(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体搬送された微粉燃料をコンバスタで燃焼させ、その燃焼排ガス中に気体搬送された微粉燃料をリダクタにて投入して乾留させガス化を行なう２段噴流床ガス化炉に用いる固体燃料バーナであって、起動用の軽油バーナを中心に配置し、そのまわりの同心円上に内側からシール空気ノズル、チャーノズル、石炭ノズル、２次空気ノズルを順に配置し、前記チャーノズルと石炭ノズルには酸素富化空気管を接続すると共に、前記チャーノズルの先端部には複数個の分割板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コンバスタバーナとして用いる固体燃料バーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術を図８及び図９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】
ガス化炉１は、圧力容器２内に軽燃室３、コンバスタ４、リダクタ５を有し、水冷管６を有する構造となっている。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。
【０００４】
これらを炉内に貫通させる為、水冷管６を曲げる必要がある。図９にバーナを貫通させるために曲げた水冷管６の一例を示す。
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。
【０００５】
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。また、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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
【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、制作、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。
【００１０】
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。
【００１１】
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固体燃料バーナを提供することを課題とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、気体搬送された微粉燃料をコンバスタで燃焼させ、その燃焼排ガス中に気体搬送された微粉燃料をリダクタにて投入して乾留させ、ガス化を行なう２段噴流床ガス化炉に用いるための固体燃料バーナにおける前記課題を解決するため、次の構造の固体燃料バーナを提供する。
【００１３】
すなわち、本発明による固体燃料バーナでは、起動用の軽油バーナを中心に配置し、そのまわりの同心円上に内側からシール空気ノズル、チャーノズル、石炭ノズル、２次空気ノズルを順に配置する。そしてチャーノズルと石炭ノズルには酸素富化空気管を接続すると共に、前記チャーノズルの先端部には複数個の分割板を配置する。
【００１４】
このように本発明ではコンバスタバーナとして用いる固体燃料バーナを一体化バーナにしたことによりガス化炉全体のバーナ本数を減少でき、かつ、従来設けられていた軽燃室が不要となることから、ガス化炉構造がシンプルとなり、コスト低減が計れる。
【００１５】
また、本発明による固体燃料バーナではチャー及び石炭ノズルに、それぞれ酸素富化空気管が接続されていることから、酸化剤としての酸素富化空気と燃料が予混合され噴射されるため、チャー及び石炭の着火性が向上する。酸化剤は、酸素富化空気であるため、空気のみの場合に比べ、着火性は非常に高くなる。
【００１６】
更にまた、本発明による固体燃料バーナでは、チャーノズル先端部に分割板を設けたことにより、その後流側に渦流を発生させ、保炎性の劣るチャーの保炎性を向上させることができる。
【００１７】
以上の理由によって本発明による一体化した固体燃料バーナを用いると、安定したガス化運転が維持できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による固体燃料バーナについて図１〜図７に示した実施の一形態に基づいて具体的に説明する。なお、以下の実施の形態において、図８、図９に示した従来の装置と同じ構成の部分には説明を簡単にするため同じ符号を付してある。
【００１９】
図１及び図２は、本発明の実施の一形態による固体燃料バーナ（以下、コンバスタバーナという）を設備した２段噴流床ガス化炉を示しており、これらの図に示すように、コンバスタバーナ１７はコンバスタ４に４本配置されている。なお、この２段噴流床ガス化炉には、従来設けられていた軽燃室は設備されていない。
【００２０】
次に、図３〜図７によってコンバスタバーナ１７の構成について説明する。図３、図４に示すように、一体化されたコンバスタバーナ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、その同心円上に内側からシール空気ノズル１８、チャーノズル１９、燃料用石炭ノズル２０、２次空気ノズル２１が配置されている。
【００２１】
図５に示すようにチャーノズル１９内にはＶ字型の分割板２２が４ヶ所配置されている。一番外側には、バーナを炉内の高温ガスから保護するため、冷却水２３が通水できるジャケット構造となっている。
【００２２】
