(57)【要約】【課題】再液化された液化ガス燃料に起因するバーナノズルの熱疲労割れを、少ないエネルギーで、かつガス燃料を大気中に放散することなく防止する。【解決手段】液化ガスを気化したガス燃料を供給するガス燃料配管３に接続されるガスバーナリング５と、先端部にガス燃料を噴射するガス噴射孔３１を有し、ガスバーナリング５に基部が接続される複数のバーナエレメント７と、ガスバーナリング７の重力方向の下端部に連結して再液化された液化ガスを貯留する液溜め部１７を設けてガスバーナ１を構成することにより、ガスバーナ１の消火時にガスバーナリング５が露点温度以下に低下して発生したドレンを液溜め部１７に貯留して、ガスバーナ１の点火時にドレンがノズル部３０に流通するのを防ぎ、ノズル部３０の急冷を抑えて熱疲労割れを防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化ガスを気化したガス燃料を供給するガス燃料配管に接続されるガスバーナリングと、該ガスバーナリングに基部が接続され、先端部に燃料ガスを噴射するガス噴射孔を有する複数のバーナエレメントを備えてなるガスバーナにおいて、
前記ガスバーナリングの重力方向の下端部に連結して再液化された液化ガスを貯留する液溜め部を設けてなることを特徴とするガスバーナ。
【請求項２】
請求項１において、
前記液溜め部を加熱する加熱手段を備えていることを特徴とするガスバーナ。    
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスバーナに係り、具体的には、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の液化ガスを気化したガス燃料を燃焼するガスバーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＮＧ等の液化ガスを気化したガス燃料を燃焼するガスバーナとしては、例えば特許文献１、２に記載されているように、ガス燃料を噴射するガス噴射孔を先端部に有する複数のバーナエレメントの基部を円環状のガスバーナリングに連結し、ガスバーナリングを介して気化したガス燃料を供給するように形成されている。
【０００３】
ところで、火力発電用ボイラは、負荷調整用の発電設備として用いられる傾向にある。例えば、ＬＮＧ専焼火力においては、ボイラ負荷を昼間は７５％、５０％、２５％、１５％と上げ下げし、夜間は運転を停止する、いわゆる高頻度起動停止（Ｄａｉｌｙ  Ｓｔａｒｔ  Ｓｔｏｐ  以下ＤＳＳという）を行って中間負荷を担う部分負荷が行われている。このような部分負荷時においては、運転するガスバーナの本数を増減させて負荷調整を行っている。
【０００４】
しかし、液化ガスを燃料とする火力発電所の定期検査時に、点消火の多いガスバーナのノズルに多数の熱疲労割れが見つかるという問題が発生している。この問題の原因は、ガスバーナ消火時に火炉内とガスバーナリング内に温度差が生じ、ガスバーナリング内の温度が液化ガスの露点温度以下となって凝縮し、これにより再液化された液化ガス（以下、ドレンという）がガスバーナリング内に溜まり、次のガスバーナ点火時にドレンがバーナノズルのガス噴射孔から炉内に放出されることによるものと考えられている。すなわち、高温のバーナノズルがドレンにより急冷され、バーナノズルの内外面温度差により熱疲労割れが発生する。
【０００５】
このような原因によるバーナノズルの熱疲労割れを防止するため、特許文献１では、ガスバーナリングを加熱する加熱手段を設けて再液化を防止し、あるいは再液化したドレンを気化させることが提案されている。また、特許文献２では、ドレンをガスバーナリング外に設けた液溜め部に導き、液溜め部から大気中等に排出することが提案されている。これらの対策によれば、ガスバーナリング内にドレンが滞留しないから、再点火時にバーナノズルから放出されないので、熱疲労割れが生じなくなる。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２０５５２２号公報
【特許文献２】特開２００３−９０５１６号公報
【発明の開示】
【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に記載の技術によれば、ガスバーナリング全体を加温する構成となっているから、無駄なエネルギーが必要となる。一方、特許文献２に記載のガスバーナは、液溜め部の先端が大気に開放されているので、液溜め部のドレンは次第に気化されて大気中に放散されることから、ガス燃料として利用することができない。
【０００８】
本発明は、再液化された液化ガス燃料に起因するバーナノズルの熱疲労割れを、少ないエネルギーで、かつガス燃料を大気中に放散することなく防止することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明のガスバーナは、液化ガスを気化したガス燃料を供給するガス燃料配管に接続されるガスバーナリングと、先端部に燃料ガスを噴射するガス噴射孔を有し、前記ガスバーナリングに基部が接続される複数のバーナエレメントを備えてなるガスバーナにおいて、前記ガスバーナリングの重力方向の下端部に連結して再液化された液化ガスを貯留する液溜め部を設けてなることを特徴とする。
