(57)【要約】【課題】微粉炭を安定してガス化させるバーナの作製を容易化する。【解決手段】ツイストチューブ１４と直管１５とを備えている。ツイストチューブ１４は、螺旋に沿う溝が管の内側に形成されている。直管１５は、螺旋に沿う螺旋流路１８が直管１５とツイストチューブ１４との間に形成されるように、ツイストチューブ１４の内部に配置されている。このようなバーナ１１は、螺旋流路１８を流れる第１ガスを噴射すると、その第１ガスの旋回流を生成させ、直管１５の内部の直線流路１９を流れる第２ガスとその第１ガスとをより適切に混合することができ、その混合ガスをより適切に燃焼させることができる。このようなバーナ１１は、さらに、ツイストチューブ１４に直管１５を挿入することにより、その旋回流を生成する旋回翼を別個に備える他のバーナに比較して、より容易に作製されることができる。【選択図】図２
2014152987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状に形成されているツイストチューブと、
管状に形成されている直管とを備え、
前記ツイストチューブは、螺旋に沿う溝が管の内側に形成され、
前記直管は、円筒面に形成された表面が管の外側に形成され、
前記直管は、螺旋に沿う螺旋流路が前記直管と前記ツイストチューブとの間に形成されるように、前記ツイストチューブの内部に配置され、
前記ツイストチューブと前記直管とは、
前記螺旋流路を流れる第１ガスを噴射する外側噴射口と、
前記直管の内部に形成される直線流路を流れる第２ガスを噴射する内側噴射口とを形成するバーナ。
【請求項２】
管状に形成される外側直管をさらに備え、
前記外側直管は、円筒面に形成された表面が管の内側に形成され、
前記ツイストチューブは、さらに、螺旋に沿う溝が管の外側に形成され、
前記ツイストチューブは、螺旋に沿う外側螺旋流路が前記外側直管と前記ツイストチューブとの間に形成されるように、前記外側直管の内部に配置され、
前記ツイストチューブと前記外側直管とは、前記外側螺旋流路を流れる第３ガスを噴射する他の外側噴射口を形成する請求項１に記載されるバーナ。
【請求項３】
前記第１ガスは、前記第２ガスを燃焼させる酸化剤を含有し、
前記第３ガスは、水蒸気を含有する請求項２に記載されるバーナ。
【請求項４】
管状に形成されているツイストチューブと、
管状に形成されている直管とを備え、
前記ツイストチューブは、螺旋に沿う溝が管の外側に形成され、
前記直管は、円筒面に形成された表面が管の内側に形成され、
前記ツイストチューブは、螺旋に沿う螺旋流路が前記直管と前記ツイストチューブとの間に形成されるように、前記直管の内部に配置され、
前記ツイストチューブと前記直管とは、
前記螺旋流路を流れる第１ガスを噴射する内側噴射口と、
前記ツイストチューブの内部に形成される直線流路を流れる第２ガスを噴射する外側噴射口とを形成するバーナ。
【請求項５】
管状に形成されているツイストチューブと管状に形成されている直管とを準備すること、
前記直管を前記ツイストチューブの内部に挿入することによりバーナを作製することとを備え、
前記ツイストチューブは、螺旋に沿う溝が管の内側に形成され、
前記直管は、円筒面に形成された表面が管の外側に形成され、
前記バーナは、螺旋に沿う螺旋流路が前記直管と前記ツイストチューブとの間に形成され、
前記ツイストチューブと前記直管とは、
前記螺旋流路を流れる第１ガスを噴射する内側噴射口と、
前記ツイストチューブの内部に形成される直線流路を流れる第２ガスを噴射する外側噴射口とを形成するバーナ製造方法。
【請求項６】
管状に形成されている外側直管を準備すること、
前記ツイストチューブを前記外側直管の内部に挿入することとをさらに備え、
前記外側直管は、円筒面に形成された表面が管の内側に形成され、
前記ツイストチューブは、さらに、螺旋に沿う溝が管の外側に形成され、
前記バーナは、螺旋に沿う外側螺旋流路が前記外側直管と前記ツイストチューブとの間にさらに形成され、
前記外側直管と前記ツイストチューブとは、前記外側螺旋流路を流れる第３ガスをさらに噴射する他の外側噴射口とを形成する請求項５に記載されるバーナ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーナに関し、特に、石炭等の炭素含有固体物から形成される微粉炭をガス化することに利用されるバーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭ガス化複合発電設備が知られている。その石炭ガス化複合発電設備は、石炭ガス化炉とチャー回収装置とガス精製設備とガスタービン設備と排熱回収ボイラと蒸気タービン設備とその発電機とを備えている。その石炭ガス化炉は、微粉炭をガス化することにより、可燃性を有する生成ガスを生成する。その生成ガスは、可燃性ガスにチャー等が混合されている。
【０００３】
