(57)【要約】  燃料管２と、燃料管２の外周を覆い、燃料管２の側壁との間に酸化剤が導入される酸化剤管３と、酸化剤管３の延在方向の少なくとも一部に設けられる変位吸収部材７と、を備え、燃料管２、酸化剤管３は、基端部が反応炉１０の内側容器１２の側壁に固定されて、内側容器１２の側壁から外側に向かって外側容器１１を貫通して延在しており、全長が、燃料管２に生じる応力に応じて決定され、酸化剤管３は、酸化剤管３および燃料管２の先端がガス化炉１０内に突出する長さを抑制するように、内側容器１２の側壁に対して位置決めされており、内側の側壁の位置決め部３０（固定部）と炉外側固定部の間に生じる酸化剤管３の軸方向の熱伸びは、酸化剤管３に設置された変位吸収部材７により吸収することを特徴とする。
2012133751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料管と、
該燃料管と該燃料管の外周を覆い、該燃料管の外面との間に酸化剤が導入される酸化剤管と、前記酸化剤管の延在方向の少なくとも一部に設けられる変位吸収部材と、を備え、
前記燃料管、前記酸化剤管は内側容器の側壁に固定されて、該内側容器の側壁から外側に向かって前記外側容器を貫通して延在しており、
全長が、前記燃料管に生じる応力に応じて決定され、
前記酸化剤管は、先端が反応炉内に突出する長さを抑制するように、前記内側容器の側壁に対して位置決めされており、内側の側壁の位置決め部と炉外側固定部の間に生じる酸化剤管の軸方向の熱伸びは、酸化剤管に設置された変位吸収部材により吸収することを特徴とする反応炉用バーナ。
【請求項２】
請求項１に記載のバーナを備えたことを特徴とする反応炉。
【請求項３】
請求項２に記載の反応炉を備えたことを特徴とする発電プラント。
【請求項４】
前記燃料管と、
該燃料管と該燃料管の外周を覆い、該燃料管の外面との間に前記酸化剤が導入される前記酸化剤管と、該酸化剤管の延在方向の少なくとも一部に設けられる前記変位吸収部材と、を備え、
前記燃料管、前記酸化剤管は、それらの基端部が前記反応炉の内側容器の側壁に固定される前記反応炉用バーナの固定方法であって、
前記バーナの全長が、前記燃料管に生じる応力に応じて決定され、
前記酸化剤管は、先端が前記反応炉内に突出する長さを抑制するように、前記内側容器の側壁に対して位置決めされており、内側の側壁の前記位置決め部と前記炉外側固定部の間に生じる前記酸化剤管の軸方向の熱伸びは、前記酸化剤管に設置された前記変位吸収部材により吸収することを特徴とする反応炉用バーナの固定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーナ、これを備えたガス化炉等の反応炉およびこれを備えた発電プラントに関し、特に、ガス化炉等の反応炉に設置されるバーナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントに備えられているガス化炉等の反応炉は、図２および図４に示すように、圧力容器１１と、圧力容器１１内に設けられる反応炉本体１２とを有しており、圧力容器１１と反応炉本体１２との間にはアニュラスと呼ばれる空間部１３を備えて反応炉１０内の高圧状態を維持している。このような反応炉１０には、反応炉本体１２の側壁に基端部を有し、反応炉本体１２の側壁から圧力容器１１に向かって延在して圧力容器１１を貫通しているバーナ２０が設けられている。【０００３】
バーナ２０は、搬送ガスである窒素等によって微粉炭などの燃料が導かれる燃料管２２と、燃料管２２の外周を覆っており、燃料管２２の外周との間に空気等の酸化剤が酸化剤取り合い用フランジ部２３ｃから導かれる酸化剤管２３と、酸化剤管２３の外周に設けられているガイド筒２４とを備えている。【０００４】
発電プラント（図示せず）運転時には、反応炉本体１２および圧力容器１１ともに熱伸びを生じる。そのため、温度や材質の違いにより反応炉本体１２と圧力容器１１との間には熱伸び差が生じる。これにより、図４に示すように、バーナ２０が撓んでしまう。【０００５】
