(57)【要約】【課題】熱伸びによる変位を良好に吸収して曲げ応力を緩和するとともに、中間管部材の荷重による負荷を低減して耐久性を高めることを目的とする。【解決手段】バーナ１は、一端が炉本体に固定され、他端が圧力容器を貫通して圧力容器の外方に向かって延びるガイド筒４と、ガイド筒４の内側に配置された酸化剤管３と、を備え、ガイド筒４は、炉本体に支持される第一筒部材４１と、圧力容器１１に支持される第二筒部材４２と、第一筒部材４１と第二筒部材４２との間に配置される中間筒部材４３と、第一筒部材４１と中間筒部材４３との間、および中間筒部材４３と第二筒部材４２との間に設けられた外側変位吸収部材４４，４５と、第一筒部材４１と中間筒部材４３、中間筒部材４３と第二筒部材４２とを、外側変位吸収部材４４，４５を跨いで連結する第一連結部材５、第二連結部材６と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉本体、および前記炉本体の外側に間隔をあけて配置された圧力容器を貫通して配置されるバーナであって、
一端が前記炉本体に固定され、他端が前記圧力容器を貫通して前記圧力容器の外方に向かって延びる外管と、
前記外管の内側に、前記外管の径方向に間隔をあけて配置された内管と、を備え、
前記外管は、
前記炉本体に支持される第一外管部材と、
前記圧力容器に支持される第二外管部材と、
前記第一外管部材と前記第二外管部材との間に配置される中間外管部材と、
前記第一外管部材と前記中間外管部材との間、および前記中間外管部材と前記第二外管部材との間にそれぞれ設けられた外管変位吸収部材と、
前記第一外管部材と前記中間外管部材とを、前記外管変位吸収部材を跨いで連結する第一連結部材と、
前記中間外管部材と前記第二外管部材とを、前記外管変位吸収部材を跨いで連結する第二連結部材と、
を備えることを特徴とするバーナ。
【請求項２】
前記内管は、
前記第一外管部材の径方向内側に配置される第一内管部材と、
前記第二外管部材の径方向内側に配置される第二内管部材と、
前記第一内管部材と前記第二内管部材との間に配置される中間内管部材と、
前記第一内管部材と前記中間内管部材との間、および前記中間内管部材と前記第二内管部材との間にそれぞれ設けられた内管変位吸収部材と、
前記中間外管部材の内周面と前記中間内管部材の外周面との間に設けられ、前記中間内管部材の荷重を前記中間外管部材により支持する支持部材と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のバーナ。
【請求項３】
前記第一連結部材、前記第二連結部材は、それぞれ、
前記第一外管部材または前記第二外管部材に固定された第一固定部材と、
前記中間外管部材に固定された第二固定部材と、
前記第一固定部材と前記第二固定部材とを回動自在に連結する回動連結部材と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のバーナ。
【請求項４】
前記第一連結部材および前記第二連結部材の一方は、
前記回動連結部材が、前記第一固定部材と前記第二固定部材とを管軸方向に相対変位可能に連結することを特徴とする請求項３に記載のバーナ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のバーナと、
前記バーナによって生成される火炎が燃焼される炉本体と、
前記炉本体の外側に間隔をあけて配置された圧力容器と、
を備えることを特徴とする反応炉。
【請求項６】
請求項５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。
【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、圧力容器と、圧力容器内に設けられる炉本体とを有している。反応炉は、圧力容器と炉本体との間にはアニュラスと呼ばれる空間部を備えて反応炉内の高圧状態を維持している。このような反応炉には、反応炉内で燃焼させる燃料と空気等の酸化剤とを送り込むバーナが設けられている。
【０００３】
バーナは、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と、燃料管の外周を覆っており、燃料管の外周との間に空気等の酸化剤が導かれる酸化剤管と、酸化剤管の外周に設けられているガイド筒と、を備えている。
【０００４】