図６に示すように、チャーノズル１９には、チャー１３と生成ガス１４を供給するチャー接続管２４と、酸素富化空気を供給するチャー用酸素富化空気接続管２５がそれぞれ接線方向に配置されている。また、図７に示すように燃料用石炭ノズル２０にも同様に、石炭接続管２６と、石炭用酸素富化空気接続管２７がそれぞれ接線方向に配置されている。
【００２３】
以上説明した本実施形態によるコンバスタバーナ１７の作動について説明する。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２８より軽油バーナ７に流入し、炉内へ噴射され燃焼する。シール空気２９は、ガス化運転中（軽油バーナは消火中）の軽油バーナ７冷却用と、燃焼用空気の一部も兼ねており、シール空気接続管３０を介してシール空気ノズル１８よりコンバスタ炉内へ噴射される。
【００２４】
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２６を介して燃料用石炭ノズル２０に流入し、炉内へ噴射される。チャー１３も同様に生成ガス１４と共に、チャー接続管２４を介してチャーノズル１９より炉内へ噴射される。一方、チャー及び石炭用酸素富化空気３１，３２が、それぞれの接続管２５，２７からチャーノズル１９、燃料用石炭ノズル２０内に供給される。
【００２５】
チャー及び燃料用石炭接続管２４，２６と、チャー及び石炭用酸素富化空気接続管２５，２７は、それぞれ接線方向に配置しているため、チャー１３とチャー用酸素富化空気３１、燃料用石炭１１と石炭用酸素富化空気３２はそれぞれのノズル内で旋回し、均等に混合された後、コンバスタ炉内へ噴射される。
【００２６】
チャーノズル１９内に供給されたチャー１３と、チャー用酸素富化空気３１の混合気体は、分割板２２に衝突し、図５に示すようにその後流側に渦流３３を発生させる。この渦流によりチャー１３の保炎性が向上する。二次空気３４は、図示していない二次空気供給設備から供給され、二次空気接続管３５を介して二次空気ノズル２１より炉内へ噴射される。
【００２７】
このコンバスタノズル１７をコンバスタ４に設備した図１、図２の２段噴流床ガス化炉は次のように作動される。まず２次空気３４、シール空気２９を通気し、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とチャー１３を投入して着火し、着火を確認後、軽油バーナ７を消火する。
【００２８】
次いで、チャー用酸素富化用空気３１、石炭用酸素富化空気３２を供給し、コンバスタ４内の運転（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、ガス化運転を開始する。なお、チャー及び石炭用酸素富化空気の酸素濃度はコスト及び安全性の面から３２〜３５ｖｏｌ  ％とする。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による固体燃料バーナでは起動用の軽油バーナを中心に配置し、そのまわりの同心円上に内側からシール空気ノズル、チャーノズル、石炭ノズル、２次空気ノズルを順に配置して一体化しているのでバーナ本数が減少し、かつ、軽燃室を取除くことができるため、ガス化炉の構造がシンプルとなり、これの製作、制御、メンテナンス等の経費を大巾に節減することができる。
【００３０】
また、本発明による固体燃料バーナでは、そのチャーノズルと石炭ノズルに対し空気より酸素濃度の高い酸素富化空気（Ｏ２  ：３２〜３５ｖｏｌ  ％）を投入するため、チャー１３及び石炭１１の着火性が向上する。更に、本発明による固体燃料バーナでは、チャーノズルの先端部に複数個の分割板を配置してあるので、この分割板による渦流発生により、保炎性が増す。
【００３１】
以上のとおり、本発明による固体燃料バーナにおいては、着火性、保炎性が劣るチャーも安定燃焼させることができ、コンバスタ内を常に高温に保持でき、高効率のガス化運転が行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態による固体燃料バーナを用いた石炭ガス化炉の構成を示す系統概念図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。
【図３】本発明の実施の一形態による固体燃料バーナの断面図。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢視図。
【図５】図３のＶ−Ｖ矢視図。
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図。
【図７】図３のＶＩＩ  −ＶＩＩ  線に沿う断面図。
【図８】従来の石炭ガス化炉の構成を示す系統概念図。
【図９】従来の石炭ガス化炉におけるバーナ取付け状態を示す説明図。
【符号の説明】
１    ガス化炉
４    コンバスタ
５    リダクタ
６    水冷管
７    軽油バーナ
１５  軽油
１６  高温排ガス
１７  一体化したコンバスタバーナ
１８  シール空気ノズル
１９  チャーノズル
２０  燃料用石炭ノズル
２１  ２次空気ノズル
２２  分割板
２３  冷却水
２４  チャー接続管
２５  チャー用酸素富化空気接続管
２６  石炭接続管
２７  石炭用酸素富化空気接続管
２８  軽油接続管
２９  シール空気
３０  シール空気接続管
３１  チャー用酸素富化空気
３２  石炭用酸素富化空気
３３  渦流
３４  二次空気
３５  二次空気接続管
【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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【図９】
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