図４のようにバーナ２０が撓むことによって、酸化剤管２３の基端部や炉外側固定部（以下、「固定部」という。）に応力が発生・集中してバーナ２０の変形や破損を生じる恐れがある。このようなガイド筒２４や酸化剤管２３に発生する応力を緩和するために、バーナ２０のガイド筒２４や酸化剤管２３にエキスパンション２５など（図２および図４には、ガイド筒２４にのみエキスパンション２５が設けられていることを示す）を用いて固定部の変形や破損を防止する方法が考えられる。（例えば、特許文献１、２）。【０００６】
しかし、従来、石炭ガス化複合発電プラントなどのガス化炉等の反応炉システムでは、反応炉１０の空間部１３に反応炉本体１２で生成された生成ガスの一部が導かれる構造となっており、特許文献１に開示されているように、ガイド筒２４や酸化剤管２３にエキスパンション２５を用いた場合には、エキスパンション２５が薄肉部材のため生成ガス中の腐食性ガスにより腐食し破口する場合があった。特に、酸化剤管２３の場合は、空気等の酸化剤が漏洩することとなり、酸化剤管２３にエキスパンション２５などの変位吸収部材を用いることは実用的ではなかった。【０００７】
このような腐食などの影響を鑑みて、酸化剤管２３の固定部に発生する応力を緩和するために、特許文献１に記載のように酸化剤管２３の全長を長くして角度変位を小さくすることにより両端の固定部に発生する応力を許容値以下として変形や破損を防止する方法が用いられている。そのため、バーナ２０長（図２中のＡで示す長さ）は、酸化剤管２３に生じる応力に対応した長さ（図２中のバーナ選定長さ）とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３３６８０９号公報
【特許文献２】特開平７−１３３９０４号公報
【特許文献３】特開平１０−３０００２２号公報
【特許文献４】特開平１０−２８１４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、酸化剤管２３の固定部に生じる応力に対応した長さにバーナ２０長を決定した場合には、バーナ２０の重量が増加して、バーナ２０を引き抜いてメンテナンスをする際にメンテナンス性が悪くなるという問題が生じ、加えてバーナ２０周辺の機器・配管の配置が制限される状況であった。【００１０】
また、図５で示されるように、従来のシールボックス１５付近には、スリーブ３２内にグランドパッキン３１を設けたシール構造としていた。したがって、スリーブ３２すなわち反応炉１２側と、酸化剤管３とは、グランドパッキン３１を介して軸方向への相対移動が許容される構造となっていた（例えば特許文献３、４）。
このため、酸化剤管３が高温の酸化剤が内部を流れることにより熱伸びを起こすと、反応炉１２内に酸化剤管３が突出するように伸びてバーナの燃焼位置が大きく変化してしまい、安定した燃焼を行うことができないという問題があった。【００１１】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであって、バーナ長さの低減による重量の軽量化およびメンテナンス性、周辺機器配置の向上、並びに、バーナに熱伸びが生じても燃焼位置がほとんど変化せず、安定した燃焼を行うことができるバーナ、これを備えたガス化炉等の反応炉およびこれを備えた発電プラントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のバーナは、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係るバーナによれば、燃料管と、該燃料管と略同心円状であり該燃料管の外周を覆い、該燃料管の側壁との間に酸化剤が導入される酸化剤管と、該酸化剤管の外周を覆う保護筒と、該保護筒および前記酸化剤管のそれぞれに対して、それらの延在方向の少なくとも一部に設けられる変位吸収部材と、を備え、前記燃料管、前記酸化剤管および前記保護筒は、それらの基端部が内側容器と該内側容器を覆う外側容器との間に非酸化性ガスが充満するガス化炉の前記内側容器の側壁に固定されて、該内側容器の側壁から外側に向かって前記外側容器を貫通して延在しており、全長が、前記燃料管に生じる応力に応じて決定され、前記酸化剤管は、該酸化剤管および前記燃料管の先端が前記ガス化炉内に突出する長さが変化しないように、前記内側容器の側壁に対して位置決めされていることを特徴とする。【００１３】
