(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】直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎとを備えている。複数の細管３３−１〜３３−ｎは、螺旋に沿う溝が管の内側に形成されている。直管３２は、螺旋に沿う螺旋流路が直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎとの間に形成されるように、複数の細管３３−１〜３３−ｎの内部に配置されている。このようなバーナ３１は、螺旋流路を流れる第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３２の内部の直線流路３６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３１は、さらに、複数の細管３３−１〜３３−ｎに直管３２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４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１噴射口を形成する直管と、
前記第１噴射口を囲むように配置される複数の第２噴射口をそれぞれ形成する複数の細管とを備え、
前記直管は、前記第１噴射口から噴射される第１流体が流れる直線流路をさらに形成し、
前記複数の細管の任意の細管は、前記複数の第２噴射口のうちの前記任意の細管により形成される第２噴射口から噴射される第２流体が流れる螺旋流路をさらに形成し、
前記螺旋流路は、前記直管の周りを周る螺旋に沿って配置されるバーナ。
【請求項２】
前記複数の細管を囲むように配置される外側直管をさらに備え、
前記外側直管は、
前記第１噴射口を囲むように配置される複数の第３噴射口と、
前記複数の第３噴射口からそれぞれ噴射される複数の第３流体がそれぞれ流れる複数の外側螺旋流路とを形成し、
前記複数の外側螺旋流路の任意の外側螺旋流路は、前記外側直管と前記複数の細管のうちの第１細管と前記複数の細管のうちの前記第１細管と異なる第２細管とに囲まれるように形成される請求項１に記載されるバーナ。
【請求項３】
前記第１流体は、前記第２流体を燃焼させる酸化剤を含有し、
前記第３流体は、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】
バンドをさらに備え、
前記複数の細管は、前記バンドと前記直管との間に配置され、
前記バンドは、前記複数の細管を前記直管に押し付けることにより、前記複数の細管を前記直管に固定する請求項１に記載されるバーナ。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項に記載されるバーナと、
前記第２ガスがガス化される雰囲気を生成するガス化炉本体とを備え、
前記第２ガスは、炭素を含有する炭素含有物質が混合される石炭ガス化炉。
【請求項６】
直線流路を形成する直管を準備すること、
複数の螺旋流路をそれぞれ形成する複数の細管を準備すること、
前記直管の周りを周る螺旋に沿って前記複数の螺旋流路の任意の螺旋流路が配置されるように、前記複数の細管を前記直管に巻きつけることとを備え、
前記複数の細管は、さらに、前記複数の第２噴射口が前記第１噴射口の周りに配置されるように、配置されるバーナ製造方法。
【請求項７】
外側直管を準備すること、
前記第１噴射口を囲むように配置される複数の第３噴射口と前記複数の第３噴射口からそれぞれ噴射される複数の第３流体がそれぞれ流れる複数の外側螺旋流路とが形成されるように、前記外側直管に前記複数の細管を挿入することとをさらに備え、
前記複数の外側螺旋流路の任意の外側螺旋流路は、前記外側直管と前記複数の細管のうちの第１細管と前記複数の細管のうちの前記第１細管と異なる第２細管とに囲まれるように形成される請求項６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、生成ガスから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、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、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、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、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、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、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号公報参照）。このようなバーナは、その旋回翼によりガス化剤の旋回流を生成することにより、微粉炭と酸化剤ガスとをより適切に混合させることができ、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
【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、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たときに、そのガス化剤の必要量が低減し、その分ガス化剤の流速を低減させる必要がある。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とがある。このため、このようなバーナは、ガス化剤の流路の断面積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、第１噴射口を形成する直管と、その第１噴射口を囲むように配置される複数の第２噴射口をそれぞれ形成する複数の細管とを備えている。その直管は、第１噴射口から噴射される第１流体が流れる直線流路をさらに形成している。その複数の細管の任意の細管は、複数の第２噴射口のうちのその任意の細管により形成される第２噴射口から噴射される第２流体が流れる螺旋流路をさらに形成している。その螺旋流路は、直管の周りを周る螺旋に沿って配置されている。