このようなバーナは、一端部が反応炉に支持され、他端部が反応炉から外周側に延びるように設けられている。バーナの一端部は、炉本体の側壁に固定されるとともに、炉本体の側壁から外周側の圧力容器に向かって延び、圧力容器を貫通している。
このような反応炉は、運転時に、炉本体および圧力容器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、炉本体と圧力容器との間には熱伸び差が生じる。これにより、バーナには、炉本体と圧力容器とから、特に上下方向の力が作用する。
【０００５】
これに対し、例えば特許文献１には、ガイド筒と酸化剤管とに、それぞれの曲げ及び軸方向の伸縮が可能なエキスパンションからなる変位吸収部材を備えた構成が開示されている。この構成において、ガイド筒、酸化剤管は、炉本体に固定される部分と、圧力容器を貫通する部分との間に、それぞれ２つの変位吸収部材を備えている。
このような構成によれば、炉本体と圧力容器との間に熱伸び差が生じ、ガイド筒や酸化剤管に、炉本体や圧力容器から上下方向の力が作用した場合、エキスパンションからなる変位吸収部材が撓む。これによって、ガイド筒や酸化剤管において、炉本体に固定される部分等に生じる曲げ応力を緩和することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１３３７５１号（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されたように、ガイド筒や酸化剤管に、２つの変位吸収部材を備える場合、ガイド筒や酸化剤管は、炉本体側に配置される変位吸収部材と、圧力容器側の変位吸収部材との間に、これら２つの変位吸収部材同士を接続する中間管部材が必要となる。すると、それぞれの変位吸収部材には、中間管部材の荷重が作用する。
このため、各変位吸収部材は、炉本体と圧力容器との間に生じた熱伸び差によって撓むのに加えて、中間管部材の荷重による応力が作用する。その結果、変位吸収部材の耐久性が低下する場合がある。一方、中間管部材の荷重に抗するため、変位吸収部材の強度（剛性）を高めると、変位吸収部材が撓みにくくなり、ガイド筒や酸化剤管に作用する曲げ応力が増大してしまう。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、熱伸びによる変位を良好に吸収して曲げ応力を緩和するとともに、中間管部材の荷重による負荷を低減して耐久性を高めることのできるバーナ、反応炉、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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のバーナ、反応炉、発電プラントは以下の手段を採用する。
本発明に係るバーナは、炉本体、および前記炉本体の外側に間隔をあけて配置された圧力容器を貫通して配置されるバーナであって、一端が前記炉本体に固定され、他端が前記圧力容器を貫通して前記圧力容器の外方に向かって延びる外管と、前記外管の内側に、前記外管の径方向に間隔をあけて配置された内管と、を備え、前記外管は、前記炉本体に支持される第一外管部材と、前記圧力容器に支持される第二外管部材と、前記第一外管部材と前記第二外管部材との間に配置される中間外管部材と、前記第一外管部材と前記中間外管部材との間、および前記中間外管部材と前記第二外管部材との間にそれぞれ設けられた外管変位吸収部材と、前記第一外管部材と前記中間外管部材とを、前記外管変位吸収部材を跨いで連結する第一連結部材と、前記中間外管部材と前記第二外管部材とを、前記外管変位吸収部材を跨いで連結する第二連結部材と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るバーナによれば、炉本体と圧力容器との間に生じる熱伸び差によって、第一外管部材と第二外管部材とが相対変位すると、外管変位吸収部材が撓み変形する。第一外管部材と中間外管部材とが、第一連結部材によって連結され、中間外管部材と第二外管部材とが、第二連結部材によって連結されているので、中間外管部材の荷重は、第一外管部材と第二外管部材とによって支持される。したがって、中間外管部材の荷重が、外管変位吸収部材に及びにくくなる。これにより、炉本体と圧力容器との間に生じる熱伸び差による外管変位吸収部材の撓み変形を、阻害することを抑える。したがって、外管に作用する曲げ応力を抑えることができる。
【００１１】