内側容器と外側容器とを備えるガス化炉の内側容器と外側容器との間に非酸化性ガスを充満させることにより、生成ガスによる腐食の影響を回避することができ、腐食に弱いフレキシブル管などの変位吸収部材を、バーナの酸化剤管にも用いることが可能となるので、ガス化炉の内側容器の側壁に基端部が固定されるバーナの酸化剤管の延在方向の少なくとも一部に変位吸収部材を設けることとした。これにより、内側容器と外側容器との温度や材質の違いによってこれらの間に熱伸び差が生じた際に、バーナが撓んで酸化剤管や燃料管に生じる曲げ応力のうち酸化剤管に生じる曲げ応力を変位吸収部材によって吸収させることができる。酸化剤には、例えば空気が用いられる。
以上により、バーナ長は、燃料管に生じる応力に応じた燃料管の長さによって決めることができる。ここで、バーナを構成する管および保護筒の中で管径が最小の燃料管は、同一の長さ・曲げ量で比較した場合、他管に比べて発生する曲げ応力が小さい。言い換えると、発生応力を同等まで許容する場合、管径が大きい他管よりも短い長さで同一の曲げ量に対応できる。そのため、燃料管よりも大きな管径である酸化剤管に生じる曲げ応力を基にバーナ長を決定していた従来の場合に比べて、バーナ長を短尺化することができる。したがって、バーナ重量の低減およびメンテナンス性の向上を図ることができる。
なお、変位吸収部材としては、曲げ可能なフレキシブル管や酸化剤管の延在方向に伸縮するベローズ等が用いられる。【００１４】
また、酸化剤管は、酸化剤管の先端が反応炉内に突出する長さが変化しないように、内側容器の側壁に対して位置決めされている。内側の側壁の位置決め部（固定部）と炉外側固定部の間に生じる酸化剤管の軸方向の熱伸びは、前述の変位吸収部材により吸収する。内側の側壁の位置決め部（固定部）から酸化剤管の炉内側先端までの長さは小さいため、この部分の炉内側軸方向の熱伸び量はきわめて小さく、燃焼上無視できるものである。これにより、酸化剤管の熱伸びの影響がなくなり、バーナを所定の位置で安定して燃焼させることができる。【００１５】
さらに、本発明に係るガス化炉等の反応炉によれば、上記に記載のバーナを備えたことを特徴とする。【００１６】
バーナ長を短尺化することが可能なバーナを用いることとした。そのため、ガス化炉等の反応炉に設置されるバーナ周りのスペースの低減やメンテナンス性の向上を図ることができる。【００１７】
さらに、本発明に係る発電プラントによれば、上記に記載の反応炉を備えたことを特徴とする。【００１８】
バーナ周りのスペースを低減することが可能な反応炉を用いることとした。そのため、発電プラントのスペースの低減やメンテナンス性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
上述した発明によれば、内側容器と外側容器とを備える反応炉の内側容器と外側容器との間に非酸化性ガスを充満させることにより、生成ガスによる腐食の影響を回避することができ、薄肉部材で腐食により破口しやすいフレキシブル管などの変位吸収部材を、バーナの酸化剤管に用いることが可能となるので、ガス化炉の内側容器の側壁に基端部が固定されるバーナの酸化剤管の延在方向の少なくとも一部に変位吸収部材を設けることとした。これにより、内側容器と外側容器との温度や材質の違いによってこれらの間に熱伸び差が生じた際に酸化剤管が撓んで酸化剤管に生じる曲げ応力を変位吸収部材によって吸収させることができる。また、バーナ長は、燃料管に生じる応力に応じた燃料管の長さにより決まることとした。ここで、バーナを構成する管や保護筒の中で管径が最小の燃料管は、同一の長さ・曲げ量で比較した場合、他管に比べて発生する曲げ応力が小さい。言い換えると、発生応力を同等まで許容する場合、管径が大きい他管よりも短い長さで同一の曲げ量に対応できる。そのため、燃料管よりも大きな管径である酸化剤管に生じる曲げ応力を基にバーナ長を決定していた従来の場合に比べて、バーナ長を短尺化することができる。したがって、バーナ重量の低減およびメンテナンス性の向上を図ることができる。