そのチャー回収装置は、その生成ガスからそのチャーを除去することにより、チャー除去済生成ガスを生成する。そのガス精製設備は、そのチャー除去済生成ガスを精製することにより、精製済生成ガスを生成する。そのガスタービン設備は、その精製済生成ガスを燃焼させることにより高温・高圧の燃焼ガスを生成し、回転動力を生成する。その排熱回収ボイラは、その燃焼ガスから熱エネルギを回収し、高圧の蒸気を生成する。その蒸気タービン設備は、その蒸気を用いて回転動力を生成する。その発電機は、そのガスタービン設備とその蒸気タービン設備とにより生成された回転動力を電力に変換する。
【０００４】
その石炭ガス化炉は、石炭ガス化炉本体とバーナとを備えている。その石炭ガス化炉本体は、微粉炭をガス化するための雰囲気を環境から隔離する容器を形成している。そのバーナは、多重管構造を有し、微粉炭とガス化剤を別々に噴射する。そのバーナは、さらに、その微粉炭とガス化剤とを石炭ガス化炉本体の内部で化学反応させることにより、その生成ガスを生成する。
【０００５】
旋回翼を備えているバーナが知られている（特開２００６−３４３０３７号公報、特開２００２−２３５９０９号公報参照）。このようなバーナは、その旋回翼によりそのガス化剤の旋回流を生成することにより、その微粉炭とその酸化剤ガスとをより適切に混合させることができ、その微粉炭をより安定してガス化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３４３０３７号公報
【特許文献２】特開２００２−２３５９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このようなバーナは、さらに、そのガス化剤として純酸素または酸素富化空気を用いることにより、その生成ガス中の窒素量を低減することができる。しかしながら、このようなバーナは、そのガス化剤として純酸素または酸素富化空気を用いることにより、そのガス化剤の必要量が低減し、その分そのガス化剤の流速を低減させる。このようなバーナは、そのガス化剤の流速が低減したときに、微粉炭の燃焼を不安定にする。このため、このようなバーナは、ガス化剤の流路を狭めることにより、ガス化剤の流速を維持する必要がある。
【０００８】
このようなバーナは、ガス化剤の流速を維持するために内外の管の径の差を縮めると、その旋回翼を管に固定する溶接部の影響により、その旋回流を適切に生成することができなくなることがある。旋回流をより適切に生成するバーナが望まれ、より容易に作製されるバーナが望まれている。
【０００９】
本発明の課題は、燃料をより安定して燃焼させ、かつ、より容易に作製されるバーナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によるバーナは、管状に形成されているツイストチューブと、管状に形成されている直管とを備えている。このとき、そのツイストチューブは、螺旋に沿う溝が管の内側に形成されている。その直管は、円筒面に形成された表面が管の外側に形成されている。その直管は、螺旋に沿う螺旋流路がその直管とそのツイストチューブとの間に形成されるように、そのツイストチューブの内部に配置されている。そのツイストチューブとその直管とは、その螺旋流路を流れる第１ガスを噴射する外側噴射口と、その直管の内部に形成される直線流路を流れる第２ガスとを噴射する内側噴射口とを形成している。
【００１１】
このようなバーナは、その直管とそのツイストチューブとの間に形成された螺旋流路がその第１ガスの旋回流を生成させ、その第１ガスと第２ガスとをより適切に混合することができ、その混合ガスをより適切に燃焼させることができる。このようなバーナは、ツイストチューブに直管を挿入することにより、その旋回流を生成する旋回翼を別個に備える他のバーナに比較して、より容易に作製されることができる。
【００１２】
本発明によるバーナは、管状に形成される外側直管をさらに備えている。このとき、その外側直管は、円筒面に形成された表面が管の内側に形成されている。そのツイストチューブは、さらに、螺旋に沿う溝が管の外側に形成されている。そのツイストチューブは、螺旋に沿う外側螺旋流路がその外側直管とそのツイストチューブとの間に形成されるように、その外側直管の内部に配置されている。そのツイストチューブとその外側直管とは、その外側螺旋流路を流れる第３ガスを噴射する他の外側噴射口を形成している。
【００１３】
このようなバーナは、その外側直管とそのツイストチューブとの間に形成された外側螺旋流路がその第３ガスの旋回流を生成させ、その第１ガスとその第２ガスとその第３ガスとをより適切に混合することができ、その混合ガスをより適切に燃焼させることができる。このようなバーナは、そのツイストチューブをその外側直管に挿入することにより、容易に作製されることができ、その第３ガスの旋回流を生成するための旋回翼を別個に備える他のバーナに比較して、より容易に作製されることができる。
【００１４】
