(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンバスタで固体燃料を燃焼させ、リダクタにてその燃焼排ガス中に固体燃料を投入して乾溜させガス化を行なう２段噴流床ガス化炉において、コンバスタバーナの中心に起動用の軽油バーナを配置すると共に、その同心円上に内側から石炭ノズル、二次空気ノズルを順に配置し、同軽油バーナと石炭ノズルと二次空気ノズルで中心部管を構成し、同中心部管の周囲にこれを囲んで複数本のバーナを配列し、同バーナは中心にチャーノズル、その同心円上に酸素富化空気ノズルを配置したことを特徴とするガス化炉の固体燃料バーナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体燃料をガス化させるための、ガス化炉の固体燃料バーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術を図７及び図８に基づいて説明する。ここに示す従来の技術は、燃料として微粉炭、ガス化剤として空気を用いた２段噴流床石炭ガス化炉である。
【０００３】
図中、１はガス化炉、２は圧力容器、３は軽燃室、４はコンバスタ、５はリダクタ、６は水冷管、７は軽油バーナ、８はコンバスタバーナ、９はチャーバーナ、１０はリダクタバーナ、１１は燃料用石炭、１２はガス化用石炭、１３はチャー、１４は生成ガス、１５は軽油、そして１６は高温排ガスである。
【０００４】
このガス化炉は、圧力容器２内に軽燃室３、コンバスタ４、リダクタ５を配し、水冷管６構造となっている。そして軽燃室３には起動用の軽油バーナ７、コンバスタ４には石炭をガス化させる為の熱源を提供するコンバスタバーナ８及びチャーバーナ９、リダクタ５にはガス化する石炭を噴射するリダクタバーナ１０がそれぞれ複数本設けてある。
【０００５】
これらを炉内に貫通させる為、水冷管６を曲げる必要があり、図８にはバーナを貫通させるために曲げた水冷管６の１例を示す。
【０００６】
軽油バーナ７には図示していない軽油供給設備から軽油１５が供給される。コンバスタバーナ８及びリダクタバーナ１０には、図示していない粉砕設備で数μ〜数１０μに粉砕された石炭が、それぞれ燃料用石炭１１としてコンバスタバーナ８へ、またガス化用石炭１２としてリダクタバーナ１０へ夫々供給される。又、チャーバーナ９には、図示していないチャー回収設備にて回収されたチャー１３が生成ガス１４とともに供給される。
【０００７】
上記のように構成されたガス化炉１は、以下に示す手順で運転される。まず、軽燃室３の軽油バーナ７で軽油１５を噴霧、燃焼させ、その排ガスをコンバスタ４へ供給する。コンバスタ４内が石炭着火温度以上に達したならば、コンバスタバーナ８から燃料用石炭１１を噴射し、コンバスタ４内で高温燃焼させる。その高温排ガス１６はリダクタ５に供給される。
【０００８】
コンバスタ４内の燃焼が安定したならば、リダクタバーナ１０からガス化用石炭１２を噴射する。噴射されたガス化用石炭１２は高温排ガス１６により乾留されガス化する。
【０００９】
リダクタ５にて生成されたチャー１３及び生成ガス１４の一部は図示していないチャー回収設備及びリサイクルガス供給設備によって回収及び再加圧され、チャーバーナ９からコンバスタ４内へ噴射される。噴射されたチャー１３及び生成ガス１４は燃料用石炭１１とともに燃焼する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の２段噴流床ガス化炉においては、軽燃室３、コンバスタ４及びリダクタ５に夫々各種バーナが必要であるため、全体としてバーナ本数が多くなってガス化炉１の構造が複雑となり、製作、制御、メンテナンス等が極めて繁雑となって、コストアップの要因となっていた。
【００１１】
また、コンバスタ４で燃焼するチャー１３は着火性、保炎性が劣る為、安定燃焼（特に保炎性）が得られにくく、しかもチャー供給設備の変動等が発生するとコンバスタ４内の高温燃焼に悪影響を与える事があった。
【００１２】