また、酸化剤管が内側容器の側壁に対して位置決めされており、内側の側壁の位置決め部（固定部）と炉外側固定部の間に生じる酸化剤管の軸方向の熱伸びは、前述の変位吸収部材により吸収する。内側の側壁の位置決め部（固定部）から酸化剤管の炉内側先端までの長さは小さいため、この部分の炉内側軸方向の熱伸び量はきわめて小さく、燃焼上無視できるものである。これにより、酸化剤管の熱伸びの影響がなくなり、バーナを所定の位置で安定して燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る石炭ガス化複合発電プラントの石炭ガス化炉に設けられているバーナの据付時の概略構成図である。
【図２】従来の石炭ガス化複合発電プラントのガス化炉に設けられているバーナの据付時の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る酸化剤管固定部の詳細図である。
【図４】図２に示したバーナの石炭ガス化複合発電プラント運転時の概略構成図である。
【図５】従来のバーナのシール部の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１には、本発明の一実施形態に係る石炭ガス化複合発電プラントの石炭ガス化炉に設けられているバーナの概略構成図が示されている。
炭素含有燃料（例えば石炭等）を燃料とする石炭ガス化複合発電プラント（ＩＧＣＣ；Integrated  Coal  Gasification  Combined  Cycle）は、主として、石炭ガス化炉（反応炉）１０と、ガスタービン（図示せず）と、排熱回収ボイラ（図示せず）、蒸気タービン（図示せず）とを備えている。
【００２２】
石炭ガス化炉１０の上流側には、石炭ガス化炉１０へと微粉炭を供給する石炭供給設備（図示せず）が設けられている。この石炭供給設備は、原料炭を粉砕して数μｍ〜数百μｍの微粉炭とする粉砕機（図示せず）を備えており、この粉砕機によって粉砕された微粉炭が一定流量ずつ窒素等の搬送ガスとともに石炭ガス化炉１０へと搬送される。
【００２３】
石炭ガス化炉１０は、水冷壁である反応炉（内側容器）１２と、反応炉１２を覆っている圧力容器（外側容器）１１と、反応炉１２と圧力容器１１との間にアニュラスと呼ばれる空間部１３とを備えている。空間部１３には、例えば窒素ガスといった非酸化性ガスが充満している。
【００２４】
このような石炭ガス化炉１０の反応炉１２の側壁には、側壁に対して直交するようにバーナ１が固定されている。バーナ１は、反応炉１２の側壁に開口している反応炉側開口部１２ａにシールボックス１５を介して固定されている。シールボックス１５は、例えば、ＳＵＳと耐火材とからなり、その略中心部をバーナ１が貫通している。
【００２５】
一端がシールボックス１５を介して反応炉１２の側壁に固定されているバーナ１は、反応炉１２の側壁に対して直交するように延在して、反応炉１２の反応炉側開口部１２ａに対向するように設けられている圧力容器１１の圧力容器側開口部１１ａを貫通している。
【００２６】
図３に示されるように、酸化剤管３は、反応炉１２に対して固定部３０によって位置決めされている。固定部３０は、スリーブ３０aと酸化剤管フランジ部３０ｂを備えている。シールボックス１５側に、スリーブ３０ａの基端部が接合されて固定されている。すなわち、スリーブ３０aは、内側容器１２側に固定されている。また、外側容器１１側（図において右側）の酸化剤管３には、円板形状を有した酸化剤管フランジ部３０ｂが設けられている。スリーブ３０ａと、酸化剤管フランジ部３０ｂが突き合わされた状態で、接続可能とされている。また、固定部３０は、ボルト等の固定具３０ｃによって締結されて固定されている。
