(57)【要約】【課題】外部から強制的に貫通部材を持ち上げることなく、低コストかつ貫通部材に加わる応力を減少させることができる貫通部材の挟持構造及び貫通部材の傾斜方法を提供する。【解決手段】圧力二重容器の貫通部材の挟持構造１０Ａは、圧力二重容器を構成する圧力容器外壁１０１と火炉内壁１０２とを貫通する貫通部材１０３と、前記内壁１０２と前記外壁１０１とに例えば熱伸び差が生じた際に前記貫通部材１０３を摺動可能に挟持してなる挟持部材１１とからなるものである。前記挟持部材１１は、前記貫通部材１０３の基端側１０７に設けられる曲面摺動部材１２Ａと、前記外壁１０１の外部側に設けられ、前記曲面摺動部材１２Ａの上下両面から摺動可能に挟持してなる挟持部１３とを有している。【選択図】        図１−１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力二重容器の外壁と内壁とを貫通する貫通部材と、
前記貫通部材を摺動可能に挟持してなる挟持部材とからなることを特徴とする圧力二重容器の貫通部材の挟持構造。
【請求項２】
請求項１において、
前記挟持部材が、
前記貫通部材の基端側に設けられる曲面摺動部材と、
前記外壁に設けられ、前記曲面摺動部材を二面から摺動可能に挟持してなる挟持部とを有することを特徴とする圧力二重容器の貫通部材の挟持構造。
【請求項３】
請求項２において、
前記曲面摺動部材と接触する前記挟持部の内周面の全部又は一部が球面形状であり、
前記曲面摺動部材が、前記内周面と摺動可能な曲面を有する球形状又はその断面形状が円弧状であることを特徴とする圧力二重容器の貫通部材の挟持構造。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つの圧力二重容器の貫通部材の挟持構造を有することを特徴とするガス化炉。
【請求項５】
圧力二重容器の外壁と内壁とを貫通する貫通部材を摺動可能に挟持することを特徴とする圧力二重容器の貫通部材の傾斜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力二重容器に複数の壁を貫通する貫通部材を摺動可能に挟持する貫通部材の挟持構造、ガス化炉及び貫通部材の傾斜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、石炭ガス化炉に代表される圧力二重容器においては、火炉内の炉内温度が約３５０℃と非常に高く、全体が金属からなる圧力容器と該圧力容器の内部にガス化炉を設けた二重構造となっている。圧力二重容器の一例として、図３に石炭ガス化炉の全体概略構成図を示す。図３に示すように、石炭ガス化炉１００は、圧力容器外壁（以下、「外壁」という。）１０１と、該圧力容器の内部に配された火炉内壁（以下、「内壁」という。）１０２と、石炭ガス化炉１００の水平方向に複数本配設され、外壁１０１と内壁１０２とを貫通し、その先端側が前記内壁１０２に取り付けられた貫通部材１０３とから構成されている。この石炭ガス化炉１００は、前記貫通部材１０３より火炉内のコンバスタ１０４に石炭・チャー１０５ａや空気又は酸素１０５ｂ等の供給材料１０５を供給するようにしている。
【０００３】
ここで、石炭ガス化炉１００の火炉内の炉内温度が約３５０℃と非常に高いため、前記石炭ガス化炉１００の運転中には前記内壁１０２と前記外壁１０１とは熱による容器の熱伸びが生じる。そして、前記内壁１０２と前記外壁１０１との間には間隔があり、火炉に近い前記内壁１０２の熱伸びによる下降の方が前記外壁１０１の熱伸びによる下降より早いため、前記内壁１０２と前記外壁１０１との間に熱伸び差が生じる。かかる熱伸び差により前記内壁１０２と前記外壁１０１とを貫通し、前記内壁１０２に取り付けられた前記貫通部材１０３の先端側１０６も前記内壁１０２の下降に従い下降する。
【０００４】
その結果、前記貫通部材１０３が前記先端側１０６から前記基端側１０７にかけて反りが生じてしまう。そして、プラント起動・停止による運転の繰り返し応力により前記貫通部材１０３及び該貫通部材１０３の図示しない取り付け部分が熱伸び差を吸収できなくなり応力が集中し、亀裂を生じ、破損してしまう虞があった。
【０００５】
そこで、従来では、上下動装置等の装置を用いて外部より強制的に貫通部材１０３の基端側１０７より前記貫通部材１０３の基端側１０７を押し上げるような方法が採用されていた（特許文献１）。
【０００６】