上記バーナにおいて、前記内管は、前記第一外管部材の径方向内側に配置される第一内管部材と、前記第二外管部材の径方向内側に配置される第二内管部材と、前記第一内管部材と前記第二内管部材との間に配置される中間内管部材と、前記第一内管部材と前記中間内管部材との間、および前記中間内管部材と前記第二内管部材との間にそれぞれ設けられた内管変位吸収部材と、前記中間外管部材の内周面と前記中間内管部材の外周面との間に設けられ、前記中間内管部材の荷重を前記中間外管部材により支持する支持部材と、を備えるとさらに好適である。
【００１２】
このようなバーナによれば、炉本体と圧力容器との間に生じる熱伸び差によって、第一外管部材と第二外管部材との相対変位にともなって、第一内管部材と第二内管部材とが相対変位すると、内管変位吸収部材が撓み変形する。このとき、中間内管部材の荷重は、支持部材を介して中間外管部材に支持される。したがって、中間内管部材の荷重が、内管変位吸収部材に及びにくくなる。これにより、炉本体と圧力容器との間に生じる熱伸び差による内管変位吸収部材の撓み変形を阻害することを抑える。したがって、内管に作用する曲げ応力を抑えることができる。
【００１３】
上記バーナにおいて、前記第一連結部材、前記第二連結部材は、それぞれ、前記第一外管部材または前記第二外管部材に固定された第一固定部材と、前記中間外管部材に固定された第二固定部材と、前記第一固定部材と前記第二固定部材とを回動自在に連結する回動連結部材と、を備えるとさらに好適である。
【００１４】
このようなバーナによれば、炉本体と圧力容器との間に生じる熱伸び差によって、第一外管部材と第二外管部材とが相対変位するときに、第一外管部材または第二外管部材に固定された第一固定部材と、中間外管部材に固定された第二固定部材とが回動することができる。これにより、外管変位吸収部材が撓み変形するのを阻害するのを抑えつつ、中間外管部材の荷重を、第一外管部材および第二外管部材で支持することができる。
【００１５】
上記バーナにおいて、前記第一連結部材および前記第二連結部材の一方は、前記回動連結部材が、前記第一固定部材と前記第二固定部材とを管軸方向に相対変位可能に連結するとさらに好適である。
【００１６】
このようなバーナによれば、第一外管部材と、中間外管部材と、第二外管部材とが、管軸方向に伸縮するように相対変位するのを、許容することができる。
【００１７】
本発明に係る反応炉は、上記したようなバーナと、前記バーナによって生成される火炎が燃焼される炉本体と、前記炉本体の外側に間隔をあけて配置された圧力容器と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る反応炉によれば、外管を構成する中間外管部材の荷重は、第一外管部材と第二外管部材とによって支持される。したがって、中間外管部材の荷重が、外管変位吸収部材に及びにくくなる。これにより、炉本体と圧力容器との間に生じる熱伸び差による外管変位吸収部材の撓み変形を、阻害することを抑える。これにより、外管に作用する曲げ応力を抑えることができる。
【００１９】
本発明に係る発電プラントは、上記したような反応炉を備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る発電プラントによれば、外管を構成する中間外管部材の荷重は、第一外管部材と第二外管部材とによって支持される。したがって、中間外管部材の荷重が、外管変位吸収部材に及びにくくなる。これにより、炉本体と圧力容器との間に生じる熱伸び差による外管変位吸収部材の撓み変形を、阻害することを抑える。これにより、外管に作用する曲げ応力を抑えることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るバーナ、反応炉、発電プラントによれば、熱伸びによる変位を良好に吸収して曲げ応力を緩和するとともに、中間管部材の荷重による負荷を低減して耐久性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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概略構成図である。
【図２】本発明のバーナを構成するガイド筒を示す側面図である。
【図３】本発明のバーナを構成するガイド筒を示す平断面図である。
