(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向の下端部に燃焼用空気が導入される空気導入部が設けられて鉛直方向の上端部に燃焼排ガスを排出する排ガス排出部が設けられる煙突と、
前記煙突の前記空気導入部に前記煙突内の平面方向の一部に偏って配置される複数のバーナと、
前記煙突の前記空気導入部における前記複数のバーナが配置されていない領域に設けられる閉塞板と、
を備え、
前記閉塞板は、前記煙突の下端より鉛直方向の上方で、且つ、前記バーナにおける燃料の噴出口より鉛直方向の下方に設けられる、
ことを特徴とするグランドフレア。
【請求項２】
前記煙突の前記空気導入部は、前記複数のバーナが配置されるバーナ配置領域と、前記複数のバーナが設置されていないバーナ非配置領域とが設けられ、前記閉塞板は、前記バーナ非配置領域に設けられることを特徴とする請求項１に記載のグランドフレア。
【請求項３】
前記閉塞板の端部と前記バーナとの間に隙間が設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のグランドフレア。
【請求項４】
前記複数のバーナは、前記煙突の下端部における中心部側に配置され、前記閉塞板は、前記煙突の内壁面に沿って配置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のグランドフレア。
【請求項５】
前記閉塞板は、リング形状をなし、内周部が前記複数のバーナに沿う湾曲形状をなすことを特徴とする請求項４に記載のグランドフレア。
【請求項６】
前記複数のバーナと前記煙突の内壁面との距離が、前記複数のバーナ間における距離より大きく設定されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のグランドフレア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃性排ガスを燃焼して処理するために用いられるグランドフレアに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、石炭ガス化複合発電設備は、給炭装置、ガス化装置、ガス精製装置、ガスタービン設備、蒸気タービン設備、排熱回収ボイラなどにより構成されている。そのため、ガス化装置は、給炭装置から供給された石炭をガス化し、ガス精製装置は、生成された可燃性ガスから不純物を取り除いて燃料ガスを製造してガスタービンに供給する。ガスタービンは、この燃料ガスにより運転して発電し、蒸気タービンは、ガスタービンの排熱やガス化炉の排熱を回収して得られる蒸気により運転して発電する。
【０００３】
このような石炭ガス化複合発電設備にて、起動時や停止時は、ガス化装置が生成した可燃性ガスをガス精製装置やガスタービン設備に供給せずに、例えば、グランドフレアで可燃性排ガスとして燃焼して処理している。このグランドフレアは、煙突内に複数のバーナが配置されて構成され、各バーナによって可燃性排ガスを焼却処理し、発生した排ガスを煙突により外部に放出する。この場合、グランドフレアは、端部が開放された煙突内に複数のバーナが配置された構成であることから、バーナを励振源とする音響波が発生し、この音響波が平面波として伝搬する。すると、平面波の全域に対して空気が大きく振動し、周囲の物体を共振及び振動させる低周波振動が発生する。
【０００４】
そこで、この低周波振動の発生を抑制する技術として、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載されたグランドフレアは、煙突内に、バーナが設置されるバーナ設置領域と、バーナの大きさよりも広くてバーナが設置されていないバーナ非設置領域とを設けるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−０５９７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、グランドフレアは、ガス化炉の起動時や停止時に使用するが、火炎が煙突の出口から露出しないように注意する必要がある。