(57)【要約】【課題】スタッド総量を変えずに耐火材の冷却効果を高めることができると共に、侵食による耐火材の薄肉化を低減することができる湿式炉の炉壁構造を提供することを目的とする。【解決手段】湿式炉の炉壁を構成する周壁管１６２と、周壁管１６２の軸方向に沿って、周壁管１６２の側面に一定間隔を有して周壁管１６２の中心から半径方向に延びるように並設された複数のスタッド１６３と、を備え、周壁管１６２の軸方向に対して垂直な任意の面において、互いに最も離れたスタッド１６３は、周壁管１６２の中心まわりに、５０〜１４０°の角度範囲で設けられている湿式炉の炉壁構造１６１。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式炉の炉壁を構成する周壁管と、
前記周壁管の軸方向に沿って、前記周壁管の側面に一定間隔を有して該周壁管の中心から半径方向に延びるように並設された複数のスタッドと、
を備え、
前記周壁管の軸方向に対して垂直な任意の面において、互いに最も離れた前記スタッドは、前記周壁管の中心まわりに、５０〜１４０°の角度範囲で設けられていることを特徴とする湿式炉の炉壁構造。
【請求項２】
前記複数のスタッドは、前記周壁管の軸方向に沿って、炉内側に最も突出したクラウン部に１本、前記互いに最も離れたスタッドが２本の順番で交互に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の湿式炉の炉壁構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の湿式炉の炉壁構造を有することを特徴とする湿式炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、灰を溶融して排出する炉等の湿式炉に適用される湿式炉の炉壁構造及び湿式炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガス化炉設備として、石炭等の炭素含有固体燃料をガス化炉内に供給し、炭素含有固体燃料を部分燃焼させてガス化することで、可燃性ガスを生成する炭素含有燃料ガス化設備（石炭ガス化設備）が知られている。このような石炭ガス化設備としては、例えば特許文献１のようなものが報告されている。
【０００３】
ガス化炉設備の火炉壁を構成する周壁管では、管の炉内側の表面に対して、耐火材の脱落防止のためのスタッドを打設し、このスタッドを埋めるように耐火材を施工している。耐火材の厚みは比較的薄いため、耐火材を支持しているスタッドに要求される強度は小さい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２９５７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
周壁管に施工している耐火材には、温度が高いとスラグによる浸食を受けて減肉化しやすいという課題がある。特に、周壁管のフィン部（周壁管同士を接続しているフィン側の部分）において、耐火材の厚さが薄くなると、耐火材の割れや脱落、あるいは周壁管への熱負荷の増大といった問題が発生する。このような問題の発生を防ぐため、周壁管に施工している耐火材を厚く残す（減肉化を抑制する）必要があった。
【０００６】
ここで、周壁管のクラウン部（炉内側に最も突出した部分）における侵食後の耐火材の厚みに対しては、クラウン部に設けられたスタッドによる冷却の影響は大きくないことが確認されている。一方で、フィン部に設けられたスタッドは、フィン部における耐火材の侵食抑制に効果的であることを確認されている。上記から、クラウン部に設けられたスタッドは耐火材保持の役割を中心に担うのに対し、フィン部に設けられたスタッドは耐火材保持と冷却の両方の役割を担うことが分かる。現状のスタッド径（直径）においては耐火材を保持する強度の裕度が大きいため、スタッドの配置パターンの裕度は大きい。
【０００７】
しかしながら、これまでのところ、上記のようなクラウン部に設けられたスタッドが有する役割とフィン部側に設けられたスタッドが有する役割との違いについてはほとんど考慮されていなかった。従って、現状では、特にスタッド総量（重量）を変えずに耐火材の冷却効果を高めることができると共に、侵食による耐火材の薄肉化を低減することができる湿式炉の炉壁構造は現れていなかった。
【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、スタッド総量を変えずに耐火材の冷却効果を高めることができると共に、侵食による耐火材の薄肉化を低減することができる湿式炉の炉壁構造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、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、湿式炉の炉壁を構成する周壁管と、前記周壁管の軸方向に沿って、前記周壁管の側面に一定間隔を有して該周壁管の中心から半径方向に延びるように並設された複数のスタッドと、を備え、前記周壁管の軸方向に対して垂直な任意の面において、互いに最も離れた前記スタッドは、前記周壁管の中心まわりに、５０〜１４０°の角度範囲で設けられている湿式炉の炉壁構造を提供する。