【００１１】
このようなバーナは、その複数の第２噴射口から第２流体を同時に噴射することにより、その第２流体から形成される旋回流を生成することができる。このようなバーナは、その旋回流を生成する旋回翼を備える必要がなく、その旋回翼を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。このようなバーナは、さらに、適当な径の管をその複数の細管に適用することにより、その第２流体を所望の流速で噴射させることができる。
【００１２】
本発明によるバーナは、その複数の細管を囲むように配置される外側直管をさらに備えている。その外側直管は、第１噴射口を囲むように配置される複数の第３噴射口と、その複数の第３噴射口からそれぞれ噴射される複数の第３流体がそれぞれ流れる複数の外側螺旋流路とを形成している。複数の外側螺旋流路の任意の外側螺旋流路は、外側直管と複数の細管のうちの第１細管と複数の細管のうちのその第１細管と異なる第２細管とに囲まれるように形成されている。
【００１３】
このような外側螺旋流路は、その直管の周りを周る螺旋に沿うように、形成される。このため、このようなバーナは、その複数の第３噴射口からその複数の第３流体をそれぞれ同時に噴射することにより、その複数の第３流体から形成される旋回流を生成することができる。このようなバーナは、その外側直管にその複数の細管を挿入することにより、その第３気体の旋回流を生成する旋回翼を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】
第１流体は、第２流体を燃焼させる酸化剤を含有している。第３流体は、水蒸気を含有している。
【００１５】
このようなバーナは、その第１流体が燃焼することにより生成される火炎にその第３流体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流体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、その複数の螺旋流路が、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１流体により冷却され難く、その第１流体を加熱することなく、その第３流体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、バンドをさらに備えている。複数の細管は、バンドと直管との間に配置されている。バンドは、複数の細管を直管に押し付けることにより、複数の細管を直管に固定している。
【００１７】
このようなバーナは、溶接によりその複数の細管をその直管に固定す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】
本発明による石炭ガス化炉は、本発明によるバーナと、第２ガスがガス化される雰囲気を生成するガス化炉本体とを備えている。第２ガスは、炭素を含有する炭素含有物質が混合されている。
【００１９】
このような石炭ガス化炉は、そのバーナが容易に作製されることにより、より容易に作製されることができる。
【００２０】
本発明によるバーナ製造方法は、直線流路を形成する直管を準備すること、複数の螺旋流路をそれぞれ形成する複数の細管を準備すること、その直管の周りを周る螺旋に沿ってその複数の螺旋流路の任意の螺旋流路が配置されるように、その複数の細管をその直管に巻きつけることとを備えている。その複数の細管は、さらに、その複数の第２噴射口がその第１噴射口の周りに配置されるように、配置されている。
【００２１】
このようなバーナ製造方法により作製されたバーナは、その複数の第２噴射口から第２流体を同時に噴射することにより、その第２流体の旋回流を生成することができる。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備える他のバーナを作成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。
【００２２】
本発明によるバーナ製造方法は、さらに、外側直管を準備すること、その第１噴射口を囲むように配置される複数の第３噴射口とその複数の第３噴射口からそれぞれ噴射される複数の第３流体がそれぞれ流れる複数の外側螺旋流路とが形成されるように、外側直管に複数の細管を挿入することとを備えている。その複数の外側螺旋流路の任意の外側螺旋流路は、外側直管と複数の細管のうちの第１細管と複数の細管のうちのその第１細管と異なる第２細管とに囲まれるように形成されている。
【００２３】
このような外側螺旋流路は、その直管の周りを周る螺旋に沿うように、形成される。このため、このようなバーナ製造方法により作製されたバーナは、その複数の第３噴射口からその複数の第３流体をそれぞれ同時に噴射することにより、その複数の第３流体から形成される旋回流を生成することができる。このようなバーナ製造方法は、その第３気体の旋回流を生成する旋回翼を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、より容易に作製されることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によるバーナは、噴射する流体をより適切に燃焼させることができ、より容易に作製されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【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、バーナを示す側面図である。
【図３】図３は、バーナを示す正面図である。
【図４】図４は、他のバーナを示す側面図である。
【図５】図５は、他のバーナを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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とそのガスタービン設備と排熱回収ボイラ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。
【００２７】