上述した従来のグランドフレアは、煙突内にバーナ設置領域とバーナ非設置領域を設けることで、低周波振動による周囲への影響を低減することができる。しかし、バーナ非設置領域へ多くの空気が流入してしまい、バーナ設置領域で空気が燃焼に活用されず、火炎長が増大するおそれがある。ここで、火炎長の低減のため、バーナ設置領域へ供給する空気量を増やして燃料との混合及び拡散を促進することが考えられる。また、供給空気量を増やすために、煙突の長さや直径を大きくしたり、ブロワなどを追設したりすることが考えられる。しかし、この対策は、設備が大型化したり、追加設備などが必要となり、設備費用が増大してしまうという課題がある。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、低周波振動の発生を抑制すると共に空気と燃料との混合を促進して設備コストの増加を抑制しながら火炎長を低減するグランドフレア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】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明のグランドフレアは、鉛直方向の下端部に燃焼用空気が導入される空気導入部が設けられて鉛直方向の上端部に燃焼排ガスを排出する排ガス排出部が設けられる煙突と、前記煙突の前記空気導入部に前記煙突内の平面方向の一部に偏って配置される複数のバーナと、前記煙突の前記空気導入部における前記複数のバーナが配置されていない領域に設けられる閉塞板と、を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
従って、空気が空気導入部から煙突の下部に導入されると共に、燃料が複数のバーナから噴出されると、空気と燃料とが混合して燃焼することで、この燃料が処理される。このとき、閉塞板が空気導入部における複数のバーナが配置されていない領域に設けられることで、空気は、複数のバーナが配置されている領域を通って煙突内に導入され、複数のバーナが配置されていない領域に導入されにくくなる。そのため、バーナを励振源とする音響波の平面内への伝搬が抑制され、低周波振動の発生を抑制することができると共に、空気と燃料との混合を促進して設備コストの増加を抑制しながら火炎長を低減することができる。
【００１０】
本発明のグランドフレアでは、前記煙突の前記空気導入部は、前記複数のバーナが配置されるバーナ配置領域と、前記複数のバーナが設置されていないバーナ非配置領域とが設けられ、前記閉塞板は、前記バーナ非配置領域に設けられることを特徴としている。
【００１１】
従って、煙突の前記空気導入部にバーナ配置領域とバーナ非配置領域を設け、閉塞板をバーナ非配置領域に設けることで、閉塞板によりバーナ非配置領域への空気の流入が抑制され、低周波振動の発生を抑制することができると共に、火炎長を低減することができる。
【００１２】
本発明のグランドフレアでは、前記閉塞板の端部と前記バーナとの間に隙間が設けられることを特徴としている。
【００１３】
従って、閉塞板の端部とバーナとの間に隙間を設けることで、この隙間を通して複数のバーナに効率良く空気を供給することができ、空気と燃料との混合を促進して設備コストの増加を抑制しながら火炎長を低減することができる。
【００１４】
本発明のグランドフレアでは、前記閉塞板は、前記煙突の下端部より鉛直方向の上方で、且つ、前記バーナにおける燃料の噴出口より鉛直方向の下方に設けられることを特徴としている。
【００１５】
従って、閉塞板を煙突の下端部より鉛直方向の上方で、且つ、バーナにおける燃料の噴出口より鉛直方向の下方に設けることで、煙突とバーナに対して閉塞板を適正位置に配置することで、バーナに対する空気の供給を促進することができると共に、火炎による閉塞板の損傷を抑制することができる。
【００１６】
本発明のグランドフレアでは、前記複数のバーナは、前記煙突の下端部における中心部側に配置され、前記閉塞板は、前記煙突の内壁面に沿って配置されることを特徴としている。
【００１７】
従って、複数のバーナを煙突の中心部側に配置することで、複数のバーナを近接配置して着火性を向上することができると共に、閉塞板を煙突の内壁面に沿って配置することで、閉塞板の形状を簡素化して低コスト化を可能とすることができる。