例えば、その一例として、図４−１、４−２に従来の貫通部材の支持構造を示す。図４−１は、冷態時における従来の貫通部材の支持構造を示す図である。図４−１に示すように、外壁１０１と内壁１０２とを貫通し、前記内壁１０２に取り付けられた貫通部材１０３の周囲には、前記外壁１０１の側面側から第一の支持筒１０８−１と第二の支持筒１０８−２とが設けられている。そして、前記第一の支持筒１０８−１と前記第二の支持筒１０８−２との間は伸縮継手１０９により介装されている。そして、前記第二の支持筒１０８−２の開放部１０８ａを覆うと共に、前記貫通部材１０３の基端側１０７を固着する取付塞ぎフランジ１１０が設けられている。前記取付塞ぎフランジ１１０には、上下動装置１１１からの上下動を作用させる押上げ部１１２が設けられており、熱変動の際には前記上下動装置１１１を駆動させることにより、前記押上げ部１１２を介して前記貫通部材１０３の基端側１０７を持上げて、前記貫通部材１０３を傾斜するようにしている。また、前記伸縮継手１０９には、前記伸縮継手１０９の動作を補助すると共に、内圧の反動を吸収するための上下動リンク１１３が設けられている。
【０００７】
このような構成において、冷態時には、前記貫通部材１０３は前記内壁１０２と前記外壁１０１とを貫通して前記石炭ガス化炉１００の水平方向に配設されている。そして、このとき数トンの内圧力１１４が前記取付塞ぎフランジ１１０に対して垂直に加わることになる。尚、前記内圧力１１４が前記取付塞ぎフランジ１１０に垂直に加わっている状態の時には前記上下動装置１１１は駆動されていない。また、前記貫通部材１０３の上下には図示しない歪検知装置が設けられている。
【０００８】
図４−２は、内壁と外壁とに熱伸び差が生じたときの従来の貫通部材の支持構造を示す図である。図４−２に示すように、昇温時には前記外壁１０１と前記内壁１０２とに熱伸びが生じ、前記内壁１０２の熱伸びにより前記内壁１０２が下降すると、前記内壁１０２に取り付けられている前記貫通部材１０３の前記先端側１０６も前記内壁１０２の下降に従い下降する。このとき、前記内壁１０２と外壁１０１とには熱伸び差が生じるため、前記内壁１０２の方が外壁１０１より早く下降する。そのため、前記貫通部材１０３の前記先端側１０６が前記基端側１０７より低くなり、前記貫通部材１０３が前記先端側１０６から前記基端側１０７にかけて反るようになる。
【０００９】
そのため、従来の貫通部材の支持構造は、まず前記図示しない歪検知装置より前記上下動装置１１１に前記貫通部材１０３の歪量が伝達される。そして、前記上下動装置１１１により前記押上げ部１１２を介して前記貫通部材１０３の基端側１０７を持上げて、前記貫通部材１０３の傾斜を変えることにより、熱伸び差によって生じた前記貫通部材１０３の反りを解消して、前記貫通部材１０３と前記取付塞ぎフランジ１１０と固着している部分に加わる応力を減少させるようにしていた。
【００１０】
【特許文献１】特開平７−１３３９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の貫通部材の支持構造は、前記内壁１０２と外壁１０１とに熱伸び差が生じた場合には、数トンにもなる前記内圧力１１４が前記貫通部材１０３と前記取付塞ぎフランジ１１０との固着している部分に集中することになる。そのため、前記上下動装置１１１の応答性が悪い場合には、前記貫通部材１０３と前記取付塞ぎフランジ１１０との固着している部分に前記貫通部材１０３と前記取付塞ぎフランジ１１０との固着している部分の許容以上の応力が加わり、プラント起動・停止の運転の繰り返しにより前記貫通部材１０３を損傷する虞がある、という問題がある。
【００１２】
また、前記貫通部材１０３及び前記取付塞ぎフランジ１１０に加わる応力を和らげて保護するために、前記石炭ガス化炉１００に配設されている複数本の全ての前記貫通部材１０３に前記上下動装置１１１を設ける必要があり、設備コストが増大する、という問題がある。
また、前記石炭ガス化炉１００に配設されている複数本の全ての前記貫通部材１０３に前記上下動装置１１１を設けると装置自体も大型化する、という問題がある。
【００１３】
本発明は、前記問題に鑑み、外部から強制的に貫通部材を持ち上げることなく、低コストかつ貫通部材に加わる応力を減少させることができる貫通部材の挟持構造、ガス化炉及び貫通部材の傾斜方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、圧力二重容器の外壁と内壁とを貫通する貫通部材と、前記貫通部材を摺動可能に挟持してなる挟持部材とからなることを特徴とする圧力二重容器の貫通部材の挟持構造にある。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、前記挟持部材が、前記貫通部材の基端側に設けられる曲面摺動部材と、前記外壁に設けられ、前記曲面摺動部材を二面から摺動可能に挟持してなる挟持部とを有することを特徴とする圧力二重容器の貫通部材の挟持構造にある。