その第１ガスは、その第２ガスを燃焼させる酸化剤を含有している。その第３ガスは、水蒸気を含有している。
【００１５】
このようなバーナは、その第２ガスが燃焼することにより生成される火炎にその第３ガスを供給することにより、その酸化剤の濃度を低下させ、かつ、その第２ガスと水蒸気との吸熱反応を促進させることにより、その火炎の温度を低減させることができ、その直管に印加される熱負荷を低減し、その直管が変形・焼損することを防止することができる。さらに、このようなバーナは、その螺旋流路が、その直線流路とその外側螺旋流路との間に配置される。このため、このようなバーナは、その外側螺旋流路がその第２ガスにより冷却され難く、その第２ガスを加熱することなく、その第３ガスに含まれる水蒸気がその外側螺旋流路で凝縮することをより確実に防止することができる。
【００１６】
本発明によるバーナは、管状に形成されているツイストチューブと、管状に形成されている直管とを備えている。このとき、そのツイストチューブは、螺旋に沿う溝が管の外側に形成されている。その直管は、円筒面に形成された表面が管の内側に形成されている。そのツイストチューブは、螺旋に沿う螺旋流路がその直管とそのツイストチューブとの間に形成されるように、その直管の内部に配置されている。そのツイストチューブとその直管とは、その螺旋流路を流れる第１ガスを噴射する内側噴射口と、そのツイストチューブの内部に形成される直線流路を流れる第２ガスを噴射する外側噴射口とを形成している。
【００１７】
このようなバーナは、その螺旋流路がその第１ガスの旋回流を生成させ、その第１ガスとその第２ガスとをより適切に混合することができ、その混合ガスをより適切に燃焼させることができる。このようなバーナは、その直管にそのツイストチューブを挿入することにより、容易に作製されることができ、その旋回流を生成する旋回翼を別個に備える他のバーナに比較して、より容易に作製されることができる。
【００１８】
本発明によるバーナ製造方法は、管状に形成されているツイストチューブと管状に形成されている直管とを準備すること、その直管をそのツイストチューブの内部に挿入することによりバーナを作製することとを備えている。このとき、そのツイストチューブは、螺旋に沿う溝が管の内側に形成されている。その直管は、円筒面に形成された表面が管の外側に形成されている。そのバーナは、螺旋に沿う螺旋流路がその直管とそのツイストチューブとの間に形成されている。そのツイストチューブとその直管とは、その螺旋流路を流れる第１ガスを噴射する内側噴射口と、そのツイストチューブの内部に形成される直線流路を流れる第２ガスを噴射する外側噴射口とを形成している。
【００１９】
このようなバーナ製造方法により作製されるバーナは、その螺旋流路がその第１ガスの旋回流を生成させ、その第１ガスとその第２ガスとをより適切に混合することができ、その混合ガスをより適切に燃焼させることができる。このようなバーナ製造方法は、その旋回流を生成する旋回翼を別途に作製する他のバーナ製造方法に比較して、そのバーナをより容易に作製することができる。
【００２０】
本発明によるバーナ製造方法は、管状に形成されている外側直管を準備すること、そのツイストチューブをその外側直管の内部に挿入することをさらに備えている。このとき、その外側直管は、円筒面に形成された表面が管の内側に形成されている。そのツイストチューブは、さらに、螺旋に沿う溝が管の外側に形成されている。そのバーナは、螺旋に沿う外側螺旋流路がその外側直管とそのツイストチューブとの間にさらに形成されている。その外側直管とそのツイストチューブとは、その外側螺旋流路を流れる第３ガスをさらに噴射する他の外側噴射口とを形成している。
【００２１】
このようなバーナ製造方法によりバーナは、その外側螺旋流路がその第３ガスの旋回流を生成させ、その第１ガスとその第２ガスとその第３ガスとをより適切に混合することができ、その混合ガスをより適切に燃焼させることができる。このようなバーナ製造方法は、その旋回流を生成する旋回翼を別途に作製する他のバーナ製造方法に比較して、そのバーナをより容易に作製することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によるバーナは、ツイストチューブと直管との間に形成される螺旋の流路により生成される旋回流により、噴射する流体をより適切に混合させることができ、その流体をより適切に燃焼させることができる。本発明によるバーナは、さらに、その旋回流を生成させるための旋回翼を別途備える必要がなく、より容易に作製されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明によるバーナが適用される石炭ガス化複合発電設備を示す概略構成図である。
【図２】図２は、バーナを示す斜視図である。
【図３】図３は、バーナを示す断面図である。
【図４】図４は、ツイストチューブを示す斜視図である。