【００１８】
本発明のグランドフレアでは、前記閉塞板は、リング形状をなし、内周部が前記複数のバーナに沿う湾曲形状をなすことを特徴としている。
【００１９】
従って、閉塞板の内周部を各バーナの外周部に沿わせることができ、バーナと閉塞板との隙間を周方向でほぼ一定に設定することができ、バーナによる燃焼の安定性を確保することができる。
【００２０】
本発明のグランドフレアでは、前記複数のバーナと前記煙突の内壁面との距離が、前記複数のバーナ間における距離より大きく設定されることを特徴としている。
【００２１】
従って、各バーナと煙突の内壁面との距離を各バーナ間における距離より大きく設定することで、容易にバーナ配置領域とバーナ非配置領域を設けることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のグランドフレアによれば、煙突の空気導入部における複数のバーナが配置されていない領域に閉塞板を設けるので、低周波振動の発生を抑制することができると共に、空気と燃料との混合を促進して設備コストの増加を抑制しながら火炎長を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本実施形態のグランドフレアの要部縦断面図である。
【図２】図２は、図１のII−II断面図である。
【図３】図３は、バーナ配置領域とバーナ非配置領域を表す概略図である。
【図４】図４は、グランドフレアを表す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照して、本発明に係るグランドフレアの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００２５】
石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｏａｌ  Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｃｙｃｌｅ）は、空気を酸化剤としてガス化装置で石炭ガスを生成する空気燃焼方式を採用し、ガス精製装置で精製した後の石炭ガスを燃料ガスとしてガスタービン設備に供給して発電を行うものである。グランドフレアは、ガス化装置（石炭ガス化複合発電設備）の起動時や停止時に、ガス化装置が生成した可燃性排ガスをガス精製装置やガスタービン設備に供給せずに、燃焼して処理するものである。
【００２６】
図４は、グランドフレアを表す概略構成図である。
【００２７】
本実施形態において、図４に示すように、グランドフレア１０は、煙突１１と、複数のバーナ１２とを備えている。
【００２８】
煙突１１は、円筒形状をなす本体２１における鉛直方向の下端部に空気導入口２２が設けられる一方、本体２１における鉛直方向の上端部に排ガス排出口２３が設けられている。複数のバーナ１２は、煙突１１における空気導入口２２に設けられている。風防２４は、煙突１１の下端部及び複数のバーナ１２の周囲を取り囲むように設けられている。煙突１１の下端部及び複数のバーナ１２は、風防２４により取り囲まれることで、複数のバーナ１２が周囲の風の影響を受けず、バーナ１２からの火炎が外部から見えないようになっている。また、煙突１１の下部と風防２４は、その間に空間部が設けられ、この空間部の上方に天板２５が設けられている。
【００２９】
このように構成されたグランドフレア１０は、鉛直方向の上下部が開放された煙突１１内に複数のバーナ１２が配置された構成であることから、バーナ１２を励振源とする音響波が発生し、平面方向に伝搬すると空気が大きく振動し、低周波振動が発生するおそれがある。また、グランドフレア１０は、煙突１１内に導入される燃焼用の空気が各バーナ１２に十分に供給されないと、各バーナ１２の火炎長が増大するおそれがある。そこで、本実施形態のグランドフレア１０は、低周波振動の発生の抑制と、バーナ１２の火炎長の増大の抑制の両立を図るものである。
【００３０】
図１は、本実施形態のグランドフレアの要部縦断面図、図２は、図１のII−II断面図、図３は、バーナ配置領域とバーナ非配置領域を表す概略図である。
【００３１】
