。可适用于具有将有机物气化，灰分进行熔渣化的煤炭气化炉、气化炉的气化发电 设备。
权利要求
1.一种气化炉，其为配置有气化部、出渣部和淬火部的气化炉，其中，该气化部将从燃 烧嘴供给的煤炭中的可燃部分进行气化，并将煤炭中的灰分进行熔渣化，出渣部设置在气 化部的底部并且在其中央部具有使熔融渣流下的开口部，淬火部在出渣部的正下方，其特 征在于，在接近出渣部的淬火部的位置设置将在气化部产生的生成气体的一部分向该淬火部 内供给的生成气体喷嘴，在接近出渣部的淬火部的位置设置供给含氧气体的含氧气体喷嘴。
2.根据权利要求1所述的气化炉，其特征在于，在比所述生成气体喷嘴更下方的位置 设置所述含氧气体喷嘴。
3.根据权利要求1所述的气化炉，其特征在于，在比含氧气体喷嘴更下方的位置设置 启动燃烧嘴，该启动燃烧嘴设置在淬火部且使助燃用的燃料进行燃烧。
4.根据权利要求1所述的气化炉，其特征在于，出渣部的开口部形成为扁平型，在该出 渣部的形成所述扁平型的开口部的长轴方向正下方的淬火部，分别相对地设置生成气体喷 嘴、和含氧气体喷嘴。
5.根据权利要求4所述的气化炉，其特征在于，将设置于淬火部并使助燃用的燃料进 行燃烧的启动燃烧嘴，设置在出渣部的形成所述扁平型的开口部的短轴方向的正下方、且 与含氧气体喷嘴相同高度的位置。
6.根据权利要求4或5所述的气化炉，其特征在于，将向气化部供给煤炭和氧气而使该 气化部内进行燃烧反应的上段燃烧嘴和下段燃烧嘴中的下段燃烧嘴设置在所述气化部的 壁面，以使通过该下段燃烧嘴轴心的中心线位于圆的切线上，该圆的直径小于使出渣部的 开口部形成为扁平型的该出渣部的长边。
7.根据权利要求1所述的气化炉，其特征在于，在出渣部正下方且在不突出于开口部 的位置的淬火部设置温度计，配置根据由所述温度计测定的出渣部的温度检测值，来控制 从含氧气体喷嘴供给的含氧气体，改变供给到所述淬火部的氧气浓度的控制装置。
8.根据权利要求1所述的气化炉，其特征在于，分别相对地设置所述生成气体喷嘴和 含氧气体喷嘴，具有使相对的气体喷嘴的流量偏差控制为规定值以下的控制装置。
9.根据权利要求4所述的气化炉，其特征在于，在出渣部正下方且不突出于开口部的位置的淬火部设置温度计，并且设置根据由该温 度计测定的温度检测值，来控制从含氧气体喷嘴供给的含氧气体的控制装置；所述控制装置控制分别从相对地配设的所述生成气体喷嘴和含氧气体喷嘴供给的生 成气体和氧气量的流量偏差为士5%以下。
10.一种气化发电设备，其特征在于，配置有气化炉，所述气化炉配置有将从燃烧嘴供给的煤炭中的可燃部分气化并将煤炭 中的灰分进行熔渣化的气化部、设置在气化部的底部且在其中央部具有使熔融渣流下的开 口部的出渣部、以及在出渣部正下方的淬火部，在接近出渣部的淬火部的位置设置将气化 部产生的生成气体的一部分向该淬火部内供给的生成气体喷嘴，在比该生成气体喷嘴更下 方的位置分别设置向所述淬火部内供给含氧气体的含氧气体喷嘴、和使助燃用的燃料进行 燃烧的启动燃烧嘴，在出渣部正下方且不突出于开口部的位置的淬火部设置温度计，设置 根据由该温度计测定的温度检测值来控制从生成气体喷嘴供给的生成气体量、以及从含氧气体喷嘴供给的含氧气体量的控制装置；配置有从所述气化炉将在该气化炉的气化部所生成的生成气体导出而进行生成气体 的脱硫的脱硫装置、将由该脱硫装置脱硫的生成气体作为燃料进行燃烧而产生燃烧气体的 燃烧器、由燃烧器所产生的燃烧气体驱动的涡轮机、用该气体涡轮机来驱动而发电的发电 机、以及将空气压缩并作为燃烧用空气而向所述燃烧器供给的压缩机、将从所述脱硫装置 分流出的生成气体的一部分向所述气化炉的生成气体喷嘴供给的系统、从由所述压缩机抽 出的空气中分离氧气的空气分离器、将用该空气分离器分离的氧气向所述气化炉的含氧气 体喷嘴供给的系统。