【００１０】
本発明の湿式炉の炉壁構造であれば、上記のように特定の面において互いに最も離れたスタッドが、周壁管の中心まわりに５０〜１４０°の角度範囲となるように設けることで、周壁管のフィン部に施工された耐火材を保持及び冷却しやすくなる。これにより、スタッド総量（重量）を変えずに耐火材の冷却効果を高めることができる。また、侵食による耐火材の薄肉化を低減することができる。上記角度範囲が５０°未満又は１４０°超となる場合、耐火材の冷却効果が不十分となり、耐火材の薄肉化が顕著に生じてしまう。
【００１１】
前記湿式炉の炉壁構造において、前記複数のスタッドは、前記周壁管の軸方向に沿って、炉内側に最も突出したクラウン部に１本、前記互いに最も離れたスタッドが２本の順番で交互に設けられていることが好ましい。
【００１２】
このようにスタッドを配置すれば、周壁管（クラウン部等）を最小限の本数で保持することができる。
【００１３】
また、本発明は、上述の湿式炉の炉壁構造を有する湿式炉を提供する。
【００１４】
本発明の湿式炉は、上述の湿式炉の炉壁構造を備えているため、侵食による耐火材の薄肉化を低減することができる。従って、経済性及び信頼性に優れた湿式炉となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の湿式炉の炉壁構造であれば、スタッド総量（重量）を変えずに耐火材の冷却効果を高めることができる。また、侵食による耐火材の薄肉化を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係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１のガス化炉設備を示した概略構成図である。
【図３】（ａ）本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造の部分内面図（耐火材施工前）、及び（ｂ）本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造の、周壁管の軸方向に対して垂直な断面における断面図（耐火材施工後）である。
【図４】（ａ）従来の湿式炉の炉壁構造と、（ｂ）本発明の一実施形態に係る湿式炉の炉壁構造との耐火材の薄肉化の度合いを比較した、周壁管の軸方向に対して垂直な断面における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る湿式炉の炉壁構造の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係る湿式炉の炉壁構造について、図１〜図３を用いて説明する。
図１は、本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造を適用した石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。
【００１９】
本実施形態に係るガス化炉設備１４が適用される石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｏａｌ  Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｃｙｃｌｅ）１０は、空気を酸化剤として用いており、ガス化炉設備１４において、燃料から可燃性ガス（生成ガス）を生成する空気燃焼方式を採用している。そして、石炭ガス化複合発電設備１０は、ガス化炉設備１４で生成した生成ガスを、ガス精製設備１６で精製して燃料ガスとした後、ガスタービン１７に供給して発電を行っている。すなわち、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０は、空気燃焼方式（空気吹き）の発電設備となっている。ガス化炉設備１４に供給する燃料としては、例えば、石炭等の炭素含有固体燃料が用いられる。
【００２０】
石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）１０は、図１に示すように、給炭設備１１と、ガス化炉設備１４と、チャー回収設備１５と、ガス精製設備１６と、ガスタービン１７と、蒸気タービン１８と、発電機１９と、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Ｈｅａｔ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  Ｓｔｅａｍ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２０とを備えている。