【図５】図５は、直管を示す斜視図である。
【図６】図６は、他のバーナを示す斜視図である。
【図７】図７は、さらに他のバーナを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図面を参照して、本発明によるバーナの実施の形態を記載する。そのバーナは、石炭ガス化複合発電設備に適用されている。その石炭ガス化複合発電設備１０は、図１に示されているように、石炭ガス化炉１とチャー回収装置２とガス精製設備３とガスタービン設備５と排熱回収ボイラ６と蒸気タービン設備７と発電機８とを備えている。石炭ガス化炉１は、微粉炭をガス化することにより、可燃性を有する生成ガスを生成する。その生成ガスは、可燃性ガスにチャー等が混合されている。
【００２５】
チャー回収装置２は、その生成ガスからそのチャーを除去することにより、チャー除去済生成ガスを生成する。ガス精製設備３は、そのチャー除去済生成ガスを精製することにより、精製済生成ガスを生成する。ガスタービン設備５は、その精製済生成ガスを燃焼させることにより高温・高圧の燃焼ガスを生成し、回転動力を生成する。排熱回収ボイラ６は、その燃焼ガスから熱エネルギを回収し、高圧の蒸気を生成する。蒸気タービン設備７は、その蒸気を用いて回転動力を生成する。発電機８は、ガスタービン設備５と蒸気タービン設備７とにより生成された回転動力を電力に変換する。
【００２６】
石炭ガス化炉１は、石炭ガス化炉本体とバーナとを備えている。その石炭ガス化炉本体は、微粉炭をガス化するための雰囲気を環境から隔離する容器を形成している。
【００２７】
そのバーナ１１は、その石炭ガス化炉本体の内部に配置され、図２に示されるように、棒状に形成され、ツイストチューブ１４と直管１５とを備えている。ツイストチューブ１４は、金属から形成されている。ツイストチューブ１４は、概ね管に形成されている。直管１５は、金属から形成されている。直管１５は、ツイストチューブ１４より細い管に形成されている。直管１５は、ツイストチューブ１４の内側に配置され、中心軸１６の周りに回転することにより得られる回転体に形成されるように配置されている。
【００２８】
バーナ１１は、さらに、図３に示されるように、複数の螺旋流路１８と直線流路１９とが形成されている。複数の螺旋流路１８は、ツイストチューブ１４と直管１５との間に形成されている。直線流路１９は、直管１５の内側に形成されている。
【００２９】
バーナ１１は、さらに、一端に外側噴射口２１と内側噴射口２２とが形成されている。外側噴射口２１は、ツイストチューブ１４と直管１５との間に形成され、すなわち、複数の螺旋流路１８の端に形成されている。内側噴射口２２は、外側噴射口２１に囲まれるように直管１５の内側に形成され、すなわち、直線流路１９の端に形成されている。
【００３０】
ツイストチューブ１４は、図４に示されるように、外側表面３１と内側表面３２とが形成されている。外側表面３１は、管の外側に形成されている。外側表面３１は、雄ねじのように、螺旋に沿う複数条の溝が形成されている。その螺旋は、中心軸１６の周りに回転しながら、中心軸１６に平行に平行移動する点の軌跡である。内側表面３２は、管の内側に形成されている。内側表面３２は、雌ねじのように、螺旋に沿う複数条の溝が形成されている。ツイストチューブ１４は、さらに、厚さが概ね一様になるように形成され、すなわち、内側表面３２の任意の点から外側表面３１までの距離が概ね一様になるように形成されている。すなわち、ツイストチューブ１４は、その溝の条数ｎを用いて、中心軸１６の周りを２π／ｎだけ回転させると自らと重なる回転対称を有している。
【００３１】
ツイストチューブ１４は、このように形成されることにより、いわゆる直管を加工することにより作製されることができる。このようなツイストチューブ１４は、周知であり、市場販売されている。
【００３２】
直管１５は、図５に示されるように、外側円筒面３５と内側円筒面３６とが形成されている。外側円筒面３５は、管の外側に形成されている。外側円筒面３５は、円筒面に形成され、すなわち、中心軸１６から所定の距離に配置される点の集合に形成されている。内側円筒面３６は、管の内側に形成されている。内側円筒面３６は、円筒面に形成され、すなわち、中心軸１６から所定の距離に配置される点の集合に形成されている。直管１５は、さらに、厚さが概ね一様になるように形成され、すなわち、内側円筒面３６の任意の点から外側円筒面３５までの距離が概ね一様になるように形成されている。
【００３３】
バーナ１１は、ツイストチューブ１４と直管１５とがこのように形成されることにより、複数の螺旋流路１８が螺旋に沿うように、形成される。
【００３４】