【図４】本発明のバーナの酸化剤管の中間管部材の中間筒部材による支持構造を示す図であり、図３のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図５】本発明のバーナのガイド筒に設けられた第一連結部材を示す斜視図である。
【図６】本発明のバーナのガイド筒に設けられた第一連結部材、第二連結部材を示す図であり、図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図７】本発明のバーナのガイド筒に設けられた第二連結部材を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明に係るバーナ、反応炉、発電プラントの一実施形態について、図面を参照して説明する。
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。
【００２４】
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。
【００２５】
図１に示すように、石炭ガス化炉１０は、水冷壁である炉本体１２と、炉本体１２の外周側に間隔をあけて設けられた圧力容器１１と、を備えている。炉本体１２と圧力容器１１との間には、アニュラスと呼ばれる空間部１３が形成されている。この空間部１３には、例えば窒素ガスといった非酸化性ガスが充填されている。
【００２６】
バーナ１は、一端部１ａが炉本体１２に固定され、他端部１ｂが炉本体１２の側壁に直交して外周側に向かって延び、圧力容器１１を貫通して圧力容器１１の外方に突出して設けられている。
【００２７】
このようにバーナ１を設けるため、炉本体１２の側壁には、炉本体側開口部１２ａが、その内外を貫通して形成されている。炉本体側開口部１２ａには、例えば、ＳＵＳと耐火材とからなるシールボックス１５が設けられている。
【００２８】
また、炉本体１２の外周側に間隔をあけて設けられた圧力容器１１には、炉本体１２の炉本体側開口部１２ａに対向するように配置された圧力容器側開口部１１ａが形成されている。圧力容器側開口部１１ａは、圧力容器１１の側壁から外周側に向かって延びる筒状で、その外周側端部には、フランジ１１ｂが一体に形成されている。この圧力容器側開口部１１ａのフランジ１１ｂには、保持筒１６が接続されている。保持筒１６は、圧力容器１１から外周側に延びる筒状で、その一端に形成されたフランジ１６ａが圧力容器側開口部１１ａのフランジ１１ｂに接続されている。また、この保持筒１６の他端にも、フランジ１６ｂが形成されている。
【００２９】
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（内管）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管３の外周を覆っているガイド筒（外管）４とを備えている。
【００３０】
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の一端２ａは、炉本体側開口部１２ａに設けられたシールボックス１５を貫通して、炉本体１２内に延びている。また、燃料管２の他端２ｂ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。
【００３１】
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は、その一端３ａがシールボックス１５を貫通して炉本体１２内に延びている。酸化剤管３の一端３ａ側は、シールボックス１５に形成された筒状のサポートスリーブ２０に挿通されている。酸化剤管３の一端３ａ側は、酸化剤管３の外周面に設けられた接続フランジ２１がサポートスリーブ２０にボルト・ナット２２等によって締結されている。これにより、酸化剤管３の一端３ａ側は、サポートスリーブ２０、シールボックス１５を介して炉本体１２に固定されている。
また、酸化剤管３の他端３ｂには、フランジ部材２３が設けられている。前記燃料管２の他端２ｂ側は、このフランジ部材２３に挿通されている。
【００３２】
酸化剤管３の他端３ｂ側の側壁には、酸化剤導入管２４が接続されている。酸化剤管３には、その内壁と燃料管２の外壁との間に、酸化剤導入管２４に接続された酸化剤供給源（図示無し）から酸化剤である例えば空気が導入される。
【００３３】
ガイド筒４は、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とが挿通されている。