本発明はこのような従来の装置における不具合を解消し、バーナ本数を減らしてガス化炉の構造を簡単にすると共にチャーの着火性、保炎性を向上させて安定燃焼を行わせ、高効率のガス化運転を可能としたものを提供することを課題とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決すべくなされたもので、コンバスタで固体燃料を燃焼させ、リダクタにてその燃焼排ガス中に固体燃料を投入して乾溜させガス化を行なう２段噴流床ガス化炉において、コンバスタバーナの中心に起動用の軽油バーナを配置すると共に、その同心円上に内側から石炭ノズル、二次空気ノズルを順に配置し、同軽油バーナと石炭ノズルと二次空気ノズルで中心部管を構成し、同中心部管の周囲にこれを囲んで複数本のバーナを配列し、同バーナは中心にチャーノズル、その同心円上に酸素富化空気ノズルを配置したガス化炉の固体燃料バーナを提供し、このように軽油バーナとコンバスタバーナを集約してコンバスタに一体化することにより、軽燃室を不要としバーナ本数自体も減少させて全体をシンプルな構造にまとめることができる。
【００１４】
しかも本発明は、前記軽油バーナと石炭ノズルと二次空気ノズルで中心部管を構成し、同中心部管の周囲にこれを囲んで複数本のバーナを配列し、同バーナは中心にチャーノズル、その同心円上に酸素富化空気ノズルを配置したことにより、前記コンバスタバーナ、軽油バーナ等に更にチャーバーナ等を加えた全体のコンパクト化を更に一段と促進するものである。
【００１５】
しかもチャーノズルの廻りに配置した酸素富化空気ノズルの採用により、空気より酸素濃度の高い酸素富化空気を供給可能とし、チャーの着火性を大巾に向上するものである。
【００１６】
また、チャーは複数本に分散されたチャーノズルから噴射供給されることになり、酸素富化空気との拡散、混合が向上し、チャーの保炎性、着火性も一段と向上するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１ないし図６に基づいて説明する。なお、前記した従来の装置と同一の部分については、図中、同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００１８】
１７は一体化コンバスタバーナ、１８は燃料用石炭ノズル、１９は二次空気ノズル、２０はチャーノズル、２１は酸素富化空気ノズル、２２は冷却水、２３は冷却水仕切板、２４は石炭接続管、２５は二次空気接続管、２６はチャー接続管、２７は酸素富化空気接続管、２８は冷却水接続管、２９は軽油接続管、３０は二次空気、そして３１は酸素富化空気である。
【００１９】
特に図１、図２から理解されるように、コンバスタ４には一体化コンバスタバーナ１７を９０°間隔で４本配置している。また、図３、図４から理解されるように、この一体化コンバスタバーナ１７は、その中心にガス化炉起動用の軽油バーナ７を配置し、その同心円上に燃料用石炭ノズル１８、二次空気ノズル１９が順に配置されている。
【００２０】
この同心円上に配置された軽油バーナ７と燃料用石炭ノズル１８と二次空気ノズル１９とにより構成した中心部管の外側には、これを囲んでチャーノズル２０を４本配置し、さらに各チャーノズル２０をそれぞれ中心として同心円上に酸素富化空気ノズル２１が配置されている。又、一体化コンバスタバーナ１７を炉内の高温ガスから保護するために、冷却水２２が通水できる構造になっている。
【００２１】
図３に明示するように冷却水２２は一体化コンバスタバーナ１７の中央の冷却水仕切板２３で冷却水、送り戻りが仕切られている。冷却水は一体化コンバスタバーナ１７の先端ノズル噴出口付近でＵターンする構造になっている（詳細図示は省略したが図１に概要を示す）。
【００２２】
燃料用石炭ノズル１８には燃料用石炭１１を供給するための石炭接続管２４が接続されている。同様に、二次空気ノズル１９には二次空気３０を供給するための２次空気接続管２５が接続されている。同様にチャーノズル２０にはチャー１３を供給するためのチャー接続管２６が接続されている。
【００２３】
また、同様に酸素富化空気ノズル２１には酸素富化空気３１を供給するための酸素富化空気接続管２７が接続されている。更にまた、冷却水２２、軽油１５はそれぞれ冷却水接続管２８、軽油接続管２９から供給されるようになっている。
【００２４】
このように構成された本実施の形態において、各々のノズルから炉内へ送り込まれる燃料、空気等々についてその流れを見ると次の通りである。
軽油１５は図示していない軽油供給設備から供給され、軽油接続管２９より、軽油バーナ７に流入し、炉内へ噴射される。燃料用石炭１１は図示していない燃料用石炭供給設備から供給され、石炭接続管２４を介して燃料用石炭ノズル１８に流入し、炉内へ噴射される。
【００２５】