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。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。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、そのガスタービン設備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。
【００２８】
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。
【００２９】
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、棒状に形成されている。バーナ１１は、直管１２と複数の細管１４−１〜１４−ｎ（ｎ＝２，３，４，…）とを備えている。直管１２は、金属から形成されている。直管１２は、管に形成され、中心軸１５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ている。直管１２は、直線流路１６と内側噴射口１７とを形成している。直線流路１６は、直管１２の内側に形成されている。内側噴射口１７は、直管１２の一端に形成され、すなわち、直線流路１６の端に形成されている。
【００３０】
複数の細管１４−１〜１４−ｎの任意の細管１４−ｉ（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）は、金属から形成され、管に形成されている。細管１４−ｉは、径が直管１２の径より細い。細管１４−ｉは、直管１２の外側に配置され、螺旋に沿うように形成されている。その螺旋は、中心軸１５の周りに回転しながら、中心軸１５に平行に平行移動する点の軌跡である。複数の細管１４−１〜１４−ｎのうちの細管１４−ｉと別個の細管１４−（ｉ−１）は、細管１４−ｉが沿う螺旋が中心軸１５を中心に回転移動した他の螺旋に沿うように形成され、細管１４−（ｉ−１）の外側の表面が細管１４−ｉの外側の表面に接するように、配置されている。
【００３１】
複数の細管１４−１〜１４−ｎは、複数の螺旋流路１８−１〜１８−ｎと複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎとを形成している。複数の螺旋流路１８−１〜１８−ｎは、複数の細管１４−１〜１４−ｎに対応している。複数の螺旋流路１８−１〜１８−ｎのうちの細管１４−ｉに対応する螺旋流路１８−ｉは、細管１４−ｉの内側に形成されている。このため、螺旋流路１８−ｉは、螺旋に沿うように形成されている。その螺旋は、中心軸１５の周りに回転しながら、中心軸１５に平行に平行移動する点の軌跡である。
【００３２】
複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎは、複数の細管１４−１〜１４−ｎに対応している。複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎのうちの細管１４−ｉに対応する外側噴射口１９−ｉは、細管１４−ｉの一端に形成され、すなわち、螺旋流路１８−ｉの端に形成されている。外側噴射口１９−ｉは、外側噴射口１９−ｉを中心軸１５に正射影した点が内側噴射口１７を中心軸１５に正射影した点に一致するように、形成されている。すなわち、複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎは、図３に示されるように、内側噴射口１７の周りを囲むように形成されている。
【００３３】
バーナ１１は、このように形成されることにより、複数の細管１４−１〜１４−ｎの本数ｎを用いて、中心軸１５の周りを２π／ｎだけ回転させると自らと概ね重なる回転対称を有している。
【００３４】
バーナ１１は、図示されていないバンドをさらに備えている。そのバンドは、金属から形成され、そのバンドと直管１２との間に複数の細管１４−１〜１４−ｎが配置されるように、バーナ１１を複数の細管１４−１〜１４−ｎの外側から囲むように配置されている。そのバンドは、さらに、複数の細管１４−１〜１４−ｎが直管１２に接するように、かつ、直管１２と複数の細管１４−１〜１４−ｎとの間にはたらく最大摩擦力が増加するように、複数の細管１４−１〜１４−ｎに弾性力を印加している。バーナ１１は、そのバンドにより印加される弾性力により、複数の細管１４−１〜１４−ｎが直管１２に固定されている。
【００３５】
石炭ガス化炉１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１６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１８−１〜１８−ｎ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。
【００３６】
バーナ１１は、その燃料流体が直線流路１６に供給されているときに、内側噴射口１７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１８−１〜１８−ｎに供給されているときに、複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎ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、複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎからその酸化剤ガスを噴射したときに、複数の螺旋流路１８−１〜１８−ｎがそれぞれ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１５の周りに回転しながら進行する旋回流２１を生成する。
【００３７】
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２１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１７からその燃料流体が噴射される領域に火炎２２を生成させ、可燃性を有する生成ガスを生成する。このとき、バーナ１１は、旋回流２１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。