ガイド筒４は、一端４ａがシールボックス１５に固定されている。ガイド筒４は、他端４ｂに、ジョイントスリーブ２６を有している。ジョイントスリーブ２６は、ガイド筒４に連続する筒状で、第一フランジ２６ａと、第二フランジ２６ｂと、を有している。第一フランジ２６ａは、酸化剤管３の他端３ｂ側に設けられた接続フランジ２５に対向して接続されている。これにより、酸化剤管３は、他端３ｂ側がガイド筒４に支持されている。
また、第二フランジ２６ｂは、圧力容器１１の圧力容器側開口部１１ａに接続された保持筒１６のフランジ１６ｂに対向して接続されている。これにより、ガイド筒４の他端４ｂ側は、ジョイントスリーブ２６及び保持筒１６を介して圧力容器１１に支持されている。
【００３４】
ジョイントスリーブ２６には、非酸化性ガス導入管２７が接続されている。この非酸化性ガス導入管２７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に非酸化性ガスを送り込む。ここで、送り込まれる非酸化性ガスは、例えば、窒素ガスなどである。
【００３５】
図２、図３に示すように、ガイド筒４は、炉本体１２に支持される第一筒部材（第一外管部材）４１と、圧力容器１１に支持される第二筒部材（第二外管部材）４２と、第一筒部材４１と第二筒部材４２との間に配置される中間筒部材（中間外管部材）４３と、を備える。これら第一筒部材４１、第二筒部材４２、中間筒部材４３は、それぞれ金属製の管体からなる。
【００３６】
さらに、ガイド筒４は、第一筒部材４１と中間筒部材４３との間に設けられた外側変位吸収部材（外管変位吸収部材）４４と、中間筒部材４３と第二筒部材４２との間に設けられた外側変位吸収部材（外管変位吸収部材）４５と、を備えている。これら外側変位吸収部材４４，４５は、それぞれ、蛇腹状のベローズからなる。これら外側変位吸収部材４４，４５は、炉本体１２と圧力容器１１との間に生じる熱伸び差によって、第一筒部材４１と第二筒部材４２とが相対変位したときに、撓み変形することで、第一筒部材４１と第二筒部材４２との相対変位を許容する。
【００３７】
図３に示すように、ガイド筒４の内側に、ガイド筒４の径方向に間隔をあけて配置された酸化剤管３は、第一管部材（第一内管部材）３１と、第二管部材（第二内管部材）３２と、中間管部材（中間内管部材）３３と、内側変位吸収部材（内管変位吸収部材）３４，３５と、を備えている。第一管部材３１、第二管部材３２、中間管部材３３は、それぞれ金属製の管体からなる。
【００３８】
第一管部材３１は、第一筒部材４１の径方向内側に配置され、第二管部材３２は、第二筒部材４２の径方向内側に配置されている。中間管部材３３は、第一管部材３１と第二管部材３２との間に配置され、中間筒部材４３の径方向内側に配置されている。
【００３９】
内側変位吸収部材３４は、第一管部材３１と中間管部材３３との間に設けられている。内側変位吸収部材３５は、中間管部材３３と第二管部材３２との間に設けられている。これら内側変位吸収部材３４，３５は、蛇腹状のベローズからなる。これら内側変位吸収部材３４，３５は、炉本体１２と圧力容器１１との間に生じる熱伸び差によって、第一管部材３１と第二管部材３２とが相対変位したときに撓み変形することで、第一管部材３１と第二管部材３２との相対変位を許容する。
【００４０】
図３、図４に示すように、中間筒部材４３の内周面と中間管部材３３の外周面との間には、支持部材７が設けられている。支持部材７は、中間筒部材４３の内周面と中間管部材３３の外周面との間に、周方向に間隔をあけて複数（図４の例では２個）が設けられている。これらの支持部材７は、中間管部材３３の荷重を中間筒部材４３に支持させる。
【００４１】
図２、図３、図５に示すように、上記のようなガイド筒４において、第一筒部材４１と中間筒部材４３とは、第一連結部材５により連結されている。第一連結部材５は、ガイド筒４の水平方向両側にそれぞれ設けられている。各第一連結部材５は、外側変位吸収部材４４を跨いで第一筒部材４１と中間筒部材４３とを連結する。第一連結部材５は、第一筒部材４１に固定された第一固定部材５１と、中間筒部材４３に固定された第二固定部材５２と、第一固定部材５１と第二固定部材５２とを回動自在に連結する回動連結部材５３と、を備えている。
【００４２】
図５に示すように、第一固定部材５１は、第一筒部材４１に溶接されたベース部５１ａと、ベース部５１ａから管軸方向に沿って中間筒部材４３側に延びるプレート部５１ｂと、を一体に備えている。