【００２１】
給炭設備１１は、原炭として炭素含有固体燃料である石炭が供給され、石炭を石炭ミル（図示略）などで粉砕することで、細かい粒子状に粉砕した微粉炭を製造する。給炭設備１１で製造された微粉炭は、給炭ライン１１ａ出口で後述する空気分離設備４２にから供給される搬送用イナートガスとしての窒素ガスによって加圧されて、ガス化炉設備１４へ向けて供給される。イナートガスとは、酸素含有率が約５体積％以下の不活性ガスであり、窒素ガスや二酸化炭素ガスやアルゴンガスなどが代表例であるが、必ずしも約５％以下に制限されるものではない。
【００２２】
ガス化炉設備１４は、給炭設備１１で製造された微粉炭が供給されると共に、チャー回収設備１５で回収されたチャー（石炭の未反応分と灰分）が戻されて再利用可能に供給されている。
【００２３】
また、ガス化炉設備１４には、ガスタービン１７（圧縮機６１）からの圧縮空気供給ライン４１が接続されており、ガスタービン１７で圧縮された圧縮空気の一部が昇圧機６８で所定圧力に昇圧されてガス化炉１４に供給可能となっている。空気分離設備４２は、大気中の空気から窒素と酸素を分離生成するものであり、第１窒素供給ライン４３によって空気分離設備４２とガス化炉設備１４とが接続されている。そして、この第１窒素供給ライン４３には、給炭設備１１からの給炭ライン１１ａが接続されている。また、第１窒素供給ライン４３から分岐する第２窒素供給ライン４５もガス化炉設備１４に接続されており、この第２窒素供給ライン４５には、チャー回収設備１５からのチャー戻しライン４６が接続されている。更に、空気分離設備４２は、酸素供給ライン４７によって、圧縮空気供給ライン４１と接続されている。そして、空気分離設備４２によって分離された窒素は、第１窒素供給ライン４３及び第２窒素供給ライン４５を流通することで、石炭やチャーの搬送用ガスとして利用される。また、空気分離設備４２によって分離された酸素は、酸素供給ライン４７及び圧縮空気供給ライン４１を流通することで、ガス化炉設備１４において酸化剤として利用される。
【００２４】
ガス化炉設備１４は、例えば、２段噴流床形式のガス化炉１０１（図２参照）を備えている。ガス化炉設備１４は、内部に供給された石炭（微粉炭）及びチャーを酸化剤（空気、酸素）により部分燃焼させることでガス化させ生成ガスとする。なお、ガス化炉設備１４は、微粉炭に混入した異物（スラグ）を除去する異物除去設備４８が設けられている。そして、このガス化炉設備１４には、チャー回収設備１５に向けて生成ガスを供給するガス生成ライン４９が接続されており、チャーを含む生成ガスが排出可能となっている。この場合、図２に示すように、ガス生成ライン４９にシンガスクーラ１０２（ガス冷却器）を設けることで、生成ガスを所定温度まで冷却してからチャー回収設備１５に供給してもよい。
【００２５】
チャー回収設備１５は、集塵設備５１と供給ホッパ５２とを備えている。この場合、集塵設備５１は、１つ又は複数のサイクロンやポーラスフィルタにより構成され、ガス化炉設備１４で生成された生成ガスに含有するチャーを分離することができる。そして、チャーが分離された生成ガスは、ガス排出ライン５３を通してガス精製設備１６に送られる。供給ホッパ５２は、集塵設備５１で生成ガスから分離されたチャーを貯留するものである。なお、集塵設備５１と供給ホッパ５２との間にビンを配置し、このビンに複数の供給ホッパ５２を接続するように構成してもよい。そして、供給ホッパ５２からのチャー戻しライン４６が第２窒素供給ライン４５に接続されている。
【００２６】
ガス精製設備１６は、チャー回収設備１５によりチャーが分離された生成ガスに対して、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物を取り除くことで、ガス精製を行うものである。そして、ガス精製設備１６は、生成ガスを精製して燃料ガスを製造し、これをガスタービン１７に供給する。なお、チャーが分離された生成ガス中にはまだ硫黄分（Ｈ２Ｓなど）が含まれているため、このガス精製設備１６では、アミン吸収液などによって硫黄分を除去回収して、有効利用する。
【００２７】
ガスタービン１７は、圧縮機６１、燃焼器６２、タービン６３を備えており、圧縮機６１とタービン６３とは、回転軸６４により連結されている。燃焼器６２には、圧縮機６１からの圧縮空気供給ライン６５が接続されると共に、ガス精製設備１６からの燃料ガス供給ライン６６が接続され、また、タービン６３に向かって延びる燃焼ガス供給ライン６７が接続されている。また、ガスタービン１７は、圧縮機６１からガス化炉設備１４に延びる圧縮空気供給ライン４１が設けられており、中途部に昇圧機６８が設けられている。従って、燃焼器６２では、圧縮機６１から供給された圧縮空気の一部とガス精製設備１６から供給された燃料ガスの少なくとも一部とを混合して燃焼させることで燃焼ガスを発生させ、発生させた燃焼ガスをタービン６３へ向けて供給する。そして、タービン６３は、供給された燃焼ガスにより回転軸６４を回転駆動させることで発電機１９を回転駆動させる。