バーナ１１は、さらに、図示されていない微粉炭供給装置と酸化剤供給装置とを備えている。その微粉炭供給装置は、直線流路１９に燃料流体を供給する。その燃料流体は、微粉炭と搬送ガスとの混合物である。その搬送ガスとしては、窒素が例示される。その酸化剤供給装置は、複数の螺旋流路１８に酸化剤ガスを供給する。その酸化剤ガスは、微粉炭を酸化させ、その微粉炭から可燃性ガスを生成する酸化剤を含んでいる。その酸化剤ガスとしては、酸素、酸素富化空気、水蒸気と空気との混合ガス、水蒸気と酸素との混合ガスが例示される。
【００３５】
バーナ１１は、その燃料流体が直線流路１９に供給されているときに、内側噴射口２２からその燃料流体をその石炭ガス化炉本体の内部に噴射する。バーナ１１は、その酸化剤ガスが複数の螺旋流路１８に供給されているときに、外側噴射口２１からその酸化剤ガスをその石炭ガス化炉本体の内部に噴射する。バーナ１１は、外側噴射口２１からその酸化剤ガスを噴射したときに、複数の螺旋流路１８が螺旋に沿って形成されていることにより、図２に示されるように、その石炭ガス化炉本体の内部にその酸化剤ガスが中心軸１６の周りに回転しながら進行する旋回流３８を生成する。
【００３６】
バーナ１１は、その燃料流体とその酸化剤ガスとが並行して噴射されているときに、旋回流３８が強い乱流を生成することにより、その燃料流体とその酸化剤ガスとがより適切に混合された混合ガスを生成することができる。バーナ１１は、さらに、その石炭ガス化炉本体の内部でその燃料流体とその酸化剤ガスとを化学反応させることにより、その石炭ガス化炉本体の内部のうちの内側噴射口２２からその燃料流体が噴射される領域に火炎３９を生成させ、生成ガスを生成する。このとき、バーナ１１は、旋回流３８によりその燃料流体とその酸化剤ガスとがより適切に混合されることにより、その燃料流体をより適切に燃焼させることができ、その生成ガスをより安定して生成することができる。
【００３７】
火炎３９は、熱線を輻射し、その熱線によりツイストチューブ１４と直管１５とを加熱する。バーナ１１は、その酸化剤ガスが水蒸気を含有しているときに、火炎３９にその水蒸気が供給されることにより、酸化剤の濃度を低下させ、かつ、石炭をガス化させる化学反応のうちの吸熱反応を促進させ、火炎３９の温度を低減させることができる。このとき、バーナ１１は、ツイストチューブ１４と直管１５との温度を低減することができ、ツイストチューブ１４と直管１５とが変形・焼損することを防止することができる。
【００３８】
本発明によるバーナ製造方法の実施の形態は、バーナ１１を生産する方法である。そのバーナ製造方法では、まず、ツイストチューブ１４が準備され、直管１５が準備される。ツイストチューブ１４と直管１５とが準備された後に、直管１５は、ツイストチューブ１４と直管１５との間に複数の螺旋流路１８が形成されるように、ツイストチューブ１４の内部に挿入される。直管１５は、複数の螺旋流路１８が形成された後に、ツイストチューブ１４に固定される。ツイストチューブ１４と直管１５とは、複数の螺旋流路１８が形成された後に、複数の螺旋流路１８が酸化剤供給装置に接続され、直線流路１９が微粉炭供給装置に接続されることにより、バーナ１１に形成される。
【００３９】
このようなバーナ製造方法は、外側噴射口２１の前に旋回翼を取り付ける工程がなく、旋回流３８を生成する旋回翼を別個に備える他のバーナを作製する他のバーナ製造方法に比較して、バーナ１１をより容易に作製することができる。
【００４０】
外側噴射口２１から噴射される酸化剤ガスは、外側噴射口２１の断面積がより小さいときに、外側噴射口２１からより高速に噴射されることができる。すなわち、バーナ１１は、外側噴射口２１の断面積が小さくなるように作製されることにより、酸化剤ガスをより高速に噴射することができる。外側噴射口２１の断面積が小さいことは、外側噴射口２１の前に旋回翼を取り付けることを困難にする。このようなバーナ製造方法は、外側噴射口２１の前に旋回翼を取り付ける工程がなく、酸化剤ガスをより高速に噴射することができるバーナをより容易に作製することができる。
【００４１】
なお、ツイストチューブ１４は、全体にその複数条の溝が形成されていない他のツイストチューブに置換されることもできる。そのツイストチューブは、ツイストチューブ部分と直管部分とから形成されている。そのツイストチューブ部分は、ツイストチューブ１４と同様にして、外側表面と内側表面とに複数条の溝が形成されている。その直管部分は、その外側表面とその内側表面とに溝が形成されない管に形成されている。このようなツイストチューブが適用されたバーナは、そのツイストチューブ部分が外側噴射口２１を形成するように、そのツイストチューブが配置されている。このようなバーナは、既述の実施の形態におけるバーナ１１と同様にして、旋回流をより適切に生成し、かつ、容易に作製されることができる。
【００４２】
図６は、本発明によるバーナの実施の他の形態を示している。そのバーナ４１は、棒状に形成され、外側直管４３とツイストチューブ４４とを備えている。外側直管４３は、既述の実施の形態における直管１５と同様にして、形成されている。すなわち、外側直管４３は、金属から形成され、管に形成されている。外側直管４３は、溝が形成されない外側円筒面が外側に形成され、溝が形成されない内側円筒面が内側に形成されている。すなわち、外側直管４３は、中心軸４６の周りに回転することにより得られる回転体に形成されるように配置されている。