【００１０】
このように構成されることから、本発明によれば、ガスバーナ消火時に、ガスバーナリング内が露点温度以下となってガス燃料が再液化しても、再液化したドレンはガスバーナリング内に溜まることなく液溜め部に導かれる。これにより、ガスバーナを再点火したときに、ドレンがバーナノズルに放出されることがないから、再液化されたガス燃料に起因するバーナノズルの熱疲労割れを防ぐことができる。また、液溜め部の容積を、ガスバーナ消火時中に発生するドレンの量を貯留可能な大きさとすることにより、液溜め部を加熱する必要がないから、少ないエネルギーで、かつガス燃料を大気中に放散することなくバーナノズルの熱疲労割れを防ぐことができる。
【００１１】
ところで、液溜め部に溜まったドレンは、次のガスバーナの点火時にバーナノズルからガスバーナリングを介して伝わる熱により、液溜め部が加熱されて蒸発し、バーナノズルの燃焼に寄与する。しかし、ガスバーナの点火時間が短く、液溜め部に溜まったドレンが蒸発しきらない内にガスバーナが消火されると、液溜め部の容積を超えたドレンが溜まるおそれがある。そこで、液溜め部を加熱する加熱手段を備えることが望ましい。これにより、液溜め部に溜まったドレンは、速やかに蒸発してバーナノズルから火炉内に放出されて燃焼する。この場合、液溜め部はガスバーナリングと比較して小さいから、加熱に必要なエネルギーを少なくできる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、再液化された液化ガス燃料に起因するバーナノズルの熱疲労割れを、少ないエネルギーで、かつガス燃料を大気中に放散することなく防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１に本発明の一実施形態のガスバーナの構成図を示す。図１（ａ）は、ガスバーナの正面図、図１（ｂ）はガスバーナの断面図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態のガスバーナ１は、ガスバーナリング５と、バーナノズルであるバーナエレメント７を有して形成されている。ガスバーナリング５は円環状に形成され、内部をガス燃料が通流可能に形成されている。このガスバーナリング５には複数（図示例では、８本）のバーナエレメント７が連結されている。ガスバーナリング５は、概略リング状であり、下端部に液溜め部１７を有している。各バーナエレメント７は、基端がＵ字型に屈曲されて等間隔にガスバーナリング５に接続されている。バーナエレメント７の先端のノズル部３０には、ガス噴射孔３１が形成されている。各バーナエレメント７は、ウィンドボックスケーシング３３を貫通して、火炉３５内に達する長さに形成されている。複数のガス噴射孔３１の中心位置に保炎板３２が配置されている。火炉３５は、側壁３７により覆われて形成され、エアレジスタ３９を有している。側壁３７は、バーナスロート４３を有しており、エアレジスタ３９は、ウインドボックスケーシング３３により大気から遮断されたウインドボックス４１内の空気をガス噴射孔３１の周りに供給する空気量を調整するように形成されている。
【００１５】
ガスバーナリング５には、ガス燃料配管３の一端が連結され、他端は流量調整弁９を介して図示していない気化された液化ガスの供給源に接続されている。また、ガス燃料配管３の流量調整弁９の下流側に、バーナ入口弁１１が設けられている。バーナ入口弁１１は、近接させて２つ設けられており、２つのバーナ入口弁１１の間にベンド弁１３が設けられている。また、ガス燃料配管３とガスバーナリング５とは、フレキシブルホース１５により連結されている。
【００１６】
ガスバーナリング５の重力方向の下端部に、液溜め部１７が設けられている。液溜め部１７は、概略筒状に形成され、下端部が閉じて形成されている。液溜め部１７には、スチームトレース１９が設けられ、保温材２１により覆われている。スチームトレース１９は、蒸気配管２３に接続されている。蒸気配管２３には、圧力計２４と、圧力計２４により制御される圧力調整弁２５と、温度計２６とが設けられている。さらに、温度計２６により制御される温度調節弁２９を備えたスプレ水配管２７が接続されている。
【００１７】
このように構成される本実施形態のガスバーナ１の動作について以下に説明する。運転指令に基づいてバーナ入口弁１１を開き、ガスバーナ１に点火すると、液化ガスを気化したガス燃料は、ガス燃料配管３内を、流用調整弁９、二つのガスバーナ入口弁１１を通り、フレキシブルホース１５内に流通し、ガスバーナリング５に至る。ガスバーナリング５はマニホールドになっており、各ガスバーナエレメント７へガス燃料が分岐され、ガスバーナエレメント７からノズル部３０を経て、ガス噴射孔３１から火炉３５内へ噴射され、燃焼される。  