【００２８】
蒸気タービン１８は、ガスタービン１７の回転軸６４に連結されるタービン６９を備えており、発電機１９は、この回転軸６４の基端部に連結されている。排熱回収ボイラ２０は、ガスタービン１７（タービン６３）からの排ガスライン７０が接続されており、給水とタービン６３の排ガスとの間で熱交換を行うことで、蒸気を生成するものである。そして、排熱回収ボイラ２０は、蒸気タービン１８のタービン６９との間に蒸気供給ライン７１が設けられると共に蒸気回収ライン７２が設けられ、蒸気回収ライン７２に復水器７３が設けられている。また、排熱回収ボイラ２０で生成する蒸気には、ガス化炉１０１のシンガスクーラ１０２で生成ガスと熱交換して生成された蒸気を含んでもよい。従って、蒸気タービン１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気によりタービン６９が回転駆動し、回転軸６４を回転させることで発電機１９を回転駆動させる。
【００２９】
そして、排熱回収ボイラ２０の出口から煙突７５までには、ガス浄化設備７４を備えている。
【００３０】
ここで、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０の作動について説明する。
【００３１】
本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０において、給炭設備１１に原炭（石炭）が供給されると、石炭は、給炭設備１１において細かい粒子状に粉砕されることで微粉炭となる。給炭設備１１で製造された微粉炭は、空気分離設備４２から供給される窒素により第１窒素供給ライン４３を流通してガス化炉設備１４に供給される。また、後述するチャー回収設備１５で回収されたチャーが、空気分離設備４２から供給される窒素により第２窒素供給ライン４５を流通してガス化炉設備１４に供給される。更に、後述するガスタービン１７から抽気された圧縮空気が昇圧機６８で昇圧された後、空気分離設備４２から供給される酸素と共に圧縮空気供給ライン４１を通してガス化炉設備１４に供給される。
【００３２】
ガス化炉設備１４では、供給された微粉炭及びチャーが圧縮空気（酸素）により燃焼し、微粉炭及びチャーがガス化することで、生成ガスを生成する。そして、この生成ガスは、ガス化炉設備１４からガス生成ライン４９を通って排出され、チャー回収設備１５に送られる。
【００３３】
このチャー回収設備１５にて、生成ガスは、まず、集塵設備５１に供給されることで、生成ガスに含有する微粒のチャーが分離される。そして、チャーが分離された生成ガスは、ガス排出ライン５３を通してガス精製設備１６に送られる。一方、生成ガスから分離した微粒のチャーは、供給ホッパ５２に堆積され、チャー戻しライン４６を通ってガス化炉設備１４に戻されてリサイクルされる。
【００３４】
チャー回収設備１５によりチャーが分離された生成ガスは、ガス精製設備１６にて、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物が取り除かれてガス精製され、燃料ガスが製造される。圧縮機６１が圧縮空気を生成して燃焼器６２に供給する。この燃焼器６２は、圧縮機６１から供給される圧縮空気と、ガス精製設備１６から供給される燃料ガスとを混合し、燃焼することで燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスによりタービン６３を回転駆動することで、回転軸６４を介して圧縮機６１及び発電機１９を回転駆動する。このようにして、ガスタービン１７は発電を行うことができる。
【００３５】
そして、排熱回収ボイラ２０は、ガスタービン１７におけるタービン６３から排出された排ガスと給水とで熱交換を行うことにより蒸気を生成し、この生成した蒸気を蒸気タービン１８に供給する。蒸気タービン１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気によりタービン６９を回転駆動することで、回転軸６４を介して発電機１９を回転駆動し、発電を行うことができる。なお、ガスタービン１７と蒸気タービン１８は同一軸として１つの発電機１９を回転駆動しなくてもよく、別の軸として複数の発電機を回転駆動しても良い。
【００３６】
その後、ガス浄化設備７４では排熱回収ボイラ２０から排出された排気ガスの有害物質が除去され、浄化された排気ガスが煙突７５から大気へ放出される。
【００３７】
次に、図１及び図２を参照して、上述した石炭ガス化複合発電設備１０におけるガス化炉設備１４について詳細に説明する。図２は、図１のガス化炉設備を示した概略構成図である。
【００３８】
ガス化炉設備１４は、図２に示すように、ガス化炉１０１と、シンガスクーラ１０２と、を備えている。
【００３９】