また、酸化剤管３には、酸化剤管用エキスパンション７が設けられている。
【００２７】
圧力容器側開口部１１ａは、フランジとなっており、バーナ１をフランジである圧力容器側開口部１１ａに支持することが可能な支持筒１６とボルト（図示せず）によって固定されている。支持筒１６の両端部は、フランジ部１６ａ、１６ｂとなっている。
【００２８】
バーナ１は、燃料管２と、燃料管２と略同心円状であり燃料管２の外周を覆っている酸化剤管３と、燃料管２および酸化剤管３と略同心円状であり酸化剤３の外周を覆っているガイド筒（保護管）４とを備えている。
【００２９】
燃料管２は、その内部に窒素等によって搬送された微粉炭等の微粉燃料が導かれるものである。燃料管２は、その一端が図１に示すように、シールボックス１５を貫通して反応炉本体１２内に延在している。また、燃料管２の他端は、粉砕機からの微粉炭等の燃料を搬送する微粉燃料搬送配管（図示せず）に接続されている。
【００３０】
燃料管２は、燃料管２に生じる応力、例えば、シールボックス１５を貫通している燃料管２の貫通部（図示せず）や、後述するフランジ部３ａを貫通している燃料管２の貫通部（図示せず）に生じる応力に応じてその延在方向の長さ（図１中のバーナ選定長さ）が決定されている。そのため、燃料管２の延在方向の長さは、バーナ１長（全長）と略同等とされている。
【００３１】
燃料管２は、その外壁から外側に向かって延在している複数のサポート６を有している。サポート６は、燃料管２の円周方向に放射状、かつ、燃料管２の軸方向の異なる位置に複数設けられている。放射状に延在しているサポート６の延在端は、酸化剤管３の内壁の近傍とされており、酸化剤管３の内壁には固定されていない。このように複数のサポート６を燃料管２の外壁に設けることによって、燃料管２を酸化剤管３の内側から支持している。
【００３２】
酸化剤管３は、燃料管２の外周を覆っており、燃料管２よりもその外形寸法が大きいものとされている。酸化剤管３の側壁には、酸化剤導入用フランジ部３ｃが設けられている。酸化剤管３には、その内壁と燃料管２の外壁との間に酸化剤である例えば空気が、酸化剤導入用フランジ部３ｃから導入される。
【００３３】
酸化剤管３は、その一端が図１に示すように、シールボックス１５を貫通して反応炉１２内に延在している。また、酸化剤管３のシールボックス１５に接続している端部と反対端の近傍には、フランジ部３ａが設けられている。さらに、酸化剤管３には、フランジ部３ａよりも石炭ガス化炉１０側にフランジ部３ｂが設けられており、後述するガイド筒４に設けられているフランジ部４ａと接続可能とされている。
【００３４】
酸化剤管３は、支持筒１６内および空間部１３内に晒されている軸方向の一部（延在方向の少なくとも一部、図１においては２個所）に酸化剤管用エキスパンション（変位吸収部材）７が設けられている。酸化剤管用エキスパンション７は、曲げ及び軸方向の伸縮が可能な管である。
【００３５】
ガイド筒４は、燃焼管２および酸化剤管３の外周を覆っており、酸化剤管３よりもその外形寸法が大きいものとされている。ガイド筒４は、その内部に酸化剤管３と燃料管２とを有している。ガイド筒４のフランジ部４ａとフランジ部４ｂとの間の外壁には、ガイド筒４の内壁と酸化剤管３の外壁との間の空間部（図示せず）に非酸化性ガスを導入する非酸化性ガス導入管およびフランジ部４ｃが設けられている。
このフランジ部４ｃから導入される非酸化性ガスは、例えば、窒素ガスなどである。また、ガイド筒４は、一端をシールボックス１５に、他端をフランジ４ｂに支持されている。
【００３６】
ガイド筒４は、シールボックス１５に固定されている一端と反対端に、前述した酸化剤管３に設けられているフランジ部３ｂに接続されるフランジ部４ａが設けられている。また、ガイド筒４には、フランジ部４ａよりも石炭ガス化炉１０側にフランジ部４ｂが設けられており、支持筒１６のフランジ部１６ｂと接続可能とされている。
【００３７】