【００４３】
ツイストチューブ４４は、既述の実施の形態におけるツイストチューブ１４と概ね同様にして形成されている。すなわち、ツイストチューブ４４は、金属から形成されている。ツイストチューブ４４は、外側直管４３より細い管状に形成されている。ツイストチューブ４４は、管の外側に外側表面が形成され、管の内側に内側表面が形成されている。その外側表面は、雄ねじのように、螺旋に沿う複数条の溝が形成されている。その螺旋は、中心軸４６の周りに回転しながら、中心軸４６に平行に平行移動する点の軌跡である。その内側表面は、雌ねじのように、螺旋に沿う複数条の溝が形成されている。ツイストチューブ４４は、さらに、厚さが概ね一様になるように形成され、すなわち、その内側表面の任意の点からその外側表面までの距離が概ね一様になるように形成されている。ツイストチューブ４４は、外側直管４３の内側に配置され、外側直管４３に固定されている。
【００４４】
バーナ４１は、さらに、複数の螺旋流路４８と直線流路４９とが形成されている。直線流路４９は、ツイストチューブ４４の内側に形成されている。複数の螺旋流路４８は、外側直管４３とツイストチューブ４４との間に形成されている。複数の螺旋流路４８は、螺旋に沿う複数条の溝がツイストチューブ４４の外側表面に形成されていることにより、螺旋に沿うように形成される。
【００４５】
バーナ４１は、さらに、一端に外側噴射口５１と内側噴射口５２とが形成されている。外側噴射口５１は、外側直管４３とツイストチューブ４４との間に形成され、すなわち、複数の螺旋流路４８の端に形成されている。内側噴射口５２は、外側噴射口５１に囲まれるようにツイストチューブ４４の内側に形成され、すなわち、直線流路４９の端に形成されている。
【００４６】
バーナ４１は、その燃料流体が直線流路４９に供給されているときに、内側噴射口５２からその燃料流体をその石炭ガス化炉本体の内部に噴射する。バーナ４１は、その酸化剤ガスが複数の螺旋流路４８に供給されているときに、外側噴射口５１からその酸化剤ガスをその石炭ガス化炉本体の内部に噴射する。バーナ４１は、外側噴射口５１からその酸化剤ガスを噴射したときに、複数の螺旋流路４８が螺旋に沿って形成されていることにより、その石炭ガス化炉本体の内部にその酸化剤ガスが中心軸４６の周りに回転しながら進行する旋回流５８を生成する。
【００４７】
バーナ４１は、その燃料流体とその酸化剤ガスとが並行して噴射されているときに、旋回流５８が強い乱流を生成することにより、その燃料流体とその酸化剤ガスとがより適切に混合された混合ガスを生成することができる。バーナ４１は、さらに、その石炭ガス化炉本体の内部でその燃料流体とその酸化剤ガスとを化学反応させることにより、その石炭ガス化炉本体の内部のうちの内側噴射口５２からその燃料流体が噴射される領域に火炎５９を生成させ、生成ガスを生成する。
【００４８】
火炎５９は、熱線を輻射し、その熱線により外側直管４３とツイストチューブ４４とを加熱する。バーナ４１は、その酸化剤ガスが水蒸気を含有しているときに、火炎５９にその水蒸気が供給されることにより、酸化剤の濃度を低下させ、かつ、石炭をガス化させる化学反応のうちの吸熱反応を促進させ、火炎５９の温度を低減させることができる。このため、バーナ４１は、外側直管４３とツイストチューブ４４との温度を低減することができ、外側直管４３とツイストチューブ４４とが変形・焼損することを防止することができる。
【００４９】
バーナ４１は、直線流路４９の内壁に溝が形成されているために、微粉炭を含有する燃料流体が直線流路４９を流れることにより、直線流路４９の内壁にエロージョンを発生させることがある。既述の実施の形態におけるバーナ１１は、その料流体が流れる直線流路１９の内壁に溝が形成されていないことにより、バーナ４１に比較して、直線流路１９の内壁にエロージョンが発生することをより低減することができる。バーナ４１は、そのエロージョンの影響が十分に小さいときに、利用されることができる。
【００５０】
本発明によるバーナ製造方法の実施の他の形態は、バーナ４１を生産する方法である。そのバーナ製造方法では、まず、外側直管４３が準備され、ツイストチューブ４４が準備される。外側直管４３とツイストチューブ４４とが準備された後に、外側直管４３は、外側直管４３とツイストチューブ４４との間に複数の螺旋流路４８が形成されるように、ツイストチューブ４４の内部に挿入される。外側直管４３は、複数の螺旋流路４８が形成されるように外側直管４３がツイストチューブ４４に挿入された後に、ツイストチューブ４４に固定される。外側直管４３とツイストチューブ４４とは、複数の螺旋流路４８が形成された後に、複数の螺旋流路４８が酸化剤供給装置に接続され、直線流路４９が微粉炭供給装置に接続されることにより、バーナ４１に形成される。