11.气化炉的运转方法，其为配置有将从燃烧嘴供给的煤炭中的可燃部分气化并将煤 炭中的灰分进行熔渣化的气化部、设置在气化部的底部并且在其中央部具有使熔融渣流下 的开口部的出渣部、在出渣部的正下方的淬火部的气化炉的运转方法，其特征在于，测定在出渣部正下方且不突出于开口部的位置的淬火部的温度，根据该测定的温度检 测值，通过在接近出渣部的淬火部设置的生成气体喷嘴，控制将所述气化部产生的生成气 体的一部分供给于接近出渣部的淬火部内的生成气体量，同时，控制为了使该供给的生成 气体燃烧而通过设置在所述淬火部的含氧气体喷嘴供给的含氧气体量。
12.根据权利要求11所述的气化炉的运转方法，其特征在于，在比从含氧气体喷嘴向淬火部内供给的含氧气体的供给位置更上方的淬火部内的位 置，供给从生成气体喷嘴供给的生成气体，从生成气体喷嘴供给的生成气体以流量偏差为规定值以下的流量，从相对地设置的多 个生成气体喷嘴分别相对地供给到淬火部内，从含氧气体喷嘴供给的含氧气体以流量偏差为规定值以下的流量，从相对地设置的多 个含氧气体喷嘴分别相对地供给到淬火部内。
13.一种气化发电设备的运转方法，所述气化发电设备配置有气化炉，所述气化炉配置有将从燃烧嘴供给的煤炭中的可燃 部分气化并将煤炭中的灰分进行熔渣化的气化部、设置在气化部的底部并在其中央部具有 使熔融渣流下的开口部的出渣部、在出渣部的正下方的淬火部；所述气化发电设备的运转方法按照如下方式运转从所述气化炉将在该气化炉的气化 部生成的生成气体导出而在脱硫装置中进行生成气体的脱硫，将脱硫了的生成气体作为燃 料并在燃烧器燃烧而产生燃烧气体，通过所产生的燃烧气体来驱动涡轮机，并通过由该涡 轮机驱动的发电机进行发电，通过由该涡轮机驱动的压缩机将空气压缩，并作为燃烧用空 气而供给于所述燃烧器，将从所述脱硫装置分流出的生成气体的一部分供给到在所述气化 炉的淬火部设置的生成气体喷嘴，并且利用空气分离器从由所述压缩机抽出的空气中分离 氧气，并将该分离了的氧气供给于设置在所述气化炉的淬火部的含氧气体喷嘴，测定在气化炉的出渣部正下方且不突出于开口部的位置的淬火部的温度，根据该测定 的温度检测值，通过设置于接近出渣部的淬火部的所述生成气体喷嘴，来控制将所述气化 部产生的生成气体的一部分供给于接近出渣部的淬火部内的生成气体量，同时，控制为了 使该供给的生成气体燃烧而通过设置于淬火部的所述含氧气体喷嘴来供给的含氧气体量。
全文摘要
本发明的目的在于，提供气化炉、气化发电设备、气化炉的运转方法、以及气化发电设备的运转方法。所述气化炉节能地进行出渣部的开口部的加热从而可高地维持气化炉的效率；所述出渣部的开口部的加热可防止因熔融渣的固化而导致的出渣开口部的闭塞。一种气化炉，其配置将从燃烧嘴供给的煤炭中的可燃部分进行气化并将煤炭中的灰分进行熔渣化的气化部、设置在气化部的底部并且在其中央部具有使熔融渣流下的开口部的出渣部、出渣部的正下方的淬火部；就气化炉而言，在接近出渣部的淬火部的位置设置了将在气化部产生的生成气体的一部分向该淬火部内供给的生成气体喷嘴，在比该生成气体喷嘴下方的位置设置了向所述淬火部内供给含氧气体的含氧气体喷嘴。
文档编号C10J3/48GK102079997SQ201010571848
公开日2011年6月1日 申请日期2010年11月30日 优先权日2009年12月1日
发明者安富寿德, 山下洋, 山藤正德, 有森映二, 木曾文彦, 流森文彦, 石贺琢也 申请人:巴布考克日立株式会社, 电源开发株式会社