ガス化炉１０１は、鉛直方向に延びて形成されており、鉛直方向の下方側に微粉炭及び酸素が供給され、部分燃焼させてガス化した生成ガスが鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通している。ガス化炉１０１は、圧力容器１１０と、圧力容器１１０の内部に設けられるガス化炉壁（炉壁）１１１とを有している。そして、ガス化炉１０１は、圧力容器１１０とガス化炉壁１１１との間の空間にアニュラス部１１５を形成している。また、ガス化炉１０１は、ガス化炉壁１１１の内部の空間において、鉛直方向の下方側（つまり、生成ガスの流通方向の上流側）から順に、コンバスタ部１１６、ディフューザ部１１７、リダクタ部１１８を形成している。
【００４０】
圧力容器１１０は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、上端部にガス排出口１２１が形成される一方、下端部（底部）にスラグホッパ１２２が形成されている。ガス化炉壁１１１は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、その壁面が圧力容器１１０の内面と対向して設けられている。本実施形態では圧力容器１１０は円筒形状で、ガス化炉壁１１１のディフューザ部１１７も円筒形状に形成されている。そして、ガス化炉壁１１１は、図示しない支持部材により圧力容器１１０内面に連結されている。
【００４１】
ガス化炉壁１１１は、圧力容器１１０の内部を内部空間１５４と外部空間１５６に分離する。ガス化炉壁１１１は、後述するが、横断面形状がコンバスタ部１１６とリダクタ部１１８との間のディフューザ部１１７で変化する形状とされている。ガス化炉壁１１１は、鉛直上方側となるその上端部が、圧力容器１１０のガス排出口１２１に接続され、鉛直下方側となるその下端部が圧力容器１１０の底部と隙間を空けて設けられている。そして、圧力容器１１０の底部に形成されるスラグホッパ１２２には、貯留水が溜められており、ガス化炉壁１１１の下端部が貯留水に浸水することで、ガス化炉壁１１１の内外を封止している。ガス化炉壁１１１には、バーナ１２６、１２７が挿入され、内部空間１５４にシンガスクーラ１０２が配置されている。ガス化炉壁１１１の構造については後述する。
【００４２】
アニュラス部１１５は、圧力容器１１０の内側とガス化炉壁１１１の外側に形成された空間、つまり外部空間１５６であり、空気分離設備４２で分離された不活性ガスである窒素が、図示しない窒素供給ラインを通って供給される。このため、アニュラス部１１５は、窒素が充満する空間となる。なお、このアニュラス部１１５の鉛直方向の上部付近には、ガス化炉１０１内を均圧にするための図示しない炉内均圧管が設けられている。炉内均圧管は、ガス化炉壁１１１の内外を連通して設けられ、ガス化炉壁１１１の内部（コンバスタ部１１６、ディフューザ部１１７及びリダクタ部１１８）と外部（アニュラス部１１５）との圧力差を所定圧力以内となるよう略均圧にしている。
【００４３】
コンバスタ部１１６は、微粉炭及びチャーと空気とを一部燃焼させる空間となっており、コンバスタ部１１６におけるガス化炉壁１１１には、複数のバーナ１２６からなる燃焼装置が配置されている。コンバスタ部１１６で微粉炭及びチャーの一部を燃焼した高温の燃焼ガスは、ディフューザ部１１７を通過してリダクタ部１１８に流入する。
【００４４】
リダクタ部１１８は、ガス化反応に必要な高温状態に維持されコンバスタ部１１６からの燃焼ガスに微粉炭を供給し部分燃焼させて、微粉炭を揮発分（一酸化炭素、水素、低級炭化水素等）へと分解してガス化されて生成ガスを生成する空間となっており、リダクタ部１１８におけるガス化炉壁１１１には、複数のバーナ１２７からなる燃焼装置が配置されている。
【００４５】
シンガスクーラ１０２は、ガス化炉壁１１１の内部に設けられると共に、リダクタ部１１８のバーナ１２７の鉛直方向の上方側に設けられている。シンガスクーラ１０２は熱交換器であり、ガス化炉壁１１１の鉛直方向の下方側（生成ガスの流通方向の上流側）から順に、蒸発器（エバポレータ）１３１、過熱器（スーパーヒータ）１３２、節炭器（エコノマイザ）１３４が配置されている。これらのシンガスクーラ１０２は、リダクタ部１１８において生成された生成ガスと熱交換を行うことで、生成ガスを冷却する。また、蒸発器（エバポレータ）１３１、過熱器（スーパーヒータ）１３２、節炭器（エコノマイザ）１３４は、図に記載されたその数量を限定するものではない。
【００４６】
ここで、上述のガス化炉設備１４の動作について説明する。