燃焼用空気は，ウインドボックスケーシング３３で大気と仕切られたウインドボックス４１より風量、及び風向調整用のエアレジスタ３９を通り、バーナスロート４３部分より火炉３５内へいたり、ガス燃料と混合される。
【００１８】
ガスバーナ１を消火すると、ウインドボックスケーシング３３から離れるに従いバーナエレメント７の温度が低下する。図３に、ウィンドボックスケーシング３３からの距離とバーナエレメント７の温度変化の一例を示す。図中の菱形の実測点は、ボイラ負荷が６００ＭＷ時の最低温度を、正方形の実測点は６００ＭＷ時の最高温度を表し、三角形の実測点はボイラ負荷が９００ＭＷ時の最低温度を、円形の実測点は９００ＭＷ時の最高温度を表している。また、図５に、ガスバーナ１の点火及び消火と、バーナリング５内のドレン堆積量の変化と、ノズル部３０の温度変化を示す。
【００１９】
ガスバーナ１を消火して、ガスバーナリング５の温度が露点温度以下になると、ガス燃料が再液化してドレンとなる。発生したドレンは、図２に示すように、重力により液溜め部１７に貯留され、スチームトレース１９により露点温度以上に加熱される。加熱され再び気化したガス燃料は、ガスバーナ１のガス噴射孔３１から火炉３５内へ噴射され、燃焼される。ここで、液溜め部１７を保温材２１で覆う構造としているため、加熱に必要なエネルギーは少なくてすむ。また、スチームトレース１９による加熱は、ガスバーナ１の消火時にのみ行うようにすることが好ましい。
【００２０】
以上説明したように、本実施形態によれば、ガスバーナ１の消火時に、ガスバーナリング５内が露点温度以下となってガス燃料が再液化しても、再液化したドレンはガスバーナリング５内に溜まることなく液溜め部１７に導かれる。その結果、ガスバーナ１を再点火したときにドレンがノズル部３０に達することがないから、ノズル部３０が急冷されることがないので、熱疲労割れを防ぐことができる。すなわち、液溜め部１７を設けていない図４に示した従来例によれば、ガスバーナリング５内にドレンが溜まり、ドレンの液面が下部に連結されたバーナエレメント７に達すると、ドレンがバーナエレメント７を通してノズル部３０に達し、高温のノズル部３０を急冷して熱疲労割れにつながる。すなわち、図６に示すように、ガスバーナリング５内にドレンが溜まっていると、ガスバーナ１の点火、消火からの経過時間に対して、ノズル部３０に作用する温度及び応力が変化する。図において、ａ点で点火し、ｂ点で消火し、実線はバーナノズルの外面温度変化を、点線は内面温度変化を表している。図から明らかなように、ガスバーナ１の点火時に、ノズル部３０のガス噴射孔がドレンによって急冷され、大きな熱応力が働く。
【００２１】
なお、実施形態において、液溜め部１７の容積を、ガスバーナ消火時中に発生するドレンの量を貯留可能な大きさとすれば、スチームトレース１９による液溜め部１７の加熱を不要とすることができる。これにより、少ないエネルギーで、かつガス燃料を大気中に放散することなくバーナノズルの熱疲労割れを防ぐことができる。なお、バーナエレメント７をＵ字型に屈曲した後にガスバーナリング５に接続しているのは、バーナエレメント７が消耗した場合に取り替えやすい構造とするためである。つまり、このように形成することによりガスバーナリング５の外側からバーナエレメント７を切断し、新しいバーナエレメント７を溶接することが可能となる。また、ガスバーナ入口弁１１を近接して二つ設けているのは、ガスバーナ１消火時のガス漏れ防止の信頼性を向上したものである。ガスバーナ入口弁１１の閉止時に、二つのガスバーナ入口弁１１の間に溜まったガス燃料は、ベンド弁１３を開くことにより排出できる。
【００２２】
本実施形態において、スチームトレース１９を用いて加熱したが、これに代えて例えば、電気ヒータ、加熱水、加熱空気等でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態のガスバーナの構成図である。
【図２】図１の実施形態のガスバーナにおいて、ドレンが液溜め部に貯留している状態を示す図である。
【図３】ガスバーナにおいて、ウィンドボックスケーシングからの距離と温度の関係を示す図である。
【図４】ガスバーナにおいて、ドレンがバーナリングに溜まっている状態を示す図である。
【図５】ガスバーナの状態によって変化するバーナリングのドレン量と、バーナノズルの温度を示す図である。
【図６】バーナリングにドレンが溜まっている場合におけるガスバーナの点火時と消化時において、ノズル部に発生する温度差及び応力の時間経過を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ガスバーナ
３  ガス燃料配管
５  ガスバーナリング
７  バーナエレメント
１７  液溜め部
１９  スチームトレース
２１  保温材
３０  ノズル部
３１  ガス噴射孔
３３  ウィンドボックスケーシング
【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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