本実施形態のグランドフレア１０は、図１及び図２に示すように、煙突１１の空気導入部２２における複数のバーナ１２が配置されていない領域に設けられる閉塞板１３を有している。
【００３２】
即ち、煙突１１は、円筒形状をなすことから、空気導入部２２は、円形の空間部となっている。複数（本実施形態では、７個）のバーナ１２は、煙突１１における鉛直方向の下端部、つまり、空気導入部２２における中心部側に配置されている。複数のバーナ１２は、空気導入部２２の中心部に配置される１個のバーナ１２の周囲に６個のバーナ１２が取り囲むようにリング形状をなして配置されており、各バーナ１２間の距離が同じに設定されている。ここで、複数のバーナ１２と煙突１１の内壁面１１ａとの距離が、複数のバーナ１２における互いの距離より大きく設定されている。
【００３３】
そのため、図３に示すように、煙突１１は、空気導入部２２が複数のバーナ１２が配置されているバーナ配置領域Ａと、複数のバーナ１２が設置されていないバーナ非配置領域Ｂとに区画される。このバーナ配置領域Ａとバーナ非配置領域Ｂとの境界は、リング形状に配置される複数のバーナ１２における外周面に接する円形の接線Ｃである。即ち、煙突１１は、空気導入部２２の平面方向の中心部にバーナ配置領域Ａが設定され、外周部側にバーナ非配置領域Ｂが設定される。
【００３４】
そして、バーナ配置領域Ａに複数のバーナ１２が配置され、バーナ非配置領域Ｂに閉塞板１３が配置される。図１及び図２に示すように、閉塞板１３は、リング形状をなし、外周部が煙突１１の内壁面１１ａに沿って配置され、この煙突１１の内壁面１１ａに固定されている。また、閉塞板１３は、外周部と各バーナ１２の外周部との間に隙間が確保されている。具体的に、閉塞板１３は、内周面１３ａが各バーナ１２の外周面に沿う湾曲形状をなし、全体として花びら形状をなしている。但し、閉塞板１３は、内周面１３ａの形状が花びら形状に限定されるものではなく、円形状としてもよい。
【００３５】
また、複数のバーナ１２は、可燃性排ガス（燃料）を鉛直方向の上方に向けて噴出するように、上方に開口する噴出口３１が設けられている。この複数のバーナ１２は、各噴出口３１が煙突１１内に位置するように、煙突１１とバーナ１２との高さ位置が調整されている。そして、閉塞板１３は、煙突１１の下端部より鉛直方向の上方で、且つ、バーナ１２における噴出口３１より鉛直方向の下方に設けられている。即ち、閉塞板１３は、煙突１１の下端部とバーナ１２における噴出口３１との間の高さ位置に設けられることが望ましい。
【００３６】
そのため、外部の空気が煙突１１の空気導入部２２から煙突１１の下部に導入されると共に、可燃性排ガスが複数のバーナ１２の噴出口３１から上方に噴出される。ここで、図示しない着火源により可燃性排ガスに着火されると、空気と可燃性排ガスとが混合して燃焼することで、この可燃性排ガスが処理される。このとき、閉塞板１３が空気導入部２２における各バーナ１２が配置されていないバーナ非配置領域Ｂに設けられることで、空気導入部２２から煙突１１の下部に導入された空気は、バーナ非配置領域Ｂに流れにくくなり、バーナ配置領域Ａを通って各バーナ１２に供給される。すると、各バーナ１２は、十分な空気が供給されて燃焼が促進される。
【００３７】
その結果、バーナ１２を励振源とする音響波が発生しても、この音響波が平面波として伝搬しにくくなり、空気が大きく振動して周囲の物体を共振及び振動させる低周波振動の発生が抑制される。また、空気がバーナ非設置領域Ｂへ流入しにくくなり、バーナ配置領域Ａで空気が燃焼に適正に活用され、バーナ１２の火炎長の増大が抑制される。そのため、バーナ１２への供給空気量を増やすために、煙突１１の長さや直径を大きくしたり、ブロワなどを追設したりする必要がなくなり、設備費用の増大が抑制される。
【００３８】
このように本実施形態のグランドフレアにあっては、鉛直方向の下端部に燃焼用空気が導入される空気導入部２２が設けられて鉛直方向の上端部に燃焼排ガスを排出する排ガス排出部２３が設けられる煙突１１と、煙突１１の空気導入部２２に煙突１１内の平面方向の一部に偏って配置される複数のバーナ１２と、煙突１１の空気導入部２２における複数のバーナ１２が配置されていない領域に設けられる閉塞板１３とを備えている。
【００３９】