【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、直管１２が準備され、複数の細管が準備される。その複数の細管は、それぞれ、径が直管１２の径より細い直管に形成され、直線に沿うように、形成されている。直管１２とその複数の細管とが準備された後に、その複数の細管は、直管１２に巻きつけられて塑性変形されることにより、複数の細管１４−１〜１４−ｎに形成される。複数の細管１４−１〜１４−ｎが形成された後に、バンドが準備され、そのバンドは、そのバンドと直管１２との間に複数の細管１４−１〜１４−ｎが配置されるように、直管１２を複数の細管１４−１〜１４−ｎの外側から囲むように配置される。そのバンドは、複数の細管１４−１〜１４−ｎが直管１２に接するように、直管１２と複数の細管１４−１〜１４−ｎとの間にはたらく最大摩擦力が増加するように、複数の細管１４−１〜１４−ｎに弾性力を印加し、複数の細管１４−１〜１４−ｎを直管１２に固定する。直管１２と複数の細管１４−１〜１４−ｎとは、複数の細管１４−１〜１４−ｎが直管１２に固定されることにより、バーナ１１に形成される。
【００３９】
このようなバーナ製造方法は、複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎの前に旋回翼を取り付ける工程がなく、旋回流２１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】
複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎから噴射される酸化剤ガスは、供給量が同じであるときに、複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎの断面積がより小さいときに、複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎ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、複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎの断面積が小さくなるように作製されることにより、すなわち、複数の細管１４−１〜１４−ｎが径の小さい管から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。このようなバーナ製造方法は、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、直管１２と複数の細管１４−１〜１４−ｎとは、そのバンドを用いる固定手段と異なる他の固定手段により固定されることもできる。その固定手段としては、溶接が例示される。このような固定手段が適用されたバーナ製造方法により作製されたバーナは、既述の実施の形態におけるバーナ１１と同様にして、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、より容易に作製されることができる。
【００４２】
なお、バーナ１１は、さらに、給水装置を備えることもできる。その給水装置は、複数の螺旋流路１８−１〜１８−ｎのうちのいずれかの水用螺旋流路に水を供給する。このような給水装置を備えたバーナは、その水用螺旋流路に水が供給されているときに、複数の外側噴射口３９−１〜３９−ｎのうちのその水用螺旋流路に対応する水噴射口からその水をその石炭ガス化炉本体の内部に噴射する。そのバーナは、その水噴射口から水を噴射したときに、複数の螺旋流路１８−１〜１８−ｎがそれぞれ螺旋に沿って形成されていることにより、水蒸気が中心軸１５の周りに回転しながら進行する旋回流をその石炭ガス化炉本体の内部に生成する。その水蒸気は、その水が火炎２２により加熱されることにより生成される。このとき、その酸化剤供給装置は、複数の外側螺旋流路１８−１〜１８−ｎのうちの水用螺旋流路を除く酸化剤用螺旋流路にその酸化剤ガスを供給する。そのバーナは、その酸化剤ガスがその酸化剤用螺旋流路に供給されているときに、複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎのうちのその酸化剤用螺旋流路に対応する酸化剤用外側噴射口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し、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１５の周りに回転しながら進行する旋回流２１を生成する。このため、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、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、かつ、より容易に作製されることができる。
【００４３】
火炎２２は、熱線を輻射し、その熱線により直管１２と複数の細管１４−１〜１４−ｎとを加熱する。このようなバーナは、火炎２２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２２の温度を低減させることができる。このため、このようなバーナは、さらに、直管１２と複数の細管１４−１〜１４−ｎとの温度を低減することができ、直管１２と複数の細管１４−１〜１４−ｎとが変形・焼損することを防止することができる。
【００４４】
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２２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２２の温度を低減させることができる。この場合も、バーナ１１は、直管１２と複数の細管１４−１〜１４−ｎとの温度を低減することができ、直管１２と複数の細管１４−１〜１４−ｎとが変形・焼損することを防止することができる。
【００４５】
図４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３１は、その石炭ガス化炉本体の内部に配置され、棒状に形成されている。バーナ３１は、直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎと外側直管３４とを備えている。直管３２は、金属から形成されている。直管３２は、管に形成され、中心軸３５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ている。直管３２は、直線流路３６と内側噴射口３７とを形成している。直線流路３６は、直管３２の内側に形成されている。内側噴射口３７は、直管３２の一端に形成され、すなわち、直線流路３６の端に形成されている。