ガイド筒４は、空間部１３と酸化剤管３周辺の空間とを遮断し、ごくまれに一部流入してくる場合がある生成ガスやチャー等から酸化剤管３を保護する役目を持つ。ガイド筒４の内側と酸化剤管３の外側との間の空間には、非酸化性ガス導入管およびフランジ部４ｃより非酸化性ガス（たとえば窒素）が供給され、窒素雰囲気に保たれるようになっている。
【００３８】
ガイド筒４は、支持筒１６内および空間部１３内に晒されている軸方向の一部（図１においては２個所）にガイド筒用エキスパンション５が設けられている。ガイド筒用エキスパンション５は、酸化剤管用エキスパンション７と同様に曲げ及び軸方向の伸縮が可能な管である。
【００３９】
次に、発電プラントが運転することによるバーナ１に付加される応力の様子について図１を用いて説明する。
発電プラント（図示せず）が運転することによって、石炭ガス化炉（反応炉）１０の反応炉本体１２および圧力容器１１に熱伸びが生じる。反応炉本体１２と圧力容器１１とに生じる熱伸びによって、反応炉本体１２と圧力容器１１との材質や温度の違いにより差（熱伸び差）が生じる。そのため、圧力容器１１の外側から反応炉本体１２内へと挿入されているバーナ１は、例えば、シールボックス１５を介して反応炉本体１２に固定されている側（以下、「基端部」という。）が運転開始とともに下方へと変位する。
【００４０】
しかし、ガイド筒４に設けられているガイド筒用エキスパンション５に加えて、酸化剤管３にも酸化剤管用エキスパンション７が設けられているためバーナ１の基端部が下方に変位しようとした際には、酸化剤管用エキスパンション７が下方に撓むこととなる。これにより、酸化剤管３の基端部、酸化剤管３のフランジ部３ｂと酸化剤管３の固定部に生じる曲げ応力を緩和することができる。
【００４１】
このように酸化剤管３に生じる曲げ応力が酸化剤管用エキスパンション７によって緩和されるが、バーナ１が下方に変位することによって燃料管２に曲げ応力が発生することとなる。ここで、燃料管２は、バーナ１を構成している酸化剤管３やガイド筒４よりも管径が小さく、同一の長さ・曲げ量で比較した場合、他管に比べて発生する曲げ応力が小さい。言い換えると、発生応力を同等まで許容する場合、管径が大きい他管よりも短い長さで同一の曲げ量に対応できる。そのため、燃料管２に発生する曲げ応力に応じて決まる燃料管２のバーナ選定長さに応じて、バーナ１長（図１中のＡで示す長さ）を決定することができ、酸化剤管３で選定した場合よりバーナ長を短くすることができる。
【００４２】
なお、石炭ガス化炉（反応炉）１０の空間部１３には、非酸化性ガス導入管４ｃより導入される非酸化性ガスで満たされているため、反応炉本体１２内より一部流入してくる腐食性を有する生成ガスの進入を防いでいる。そのため、腐食性を有する生成ガスにより酸化剤管３および酸化剤管用エキスパンション７が腐食される恐れがない。
【００４３】
図３に示されるように、酸化剤管３は、反応炉本体１２に対して固定部３０によって位置決めされている。この位置決めは、酸化剤管３および燃料管２のバーナ先端部３ｄが反応炉内に突出する長さが変化しないように位置決めされており、内側の側壁の位置決め部３０（固定部）と炉外側固定部の間に生じる酸化剤管３の軸方向の熱伸びは、前述の酸化剤管用エキスパンション７により吸収する。内側の側壁の位置決め部３０（固定部）から酸化剤管
３の炉内側先端までの長さは小さいため、この部分の炉内側軸方向の熱伸び量はきわめて小さく、燃焼上無視できるものである。
【００４４】
以上の通り、本実施形態に係るバーナ１、これを備えている石炭ガス化炉（反応炉）１０およびこれを備えている発電プラントによれば、以下の作用効果を奏する。