二次空気３０は図示していない空気供給設備から供給され、二次空気接続管２５を介して二次空気ノズル１９に流入し、炉内へ噴射される。チャー１３は生成ガス１４と共に図示していないチャー回収設備から供給され、４本のチャー接続管２６を介して、４本のチャーノズル２０より炉内へ噴射される。チャー用酸素富化空気３１は図示していない酸素富化空気供給設備から供給され、４本の酸素富化空気接続管２７を介して、４本の酸素富化空気ノズル２１より炉内へ噴射される。
【００２６】
従って本実施の形態のものは、その運用に際し、まず二次空気３０、図示省略の起動用石炭搬送用空気を通気し、併せて軽油バーナ７を起動する。コンバスタ４内の温度が石炭着火温度以上に達したならば燃料用石炭１１の一部を起動用として供給してこれに着火させ、同着火を確認後、軽油バーナ７を消火する。
【００２７】
次に、チャー１３とチャー用の酸素富化空気３１を供給し、コンバスタ４内の運転状態（燃焼状態）が安定後、直ちにリダクタバーナ１０よりガス化用石炭１２を投入して、ガス化運転を開始する。尚、チャー用に供給される前記酸素富化空気３１の酸素濃度はコスト及び安全性の面から３２〜  ３５％（ｖｏｌ％）が適当である。
【００２８】
このように本実施の形態では、コンバスタ４に軽油バーナ７、コンバスタバーナ８、チャーバーナ９を集約して一体化したことにより、ガス化炉全体のバーナ本数を節減し、また軽燃室も不要とし、ガス化炉の構造をシンプルにして設計、製作のコストの大巾低減を図れるものである。
【００２９】
また、チャーノズル２０の廻りに配置した酸素富化空気ノズル２１が供給される酸素濃度の高い酸素富化空気３１によりチャーの着火性が非常に高くなると共に、このチャーノズル２０と酸素富化空気ノズル２１が複数のセットとして分散配置されているためにチャー１３と酸素富化空気３１との拡散、混合も促進され、保炎性も向上し、極めて安定性の高いガス化運転が維持できるものである。
【００３０】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
以上本発明によれば、コンバスタバーナの中心に起動用の軽油バーナを配置すると共に、その同心円上に内側から石炭ノズル、二次空気ノズルを順に配置し、軽油バーナとコンバスタバーナを集約してコンバスタに一体化することにより、バーナ本数が減少し、かつ軽燃室を除くができたので、ガス化炉の構造を簡素化することができ、製作、制御、メンテナンス全般に亘ってコストを大巾に節減することができたものである。
【００３２】
しかも本発明によれば、軽油バーナと石炭ノズルと二次空気ノズルで構成した中心部管の周囲にこれを囲んで複数本のバーナを配列し、かつ、同バーナは中心にチャーノズル、その同心円上に酸素富化空気ノズルを配置したことにより、ガス化炉の構造の簡素化は更に向上し、コスト節減は一層進むと共に、酸素富化空気の投入により、チャーの着火性が良好となることに加え、チャーノズルの分散配置によるチャーと酸素富化空気の拡散が進み、この面からも着火性は向上し、しかも保炎性も良好となり、着火性の良否に拘わらずチャーを選んでコンバスタ内を高温に保持した高効率のガス化運転を可能にする等々、安定性、信頼性が高く、経済性に富んだ装置を得ることができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るガス化炉の系統概念図。
【図２】図１のII−II断面図。
【図３】図２の要部に当るコンバスタバーナの外観図。
【図４】図３のIV−IV断面図。
【図５】図３のＶ−Ｖ断面図。
【図６】図３のVI−VI断面図。
【図７】従来のガス化炉の系統概念図。
【図８】水冷管とバーナの配列を示す説明図。
【符号の説明】
１    ガス化炉
２    圧力容器
３    軽燃室
４    コンバスタ
５    リダクタ
６    水冷管
７    軽油バーナ
８    コンバスタバーナ
９    チャーバーナ
１０  リダクタバーナ
１１  燃料用石炭
１２  ガス化用石炭
１３  チャー
１４  生成ガス
１５  軽油
１６  高温排ガス
１７  一体化コンバスタバーナ
１８  燃料用石炭ノズル
１９  二次空気ノズル
２０  チャーノズル
２１  酸素富化空気ノズル
２２  冷却水
２３  冷却水仕切板
２４  石炭接続管
２５  二次空気接続管
２６  チャー接続管
２７  酸素富化空気接続管
２８  冷却水接続管
２９  軽油接続管
３０  二次空気
３１  酸素富化空気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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