ガス化炉設備１４のガス化炉１０１において、リダクタ部１１８のバーナ１２７により窒素と微粉炭が投入されて点火されると共に、コンバスタ部１１６のバーナ１２６により微粉炭及びチャーと圧縮空気（酸素）が投入されて点火される。すると、コンバスタ部１１６では、微粉炭とチャーの燃焼により高温燃焼ガスが発生する。また、コンバスタ部１１６では、微粉炭とチャーの燃焼により高温ガス中で溶融スラグが生成され、この溶融スラグがガス化炉壁１１１へ付着すると共に、炉底へ落下し、最終的にスラグホッパ１２２内の貯水へ排出される。そして、コンバスタ部１１６で発生した高温燃焼ガスは、ディフューザ部１１７を通ってリダクタ部１１８に上昇する。このリダクタ部１１８では、ガス化反応に必要な高温状態に維持されて、微粉炭が高温燃焼ガスと混合し、高温の還元雰囲気において微粉炭を部分燃焼させてガス化反応が行われ、生成ガスが生成される。ガス化した生成ガスが鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通する。
【００４７】
次に、本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造について説明する。
図３は、本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造を示す図である。本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造は、図２のガス化炉壁１１１に適用される。
【００４８】
図３（ａ）は、本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造の部分内面図（耐火材施工前）である。本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造１６１は、図３（ａ）に示すように、ガス化炉（湿式炉）１０１のガス化炉壁（炉壁）１１１を構成する周壁管１６２を備えている。この周壁管１６２には、周壁管１６２の軸方向に沿って、周壁管１６２の側面に一定間隔を有して周壁管１６２の中心から半径方向に延びるように複数のスタッド１６３が並設されている。スタッド１６３は、周壁管１６２の表面に対して溶接によって設けられている。そして、周壁管１６２同士は、それぞれフィン１６４により接続されている。
【００４９】
スタッド１６３は、周壁管１６２における炉内側に最も突出したクラウン部１６５か、周壁管１６２の炉内側表面における、クラウン部１６５よりもフィン１６４側のフィン部１６６に設ける。ここで、図３（ａ）に示すように、スタッド１６３は、周壁管１６２の軸方向に沿って、クラウン部１６５に１本、フィン部１６６に（クラウン部１６５をまたぐように）２本の順番で交互に設けられる。
【００５０】
図３（ｂ）は、本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造の、周壁管の軸方向に対して垂直な断面における断面図（耐火材施工後）である。図３（ｂ）に示すように、湿式炉の炉壁構造１６１における炉内側表面に対し、スタッド１６３を埋め込むように耐火材１６７を設ける。
【００５１】
図３（ｂ）に示すように、周壁管１６２の軸方向に対して垂直な任意の面において、互いに最も離れたスタッド１６３は、周壁管１６２の中心まわりに、５０〜１４０°の角度範囲で設けられている（図３（ｂ）の両矢印で示す角度Ａ）。角度Ａが１００°付近のときに、フィン部１６６における耐火材１６７の厚みが最大となる。なお、本発明において、角度Ａは５０〜１４０°であればよいが、好ましくは６０〜１３０°である。
【００５２】
次に、図４を示して、本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造による耐火材の薄肉化の低減効果について説明する。図４は、従来の湿式炉の炉壁構造と本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造との耐火材の薄肉化の度合いを比較した、周壁管の軸方向に対して垂直な断面における断面図である。図４（ａ）は従来の湿式炉の炉壁構造を示し、図４（ｂ）は本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造を示す。図４（ａ）に示す従来の湿式炉の炉壁構造２６１においては、周壁管２６２の軸方向に対して垂直な任意の面において、互いに最も離れた２本のスタッド２６３は、周壁管２６２の中心まわりに５０°未満の角度範囲で設けられている。
【００５３】
従来の湿式炉の炉壁構造２６１を適用した湿式炉、及び本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造１６１を適用した湿式炉を運転した結果、これらの炉壁構造はそれぞれ図４（ａ），（ｂ）に示すような状態となった。
【００５４】
まず、クラウン部における耐火材の厚みを比較した。図４（ａ），（ｂ）に示す通り、従来の湿式炉の炉壁構造２６１におけるクラウン部２６５に施工された耐火材２６７の厚みと、本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造１６１におけるクラウン部１６５に施工された耐火材１６７の厚みとの間に大きな差はなかった。
【００５５】