【００４６】
複数の細管３３−１〜３３−ｎの任意の細管３３−ｉは、金属から形成され、管に形成されている。細管３３−ｉは、径が直管３２の径より細い。細管３３−ｉは、直管３２の外側に配置され、螺旋に沿うように形成されている。その螺旋は、中心軸３５の周りに回転しながら、中心軸３５に平行に平行移動する点の軌跡である。複数の細管３３−１〜３３−ｎのうちの細管３３−ｉと別個の細管３３−（ｉ−１）は、細管３３−ｉが沿う螺旋が中心軸３５を中心に回転移動した他の螺旋に沿うように形成され、細管３３−（ｉ−１）の外側の表面が細管３３−ｉの外側の表面に接するように、配置されている。
【００４７】
複数の細管３３−１〜３３−ｎは、複数の螺旋流路３８−１〜３８−ｎと複数の外側噴射口３９−１〜３９−ｎとを形成している。複数の螺旋流路３８−１〜３８−ｎは、複数の細管３３−１〜３３−ｎに対応している。複数の螺旋流路３８−１〜３８−ｎのうちの細管３３−ｉに対応する螺旋流路３８−ｉは、細管３３−ｉの内側に形成されている。このため、螺旋流路３８−ｉは、螺旋に沿うように形成されている。その螺旋は、中心軸３５の周りに回転しながら、中心軸３５に平行に平行移動する点の軌跡である。
【００４８】
複数の外側噴射口３９−１〜３９−ｎは、複数の細管３３−１〜３３−ｎに対応している。複数の外側噴射口３９−１〜３９−ｎのうちの細管３３−ｉに対応する外側噴射口３９−ｉは、細管３３−ｉの一端に形成され、すなわち、螺旋流路３８−ｉの端に形成されている。外側噴射口３９−ｉは、外側噴射口３９−ｉを中心軸３５に正射影した点が内側噴射口３７を中心軸３５に正射影した点に一致するように、形成されている。
【００４９】
外側直管３４は、金属から形成されている。外側直管３４は、管に形成され、中心軸３５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ている。外側直管３４は、外側直管３４の内側に直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎとが配置されるように、直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎとを囲むように配置されている。外側直管３４は、さらに、複数の細管３３−１〜３３−ｎが直管３２に接するように、かつ、直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎとの間にはたらく最大摩擦力が増加するように、複数の細管３３−１〜３３−ｎに弾性力を印加している。バーナ３１は、外側直管３４により印加される弾性力により、複数の細管３３−１〜３３−ｎが直管３２に固定されている。
【００５０】
外側直管３４は、複数の外側螺旋流路４１−１〜４１−ｎと複数の外側噴射口４２−１〜４２−ｎとを形成している。複数の外側螺旋流路４１−１〜４１−ｎは、複数の細管３３−１〜３３−ｎに対応している。複数の外側螺旋流路４１−１〜４１−ｎのうちの細管３３−ｉに対応する外側螺旋流路４１−ｉは、外側直管３４と外側螺旋流路４１−ｉと外側螺旋流路４１−（ｉ−１）とに囲まれた空間から形成されている。すなわち、外側螺旋流路４１−ｉは、螺旋に沿うように形成されている。その螺旋は、中心軸３５の周りに回転しながら、中心軸３５に平行に平行移動する点の軌跡である。
【００５１】
複数の外側噴射口４２−１〜４２−ｎは、複数の細管３３−１〜３３−ｎに対応している。複数の外側噴射口４２−１〜４２−ｎのうちの細管３３−ｉに対応する外側噴射口４２−ｉは、細管３３−ｉの端と細管３３−（ｉ−１）の端と外側直管３４の端とから形成され、すなわち、複数の外側螺旋流路４１−１〜４１−ｎのうちの細管３３−ｉに対応する外側螺旋流路４１−ｉの端に形成されている。
【００５２】
すなわち、複数の外側噴射口３９−１〜３９−ｎは、図５に示されるように、内側噴射口３７の周りを囲むように形成されている。複数の外側噴射口４２−１〜４２−ｎは、内側噴射口３７の周りを囲むように形成され、中心軸３５から外側噴射口４２−ｉまでの距離が中心軸３５から外側噴射口３９−ｉまでの距離より大きくなるように、配置されている。
【００５３】
バーナ３１は、このように形成されることにより、複数の細管３３−１〜３３−ｎの本数ｎを用いて、中心軸３５の周りを２π／ｎだけ回転させると自らと概ね重なる回転対称を有している。
【００５４】
バーナ３１が適用される石炭ガス化炉は、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給水装置とを備えている。その微粉炭供給装置は、直線流路３６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、複数の外側螺旋流路４１−１〜４１−ｎ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。その給水装置は、複数の螺旋流路３８−１〜３８−ｎに水を供給する。
【００５５】
バーナ３１は、その燃料流体が直線流路３６に供給されているときに、内側噴射口３７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３１は、その酸化剤ガスが複数の外側螺旋流路４１−１〜４１−ｎに供給されているときに、複数の外側噴射口４２−１〜４２−ｎ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。
【００５６】
バーナ３１は、複数の外側噴射口４２−１〜４２−ｎ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４１−１〜４１−ｎがそれぞれ螺旋に沿って形成されていることにより、図４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３５の周りに回転しながら進行する旋回流５１を生成する。
【００５７】