従って、空気が空気導入部２２から煙突１１の下部に導入されると共に、可燃性排ガスが複数のバーナ１２から噴出されると、空気と可燃性排ガスとが混合して燃焼することで、この可燃性排ガスが処理される。このとき、閉塞板１３が空気導入部２２における複数のバーナ１２が配置されていない領域に設けられることで、空気は、複数のバーナ１２が配置されている領域を通って煙突１１内に導入され、複数のバーナ１２が配置されていない領域に導入されにくくなる。そのため、バーナ１２を励振源とする音響波の平面内への伝搬が抑制され、低周波振動の発生を抑制することができると共に、空気と可燃性排ガスとの混合を促進して設備コストの増加を抑制しながら火炎長を低減することができる。
【００４０】
本実施形態のグランドフレアでは、複数のバーナ１２が配置されるバーナ配置領域Ａと、複数のバーナ１２が設置されていないバーナ非配置領域Ｂとを設け、閉塞板１３をバーナ非配置領域Ｂに設けている。従って、閉塞板１３によりバーナ非配置領域Ｂへの空気の流入が抑制され、低周波振動の発生を抑制することができると共に、火炎長を低減することができる。
【００４１】
本実施形態のグランドフレアでは、閉塞板１３の端部とバーナ１２との間に隙間を設けている。従って、空気は、この隙間を通して複数のバーナ１２に効率良く供給されることとなり、空気と可燃性排ガスとの混合を促進して設備コストの増加を抑制しながら火炎長を低減することができる。
【００４２】
本実施形態のグランドフレアでは、閉塞板１３は、煙突１１の下端より鉛直方向の上方で、且つ、バーナ１２における可燃性排ガスの噴出口３１より鉛直方向の下方に設けられている。従って、煙突１１とバーナ１２に対して閉塞板１３を適正位置に配置することで、バーナ１２に対する空気の供給を促進することができると共に、火炎による閉塞板１３の損傷を抑制することができる。
【００４３】
本実施形態のグランドフレアでは、バーナ１２を煙突１１の下端部における中心部側に配置し、閉塞板１３を煙突１１の内壁面１１ａに沿って配置している。従って、複数のバーナ１２を煙突１１の中心部側に配置することで、各バーナ１２を近接配置して着火性を向上することができると共に、閉塞板１３を煙突１１の内壁面に沿って配置することで、閉塞板１３の形状を簡素化して低コスト化を可能とすることができる。
【００４４】
本実施形態のグランドフレアでは、閉塞板１３をリング形状とし、内周部を複数のバーナ１２に沿う湾曲形状としている。従って、閉塞板１３の内周部を各バーナ１２の外周部に沿わせることができ、バーナ１２と閉塞板１３との隙間を周方向でほぼ一定に設定することができ、バーナ１２による燃焼の安定性を確保することができる。
【００４５】
本実施形態のグランドフレアでは、複数のバーナ１２と煙突１１の内壁面１１ａとの距離を複数のバーナ１２間における距離より大きく設定している。従って、容易にバーナ配置領域Ａとバーナ非配置領域Ｂを設けることができる。
【００４６】
なお、上述した実施形態では、煙突１１は、空気導入部２２にて、中心部側にバーナ配置領域Ａを設け、外周部側にバーナ非配置領域Ｂを設け、バーナ配置領域Ａに複数のバーナ１２を配置し、バーナ非配置領域Ｂに閉塞板１３を配置したが、この構成に限定されるものではない。例えば、煙突１１の空気導入部２２にて、外周部側にバーナ配置領域Ａを設け、中心部側にバーナ非配置領域Ｂを設け、バーナ配置領域Ａに複数のバーナ１２をリング形状に配置し、バーナ非配置領域Ｂに円板形状の閉塞板１３を配置してもよい。また、煙突１１の空気導入部２２にて、バーナ配置領域Ａとバーナ非配置領域Ｂを周方向に交互に設けてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０  グランドフレア
１１  煙突
１２  バーナ
１３  閉塞板
２１  本体
２２  空気導入口（空気導入部）
２３  排ガス排出口（排ガス排出部）
３１  噴出口
Ａ  バーナ配置領域
Ｂ  バーナ非配置領域
Ｃ  接線（境界）
【図１】
0006609494.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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