第二固定部材５２は、中間筒部材４３に溶接されたベース部５２ａと、ベース部５２ａから管軸方向に沿って第一筒部材４１側に延びるプレート部５２ｂと、を一体に備えている。図６に示すように、第一固定部材５１のプレート部５１ｂと、第二固定部材５２のプレート部５２ｂとは、その管軸方向の長さの一部が互いに重なり合っている。
【００４３】
回動連結部材５３は、互いに重なり合った第一固定部材５１のプレート部５１ｂと、第二固定部材５２のプレート部５２ｂとを水平方向に貫通するピン５３ｐを備えている。これにより、第一固定部材５１と第二固定部材５２とは、ピン５３ｐ回りに回動自在に連結されている。
また、図５に示すように、第一固定部材５１のプレート部５１ｂ、および第二固定部材５２のプレート部５２ｂの少なくとも一方には、管軸方向に延びる長孔５４が形成されている。ピン５３ｐは、この長孔５４に挿通されている。第一固定部材５１と第二固定部材５２とは、ピン５３ｐが長孔５４に沿って移動することで、管軸方向に沿って相対変位可能に連結されている。
このようにして、第一筒部材４１と中間筒部材４３とは、回動自在、かつ管軸方向に沿って相対変位可能に連結されている。
【００４４】
また、図２、図３、図７に示すように、ガイド筒４において、第二筒部材４２と中間筒部材４３とは、第二連結部材６により連結されている。第二連結部材６は、ガイド筒４の水平方向両側にそれぞれ設けられている。第二連結部材６は、外側変位吸収部材４５を跨いで第二筒部材４２と中間筒部材４３とを連結する。第二連結部材６は、第二筒部材４２に固定された第一固定部材６１と、中間筒部材４３に固定された第二固定部材６２と、第一固定部材６１と第二固定部材６２とを回動自在に連結する回動連結部材６３と、を備えている。
【００４５】
第一固定部材６１は、第二筒部材４２に溶接されたベース部６１ａと、ベース部６１ａから管軸方向に沿って中間筒部材４３側に延びるプレート部６１ｂと、を一体に備えている。
第二固定部材６２は、中間筒部材４３に溶接されたベース部６２ａと、ベース部６２ａから管軸方向に沿って第二筒部材４２側に延びるプレート部６２ｂと、を一体に備えている。図６に示すように、第一固定部材６１のプレート部６１ｂと、第二固定部材６２のプレート部６２ｂとは、その管軸方向の長さの一部が互いに重なり合っている。
【００４６】
回動連結部材６３は、互いに重なり合った第一固定部材６１のプレート部６１ｂと、第二固定部材６２のプレート部６２ｂとを水平方向に貫通するピン６３ｐを備えている。第一固定部材６１と第二固定部材６２とは、ピン６３ｐ回りに回動自在に連結されている。これにより、第二筒部材４２と中間筒部材４３とは、回動自在に連結されている。
【００４７】
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１０の炉本体１２および圧力容器１１に熱伸びが生じる。炉本体１２と圧力容器１１とに生じる熱伸びによって、炉本体１２と圧力容器１１との材質や温度の違いによる熱伸び差が生じる。そのため、圧力容器１１の外側から炉本体１２内へと挿入されているバーナ１には、炉本体１２に支持された部分と、圧力容器１１に支持された部分とで、上下方向や石炭ガス化炉１０の径方向における相対変位が生じる。
【００４８】
これにともない、ガイド筒４においては、第一筒部材４１と第二筒部材４２とが相対変位すると、外側変位吸収部材４４，４５が撓み変形する。このとき、第一筒部材４１と中間筒部材４３とが、第一連結部材５によって連結され、中間筒部材４３と第二筒部材４２とが、第二連結部材６によって連結されている。これにより、中間筒部材４３の荷重は、第一筒部材４１と第二筒部材４２とによって支持される。したがって、中間筒部材４３の荷重が、外側変位吸収部材４４，４５に及びにくくなる。これにより、炉本体１２と圧力容器１１との間に生じる熱伸び差による外側変位吸収部材４４，４５の撓み変形を、中間筒部材４３の荷重によって阻害することを抑える。
【００４９】
また、ガイド筒４の内側に配置された酸化剤管３においては、炉本体１２と圧力容器１１との間に生じる熱伸び差によって、第一筒部材４１とともに第一管部材３１が変位し、第二筒部材４２とともに第二管部材３２が変位する。これによって、第一管部材３１と第二管部材３２とが相対変位する。すると、内側変位吸収部材３４，３５が撓み変形する。このとき、中間管部材３３の荷重は、支持部材７を介して中間筒部材４３に支持される。すなわち、中間管部材３３の荷重は、中間筒部材４３、第一連結部材５および第二連結部材６を介して、第一筒部材４１と第二筒部材４２とによって支持される。したがって、中間管部材３３の荷重が、内側変位吸収部材３４，３５に及びにくくなる。これにより、炉本体１２と圧力容器１１との間に生じる熱伸び差による内側変位吸収部材３４，３５の撓み変形を阻害することを抑える。