反応炉本体（内側容器）１２と圧力容器（外側容器）１１とを備えている石炭ガス化炉（反応炉）１０の、反応炉本体１２と圧力容器１１との間である空間部１３には、非酸化性ガスである窒素ガスが充満しており、石炭ガス化炉（反応炉）１０の反応炉本体１２の側壁に基端部が固定されているバーナ１の酸化剤管３の延在方向の一部（少なくとも一部）には、酸化剤管用エキスパンション（変位吸収部材）７を設けることとした。これにより、反応炉本体１２と圧力容器１１との温度や材質の違いによってこれらの間に熱伸び差が生じた際にバーナ１が撓んで酸化剤管３や燃料管２に生じる曲げ応力のうち酸化剤管３に生じる曲げ応力を、酸化剤管用エキスパンション７によって吸収させることができる。また、バーナ１は、燃料管２に生じる曲げ応力に応じて決定される燃料管２のバーナ選定長さによってバーナ１長（図１中のＡで示す長さ）が決まることとした。ここで、バーナ１を構成している燃料管２、酸化剤管３やガイド筒（保護管）４の中で管径が最小の燃料管２は、発生する曲げ応力が小さい。そのため、燃料管２よりも大きな管径である酸化剤管３に生じる曲げ応力を基にバーナ１長を決定していた従来の場合に比べて、バーナ１長を短尺化することができる。したがって、バーナ１重量の低減およびメンテナンス性の向上を図ることができる。
【００４５】
全長を短尺化することが可能なバーナ１を用いることとした。そのため、石炭ガス化炉（反応炉）１０に設置されるバーナ１周りのスペースを低減することができる。
【００４６】
バーナ１周りのスペースを低減することが可能な石炭ガス化炉（反応炉）１０を用いることとした。そのため、発電プラントのスペースの低減を図ることができる。
【００４７】
酸化剤管３が、内側の側壁の位置決め部３０によって固定され、内側の側壁の位置決め部３０（固定部）と炉外側固定部の間に生じる酸化剤管３の軸方向の熱伸びは、酸化剤管３に設置している酸化剤管用エキスパンション７により吸収する。内側の側壁の位置決め部３０（固定部）から酸化剤管３の炉内側先端までの長さは小さいため、この部分の炉内側軸方向の熱伸び量はきわめて小さく、燃焼上無視できるものである。これにより、酸化剤管３のバーナ先端部３ｄが大きく熱伸びして位置変化することを抑制する。これにより、バーナの先端部３ｄが所定の位置からほとんど変化しないため、安定したバーナの燃焼を行うことができる。また、酸化剤管３には酸化剤管用エキスパンション７を設けている。これにより、固定部３０から外側容器１１側の酸化剤管３の熱伸びを、酸化剤管用エキスパンション７によって吸収することができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、変位吸収部材として酸化剤管用エキスパンション７およびガイド筒用エキスパンション５を設けるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、酸化剤管３およびガイド筒４の延在方向に伸縮可能なベローズ等のエキスパンションであっても良い。
また、燃料管２内に導入される微粉炭等の微粉燃料は、例えば、チャー、油、ガス等であっても良い。
【符号の説明】
【００４９】
１  バーナ
２  燃料管
３  酸化剤管
３ｄ  バーナ先端部
４  ガイド筒（保護筒）
４ｃ  不活性ガス導入管およびフランジ
７  酸化剤管用エキスパンション（変位吸収部材）
１０  石炭ガス化炉（反応炉）
１１  圧力容器（外側容器）
１２  反応炉本体（内側容器）
１３  空間（アニュラス）部
Ａ  バーナ長（全長）
【図１】
2012133751.tif 000003
【図２】
2012133751.tif 000004
【図３】
2012133751.tif 000005
【図４】
2012133751.tif 000006
【図５】
2012133751.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月16日(2012.8.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料管と、
前記燃料管の外周を覆い、前記燃料管の外面との間に酸化剤が導入される酸化剤管と、
前記酸化剤管の延在方向の少なくとも一部に設けられる変位吸収部材と、を備え、
前記酸化剤管は、内側容器の側壁に設けられたシールボックスに固定されて、前記内側容器の側壁から外側に向かって外側容器を貫通して延在しており、