【００５１】
このようなバーナ製造方法は、既述の実施の形態におけるバーナ製造方法と同様にして、外側噴射口５１の前に旋回翼を取り付ける工程がなく、旋回流５８を生成する旋回翼を別個に備える他のバーナを作製する他のバーナ製造方法に比較して、バーナ４１をより容易に作製することができ、酸化剤ガスをより高速に噴射することができるバーナをより容易に作製することができる。
【００５２】
図７は、本発明によるバーナの実施のさらに他の形態を示している。そのバーナ６１は、棒状に形成され、外側直管６３とツイストチューブ６４と内側直管６５とを備えている。外側直管６３は、既述の実施の形態における直管１５と同様にして、形成されている。すなわち、外側直管６３は、金属から形成され、管に形成されている。外側直管６３は、中心軸６６の周りに回転することにより得られる回転体に形成されるように配置されている。外側直管６３は、溝が形成されていない外側円筒面が外側に形成され、溝が形成されていない内側円筒面が内側に形成されている。
【００５３】
ツイストチューブ６４は、既述の実施の形態におけるツイストチューブ１４と同様にして形成されている。すなわち、ツイストチューブ６４は、金属から形成されている。ツイストチューブ６４は、外側直管６３より細い管状に形成されている。ツイストチューブ６４は、管の外側に外側表面が形成され、管の内側に内側表面が形成されている。その外側表面は、雄ねじのように、螺旋に沿う複数条の溝が形成されている。その螺旋は、中心軸６６の周りに回転しながら、中心軸６６に平行に平行移動する点の軌跡である。その内側表面は、雌ねじのように、螺旋に沿う複数条の溝が形成されている。ツイストチューブ６４は、さらに、厚さが概ね一様になるように形成され、すなわち、その内側表面の任意の点からその外側表面までの距離が概ね一様になるように形成されている。ツイストチューブ６４は、外側直管６３の内側に配置され、外側直管６３に固定されている。
【００５４】
内側直管６５は、既述の実施の形態における直管１５と同様にして、形成されている。すなわち、内側直管６５は、金属から形成され、ツイストチューブ６４より細い管に形成されている。内側直管６５は、中心軸６６の周りに回転することにより得られる回転体に形成されるように配置されている。内側直管６５は、溝が形成されていない外側円筒面が外側に形成され、溝が形成されていない内側円筒面が内側に形成されている。
【００５５】
バーナ６１は、さらに、複数の外側螺旋流路６７と複数の内側螺旋流路６８と直線流路６９とが形成されている。複数の外側螺旋流路６７は、外側直管６３とツイストチューブ６４との間に形成されている。複数の外側螺旋流路６７は、螺旋に沿う複数条の溝がツイストチューブ６４の外側表面に形成されていることにより、螺旋に沿うように形成される。複数の内側螺旋流路６８は、ツイストチューブ６４と内側直管６５との間に形成されている。複数の内側螺旋流路６８は、螺旋に沿う複数条の溝がツイストチューブ６４の内側表面に形成されていることにより、螺旋に沿うように形成される。直線流路６９は、内側直管６５の内側に形成されている。
【００５６】
バーナ６１は、さらに、一端に第１外側噴射口７１と第２外側噴射口７２と内側噴射口７３とが形成されている。第１外側噴射口７１は、外側直管６３とツイストチューブ６４との間に形成され、すなわち、複数の外側螺旋流路６７の端に形成されている。第２外側噴射口７２は、第１外側噴射口７１に囲まれるようにツイストチューブ６４と内側直管６５との間に形成され、すなわち、複数の内側螺旋流路６８の端に形成されている。内側噴射口７３は、第２外側噴射口７２に囲まれるように内側直管６５の内側に形成され、すなわち、直線流路６９の端に形成されている。
【００５７】
バーナ６１は、その燃料流体が直線流路６９に供給されているときに、内側噴射口７３からその燃料流体をその石炭ガス化炉本体の内部に噴射する。バーナ６１は、その酸化剤ガスが複数の内側螺旋流路６８に供給されているときに、第２外側噴射口７２からその酸化剤ガスをその石炭ガス化炉本体の内部に噴射する。バーナ６１は、水蒸気含有ガスが複数の外側螺旋流路６７に供給されているときに、第１外側噴射口７１からその水蒸気含有ガスをその石炭ガス化炉本体の内部に噴射する。
【００５８】
バーナ６１は、第１外側噴射口７１からその水蒸気含有ガスを噴射したときに、かつ、第２外側噴射口７２からその酸化剤ガスを噴射したときに、複数の外側螺旋流路６７が螺旋に沿って形成されていることにより、かつ、複数の内側螺旋流路６８が螺旋に沿って形成されていることにより、旋回流を生成する。その旋回流は、その酸化剤ガスとその水蒸気含有ガスとが混合された混合ガスから形成され、中心軸４６の周りに回転しながら進行する。
【００５９】