【００５０】
また、第一筒部材４１と第二筒部材４２とが相対変位するときに、第一連結部材５、第二連結部材６の第一固定部材５１，６１と、第二固定部材５２，６２とが、ピン５３ｐ、６３ｐを介して回動する。これにより、第一連結部材５、第二連結部材６によって、外側変位吸収部材４４，４５、内側変位吸収部材３４，３５の撓み変形を阻害するのを抑えることができる。
さらに、第一連結部材５は、第一固定部材５１と第二固定部材５２とが、ピン５３ｐによって管軸方向に相対変位することで、第一筒部材４１と中間筒部材４３との管軸方向の相対変位を許容する。すなわち、これにより、ガイド筒４及び酸化剤管３の管軸方向の伸縮を許容する。
【００５１】
上述したようなバーナ１、石炭ガス化炉１０、発電プラントによれば、ガイド筒４の第一筒部材４１と中間筒部材４３とが第一連結部材５によって連結され、中間筒部材４３と第二筒部材４２とが第二連結部材６によって連結されている。これにより、中間筒部材４３の荷重は、第一筒部材４１と第二筒部材４２とによって支持される。したがって、中間筒部材４３の荷重が、外側変位吸収部材４４，４５に及びにくくなる。これにより、炉本体１２と圧力容器１１との間に生じる熱伸び差による外側変位吸収部材４４，４５の撓み変形を、阻害することを抑える。これにより、ガイド筒４に作用する曲げ応力を抑えることができる。
【００５２】
また、酸化剤管３の中間管部材３３の荷重は、支持部材７を介して中間筒部材４３に支持されている。したがって、中間管部材３３の荷重が、内側変位吸収部材３４，３５に及びにくくなる。これにより、炉本体１２と圧力容器１１との間に生じる熱伸び差による内側変位吸収部材３４，３５の撓み変形を阻害することを抑える。これにより、酸化剤管３に作用する曲げ応力を抑えることができる。
このようにして、ガイド筒４および酸化剤管３の熱伸びによる変位を良好に吸収して曲げ応力を緩和するとともに、中間筒部材４３、中間管部材３３の荷重による負荷を低減し、バーナ１の耐久性を高めることが可能となる。
【００５３】
また、第一連結部材５、第二連結部材６は、第一筒部材４１または第二筒部材４２に固定された第一固定部材５１，６１と、中間筒部材４３に固定された第二固定部材５２，６２とが回動する。これにより、外側変位吸収部材４４，４５が撓み変形するのを阻害するのを抑えつつ、中間筒部材４３の荷重を第一筒部材４１、第二筒部材４２で支持することができる。
【００５４】
さらに、第一連結部材５は、回動連結部材５３が、第一固定部材５１と第二固定部材５２とを管軸方向に相対変位可能に連結しているので、ガイド筒４及び酸化剤管３が、管軸方向に伸縮するように相対変位するのを、許容することができる。
【００５５】
なお、上記実施形態において、バーナ１を構成するガイド筒４、酸化剤管３、燃料管２の炉本体１２や圧力容器１１による支持構造を示したが、これらは一例に過ぎず、適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１  バーナ
３  酸化剤管（内管）
４  ガイド筒（外管）
４ａ  一端
４ｂ  他端
５  第一連結部材
６  第二連結部材
７  支持部材
１０  石炭ガス化炉（反応炉）
１１  圧力容器
１２  炉本体
３１  第一管部材（第一内管部材）
３２  第二管部材（第二内管部材）
３３  中間管部材（中間内管部材）
３４、３５  内側変位吸収部材（内管変位吸収部材）
４１  第一筒部材（第一外管部材）
４２  第二筒部材（第二外管部材）
４３  中間筒部材（中間外管部材）
４４、４５  外側変位吸収部材（外管変位吸収部材）
５１、６１  第一固定部材
５１ａ、５２ａ、６１ａ、６２ａ  ベース部
５１ｂ、５２ｂ、６１ｂ、６２ｂ  プレート部
５２、６２  第二固定部材
５３、６３  回動連結部材
５３ｐ、６３ｐ  ピン
【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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