前記燃料管と前記酸化剤管とからなる反応炉用バーナであって、前記反応炉用バーナの全長が、前記燃料管に生じる応力に応じて決定され、
前記酸化剤管は、先端が反応炉内に突出する長さを抑制するように、前記内側容器の側壁に対して位置決めされており、前記内側容器の側壁の位置決め部と炉外側固定部の間に生じる前記酸化剤管の軸方向の熱伸びは、前記酸化剤管に設置された前記変位吸収部材により吸収することを特徴とする反応炉用バーナ。
【請求項２】
請求項１に記載のバーナを備えたことを特徴とする反応炉。
【請求項３】
請求項２に記載の反応炉を備えたことを特徴とする発電プラント。
【請求項４】
燃料管と、
前記燃料管の外周を覆い、前記燃料管の外面との間に酸化剤が導入される酸化剤管と、
前記酸化剤管の延在方向の少なくとも一部に設けられる変位吸収部材と、を備え、
前記酸化剤管は、基端部が反応炉の内側容器の側壁に設けられたシールボックスに固定される反応炉用バーナの固定方法であって、
前記反応炉用バーナの全長が、前記燃料管に生じる応力に応じて決定され、
前記酸化剤管は、先端が前記反応炉内に突出する長さを抑制するように、前記内側容器の側壁に対して位置決めされており、前記内側容器の側壁の前記位置決め部と炉外側固定部の間に生じる前記酸化剤管の軸方向の熱伸びは、前記酸化剤管に設置された前記変位吸収部材により吸収することを特徴とする反応炉用バーナの固定方法。
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月24日(2014.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料管と、
前記燃料管の外周を覆い、前記燃料管の外面との間に酸化剤が導入される酸化剤管と、
前記酸化剤管の延在方向の少なくとも一部に設けられる変位吸収部材と、
前記酸化剤管の外周を覆う保護筒と、
前記保護筒の延在方向の少なくとも一部に設けられる第２の変位吸収部材と、
を備え、
前記酸化剤管は、内側容器の側壁に設けられたシールボックスに固定されて、前記内側容器の側壁から外側に向かって外側容器を貫通して延在しており、
前記燃料管と前記酸化剤管とからなる反応炉用バーナであって、
前記反応炉用バーナの全長が、前記燃料管に生じる応力に応じて決定され、
前記酸化剤管は、先端が反応炉内に突出する長さを抑制するように、前記内側容器の側壁に対して位置決めされており、前記内側容器の側壁の位置決め部と炉外側固定部の間に生じる前記酸化剤管の軸方向の熱伸びは、前記酸化剤管に設置された前記変位吸収部材により吸収することを特徴とする反応炉用バーナ。
【請求項２】
前記内部容器と前記外部容器との間は腐食性を有するガスが少ない空間である請求項１に記載の反応炉用バーナ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のバーナを備えたことを特徴とする反応炉。
【請求項４】
請求項３に記載の反応炉を備えたことを特徴とする発電プラント。
【請求項５】
前記燃料管と、
前記燃料管の外周を覆い、前記燃料管の外面との間に酸化剤が導入される酸化剤管と、
前記酸化剤管の延在方向の少なくとも一部に設けられる変位吸収部材と、
前記酸化剤管の外周を覆う保護筒と、
前記保護筒の延在方向の少なくとも一部に設けられる第２の変位吸収部材と、を備え、
前記酸化剤管は、基端部が反応炉の内側容器の側壁に設けられたシールボックスに固定される反応炉用バーナの固定方法であって、
前記反応炉用バーナの全長が、前記燃料管に生じる応力に応じて決定され、
前記酸化剤管は、先端が前記反応炉内に突出する長さを抑制するように、前記内側容器の側壁に対して位置決めされており、前記内側容器の側壁の位置決め部と炉外側固定部の間に生じる前記酸化剤管の軸方向の熱伸びは、前記酸化剤管に設置された前記変位吸収部材により吸収することを特徴とする反応炉用バーナの固定方法。
【国際調査報告】
2012133751.tif 000008
2012133751.tif 000009
2012133751.tif 000010