バーナ６１は、その燃料流体とその酸化剤ガスと水蒸気含有ガスとが並行して噴射されているときに、その旋回流が強い乱流を生成することにより、その燃料流体とその混合ガスとをより適切に混合させることができる。バーナ６１は、さらに、その石炭ガス化炉本体の内部でその燃料流体とその酸化剤ガスとを化学反応させることにより、その石炭ガス化炉本体の内部のうちの内側噴射口７３からその燃料流体が噴射される領域に火炎を生成させ、生成ガスを生成する。
【００６０】
その火炎は、熱線を輻射し、その熱線により外側直管６３とツイストチューブ６４と内側直管６５とを加熱する。バーナ６１は、その火炎にその水蒸気を供給することにより、酸化剤の濃度を低下させ、かつ、石炭をガス化させる化学反応のうちの吸熱反応を促進させ、その火炎の温度を低減させることができる。このため、バーナ６１は、外側直管６３とツイストチューブ６４と内側直管６５との温度を低減することができ、外側直管６３とツイストチューブ６４と内側直管６５とが変形・焼損することを防止することができる。
【００６１】
バーナ６１は、複数の外側螺旋流路６７と直線流路６９との間に複数の内側螺旋流路６８が配置されることにより、その燃料流体にツイストチューブ６４が直接に接触しないで、その燃料流体によりツイストチューブ６４が冷却され難く、ツイストチューブ６４の温度がその水蒸気含有ガスの露点より低くなることを防止することができる。このため、バーナ６１は、その水蒸気含有ガスが複数の外側螺旋流路６７を流れるときに、その水蒸気含有ガスに含有される水蒸気がツイストチューブ６４に接触することにより凝縮することが防止される。
【００６２】
ツイストチューブ６４で凝縮した水滴は、その火炎の熱により蒸発する。ツイストチューブ６４は、その凝縮と蒸発とが断続的に繰り返すことにより、膨張・収縮を繰り返す。その膨張・収縮は、ツイストチューブ６４が疲労破壊するまでの期間を短縮することがある。バーナ６１は、ツイストチューブ６４が結露することを防止することにより、ツイストチューブ６４の膨張・収縮を低減することができ、ツイストチューブ６４が疲労破壊するまでの期間を延長することができる。このため、石炭ガス化炉１は、バーナ６１の寿命が延長されることにより、バーナ６１を交換する頻度を低減することができ、ランニングコストを低減することができる。
【００６３】
本発明によるバーナ製造方法の実施のさらに他の形態は、バーナ６１を生産する方法である。そのバーナ製造方法では、まず、外側直管６３が準備され、ツイストチューブ６４が準備され、内側直管６５が準備される。内側直管６５は、ツイストチューブ６４と内側直管６５との間に複数の内側螺旋流路６８が形成されるように、ツイストチューブ６４の内部に挿入される。内側直管６５は、複数の内側螺旋流路６８が形成された後に、ツイストチューブ６４に固定される。ツイストチューブ６４は、外側直管６３とツイストチューブ６４との間に複数の外側螺旋流路６７が形成されるように、外側直管６３の内部に挿入される。ツイストチューブ６４は、複数の外側螺旋流路６７が形成された後に、外側直管６３に固定される。
【００６４】
外側直管６３とツイストチューブ６４と内側直管６５とは、複数の外側螺旋流路６７が水蒸気含有ガス供給装置に接続され、複数の内側螺旋流路６８が酸化剤供給装置に接続され、直線流路６９が微粉炭供給装置に接続されることにより、バーナ６１に形成される。
【００６５】
このようなバーナ製造方法は、第１外側噴射口７１と第２外側噴射口７２との前に旋回翼を取り付ける工程がなく、旋回流を生成する旋回翼を別個に備える他のバーナを作製する他のバーナ製造方法に比較して、バーナ６１をより容易に作製することができる。
【００６６】
なお、本発明によるバーナは、化石燃料と異なる他の炭素質固体原料のガス化に用いるガス化炉に適用されることもできる。その炭素質固体原料としては、バイオマスが例示される。本発明によるバーナは、このようなガス化炉に適用される場合でも、既述の実施の形態におけるバーナと同様にして、その炭素質固体原料をより適切に燃焼することができ、かつ、より容易に作製されることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１１：バーナ
１４：ツイストチューブ
１５：直管
１８：複数の螺旋流路
１９：直線流路
２１：外側噴射口
２２：内側噴射口
３１：外側表面
３２：内側表面
３５：外側円筒面
３６：内側円筒面
３８：旋回流
４３：外側直管
４４：ツイストチューブ
４８：複数の螺旋流路
４９：直線流路
５１：外側噴射口
５２：内側噴射口
６１：バーナ
６３：外側直管
６４：ツイストチューブ
６５：内側直管
６７：複数の外側螺旋流路
６８：複数の内側螺旋流路
６９：直線流路
７１：第１外側噴射口
７２：第２外側噴射口
７３：内側噴射口
【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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