次に、フィン部における耐火材の厚みを比較した。図４（ａ）に示す通り、従来の湿式炉の炉壁構造２６１においては、フィン２６４側のフィン部２６６近傍の耐火材２６７の厚みが顕著に減っており、耐火材２６７の薄肉化が抑制できていないことが明らかとなった。一方、図４（ｂ）に示す通り、本実施形態に係る湿式炉の炉壁構造１６１においては、フィン部１６６近傍の耐火材１６７の厚みは十分に確保されており、耐火材１６７の薄肉化を抑制できていることが明らかとなった。
【００５６】
これらの結果から、フィン部に設けるスタッドの間隔（角度）を従来よりも広くすることで、フィン部１６６における耐火材１６７の薄肉化を抑制できる（厚みを増加できる）ことが明らかとなった。フィン部１６６における耐火材１６７の薄肉化を抑制できたのは、フィン部１６６における耐火材１６７に対する冷却効果が向上したことによると考えられる。また、クラウン部１６５における耐火材１６７の厚みを従来とほぼ同一の厚みにできることも明らかとなった。
【００５７】
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態の湿式炉の炉壁構造１６１では、上記のように特定の面において互いに最も離れたスタッド１６３が、周壁管１６２の中心まわりに５０〜１４０°の角度範囲となるように設ける。これにより、周壁管１６２のフィン部に施工された耐火材１６７を保持及び冷却しやすくなる。これにより、スタッド１６３の総量（重量）を変えずに耐火材１６７の冷却効果を高めることができる。また、侵食による耐火材１６７の薄肉化を低減することができる。上記角度範囲が５０°未満又は１４０°超となる場合、耐火材１６７の冷却効果が不十分となり、耐火材１６７の薄肉化が顕著に生じてしまう。
【００５８】
上記の通り、湿式炉の炉壁構造１６１においては、複数のスタッド１６３は、周壁管１６２の軸方向に沿って、炉内側に最も突出したクラウン部１６５に１本、互いに最も離れたスタッド１６３が２本の順番で交互に設けられている。このようにスタッド１６３を配置すれば、周壁管１６２（クラウン部１６５等）を最小限の本数で保持することができる。
【００５９】
また、本実施形態の湿式炉１０１は、上述の湿式炉の炉壁構造１６１を備えているため、侵食による耐火材１６７の薄肉化を低減することができる。従って、経済性及び信頼性に優れた湿式炉となる。
【００６０】
なお、上述した実施形態では、燃料として石炭を使用したが、高品位炭や低品位炭であっても適用可能であり、また、石炭に限らず、再生可能な生物由来の有機性資源として使用されるバイオマスであってもよい。例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料（ペレットやチップ）などを使用することも可能である。
【００６１】
また、本実施形態はガス化炉１０１として、タワー型ガス化炉について説明してきたが、ガス化炉１０１はクロスオーバー型ガス化炉でも、ガス化炉１０１内の各機器の鉛直上下方向を生成ガスのガス流れ方向を合わせるように置き換えることで、同様に実施が可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１０  石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）
１１  給炭設備
１１ａ  給炭ライン
１４  ガス化炉設備
１５  チャー回収設備
１６  ガス精製設備
１７  ガスタービン
１８  蒸気タービン
１９  発電機
２０  排熱回収ボイラ
４１  圧縮空気供給ライン
４２  空気分離設備
４３  第１窒素供給ライン
４５  第２窒素供給ライン
４６  チャー戻しライン
４７  酸素供給ライン
４８  異物除去設備
４９  ガス生成ライン
５１  集塵設備
５２  供給ホッパ
５３  ガス排出ライン
６１  圧縮機
６２  燃焼器
６３  タービン
６４  回転軸
６５  圧縮空気供給ライン
６６  燃料ガス供給ライン
６７  燃焼ガス供給ライン
６８  昇圧機
６９  タービン
７０  排ガスライン
７１  蒸気供給ライン
７２  蒸気回収ライン
７３  復水器
７４  ガス浄化設備
７５  煙突
１０１  ガス化炉（湿式炉）
１０２  シンガスクーラ
１１０  圧力容器
１１１  ガス化炉壁（炉壁）
１１５  アニュラス部
１１６  コンバスタ部
１１７  ディフューザ部
１１８  リダクタ部
１２１  ガス排出口
１２２  スラグホッパ
１２６  バーナ
１２７  バーナ
１３１  蒸発器
１３２  過熱器
１３４  節炭器
１５４  内部空間
１５６  外部空間
１６１  湿式炉の炉壁構造
１６２  周壁管
１６３  スタッド
１６４  フィン
１６５  クラウン部
１６６  フィン部
１６７  耐火材
Ａ  角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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