バーナ３１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５１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３１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３７からその燃料流体が噴射される領域に火炎５３を生成させ、可燃性を有する生成ガスを生成する。このとき、バーナ３１は、旋回流５１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。
【００５８】
バーナ３１は、その水が複数の螺旋流路３８−１〜３８−ｎに供給されているときに、複数の外側噴射口３９−１〜３９−ｎからその水をその石炭ガス化炉本体の内部に噴射する。バーナ３１は、複数の外側噴射口３９−１〜３９−ｎから水を噴射したときに、複数の螺旋流路３８−１〜３８−ｎがそれぞれ螺旋に沿って形成されていることにより、水蒸気が中心軸３５の周りに回転しながら進行する旋回流５２をその石炭ガス化炉本体の内部に生成する。その水蒸気は、その水が火炎５３により加熱されることにより生成される。
【００５９】
火炎５３は、熱線を輻射し、その熱線により直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎと外側直管３４とを加熱する。バーナ３１は、その水が複数の螺旋流路３８−１〜３８−ｎを流れることにより、直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎと外側直管３４とを冷却する。バーナ３１は、さらに、複数の外側噴射口３９−１〜３９−ｎから水を噴射することにより、火炎５３にその水蒸気を供給することができる。バーナ３１は、火炎５３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、火炎５３の温度を低減させることができる。このため、バーナ３１は、直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎと外側直管３４との温度を低減することができる。その結果、バーナ３１は、直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎと外側直管３４とが変形・焼損することを防止することができる。
【００６０】
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３１を生産する方法である。そのバーナ製造方法では、まず、直管３２が準備され、複数の細管が準備され、外側直管３４が準備される。その複数の細管は、それぞれ、径が直管３２の径より細い直管に形成され、直線に沿うように、形成されている。直管３２とその複数の細管とが準備された後に、その複数の細管は、直管３２に巻きつけられて塑性変形されることにより、複数の細管３３−１〜３３−ｎに形成される。複数の細管３３−１〜３３−ｎが形成された後に、直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎとは、外側直管３４の内部に挿入されることにより、バーナ３１に形成される。このとき、外側直管３４は、複数の細管３３−１〜３３−ｎが直管３２に接するように、直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎとの間にはたらく最大摩擦力が増加するように、複数の細管３３−１〜３３−ｎに弾性力を印加し、複数の細管３３−１〜３３−ｎを直管３２に固定する。
【００６１】
このようなバーナ製造方法は、複数の外側噴射口３９−１〜３９−ｎと複数の外側噴射口４２−１〜４２−ｎの前に旋回翼を取り付ける工程がなく、旋回流５１と旋回流５２と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３１をより容易に作製することができる。
【００６２】
複数の外側噴射口４２−１〜４２−ｎから噴射される酸化剤ガスは、供給量が同じであるときに、複数の外側噴射口４２−１〜４２−ｎの断面積がより小さいときに、複数の外側噴射口４２−１〜４２−ｎ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３１は、４２−１〜４２−ｎの断面積が小さくなるように作製されることにより、すなわち、複数の細管３３−１〜３３−ｎが径の小さい管から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。すなわち、このようなバーナ製造方法は、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。
【００６３】
なお、バーナ３１は、複数の螺旋流路３８−１〜３８−ｎにその酸化剤ガスを供給し、複数の外側螺旋流路４１−１〜４１−ｎに水を供給することもできる。このようなバーナも、旋回流５１を生成することができ、旋回流５２を生成することができる。このため、このようなバーナは、既述の実施の形態におけるバーナ３１と同様にして、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、かつ、より容易に作製されることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  ：石炭ガス化炉
２  ：チャー回収装置
３  ：ガス精製設備
６  ：排熱回収ボイラ
７  ：蒸気タービン設備
８  ：発電機
１０：その石炭ガス化複合発電設備
１１：バーナ
１２：直管
１４−１〜１４−ｎ：複数の細管
１５：中心軸
１６：直線流路
１７：内側噴射口
１９−１〜１９−ｎ：複数の外側噴射口
２１：旋回流
２２：火炎
３１：バーナ
３２：直管
３３−１〜３３−ｎ：複数の細管
３４：外側直管
３５：中心軸
３６：直線流路
３７：内側噴射口
３９−１〜３９−ｎ：複数の外側噴射口
４１−１〜４１−ｎ：複数の外側螺旋流路
４２−１〜４２−ｎ：複数の外側噴射口
５１：旋回流
５２：旋回流
５３：火炎
【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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