【００１６】
第３の発明は、第２の発明において、前記曲面摺動部材と接触する前記挟持部の内周面の全部又は一部が球面形状であり、前記曲面摺動部材が、前記内周面と摺動可能な曲面を有する球形状又はその断面形状が円弧状であることを特徴とする圧力二重容器の貫通部材の挟持構造にある。
【００１７】
第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれか一つの圧力二重容器の貫通部材の挟持構造を有することを特徴とするガス化炉にある。
【００１８】
第５の発明は、圧力二重容器の外壁と内壁とを貫通する貫通部材を摺動可能に挟持することを特徴とする圧力二重容器の貫通部材の傾斜方法にある。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、圧力二重容器を構成する内壁と外壁とに例えば熱伸び差が生じた際、前記外壁と前記内壁とを貫通する貫通部材を摺動可能に挟持してなる挟持部材を備えているため、外部から強制的に前記貫通部材を持ち上げることなく、前記内壁と前記外壁との熱伸び差に応じて前記貫通部材の傾斜を変化させ、内圧力を曲面摺動部材に常に前記貫通部材とほぼ並行した一定の直線的な方向で加えるようにすることができる。これにより、前記貫通部材及び前記貫通部材と前記挟持部材との付け根部分に加わる応力を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２１】
本発明による実施例１に係る圧力二重容器の貫通部材の挟持構造について、図面を参照して説明する。
図１−１は、実施例１に係る圧力二重容器の冷態時における貫通部材の挟持構造を示す概略図である。図１−１に示すように、本実施例に係る圧力二重容器の貫通部材の挟持構造１０Ａは、圧力二重容器を構成する圧力容器外壁（以下、「外壁」という。）１０１と火炉内壁（以下、「内壁」という。）１０２とを貫通する貫通部材１０３と、前記内壁１０２と前記外壁１０１とに例えば熱伸び差が生じた際に前記貫通部材１０３を摺動可能に挟持してなる挟持部材１１とからなるものである。前記挟持部材１１は、前記貫通部材１０３の基端側１０７に設けられる曲面摺動部材１２Ａと、前記外壁１０１の外部側に設けられ、前記曲面摺動部材１２Ａの上下両面から摺動可能に挟持してなる挟持部１３とを有している。なお、前記貫通部材１０３には図示しない石炭・チャー１０５ａや空気又は酸素１０５ｂ等の供給材料１０５を供給している。
【００２２】
また、本実施例にかかる圧力二重容器の貫通部材の挟持構造１０Ａは、前記曲面摺動部材１２Ａと接触する前記挟持部１３の内周面１４が半球面形状であり、前記曲面摺動部材１２Ａが前記内周面１４と摺動可能な曲面を有する球形状としている。前記挟持部１３は、前記外壁１０１の外部側の支持筒１０８を介して設けられている。この前記挟持部１３と前記支持筒１０８とは図示しない締結手段により締結されている。そして、この前記挟持部１３は、第一の挟持部材１３ａと第二の挟持部材１３ｂとに二分割して設置されており、前記曲面摺動部材１２Ａの取り付けを容易にしている。尚、前記第一の挟持部材１３ａと前記第二の挟持部材１３ｂとは図示しない締結手段により締結されている。
【００２３】
また、本実施例にかかる圧力二重容器の貫通部材の挟持構造１０Ａは、前記挟持部１３の前記内周面１４と前記曲面摺動部材１２Ａの曲面部分との間にシール１５を設けている。前記シール１５を設けることにより、前記挟持部１３の前記内周面１４と前記曲面摺動部材１２Ａとの摺動を行い易くしている。ここで、前記シール１５は、例えばリング状のものを用いている。
【００２４】
前記シール１５は樹脂製の材料を用いればよく、例えばテフロン（登録商標）系の耐熱性材料を挙げることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２５】
図１−２は、実施例１に係る圧力二重容器の内壁と外壁とに熱伸び差が生じたときの貫通部材の挟持構造を示す概略図である。図１−２に示すように、前記内壁１０２と前記外壁１０１とに熱伸び差が生じた場合、前記内壁１０２に取り付けられた前記貫通部材１０３の先端側１０６も前記内壁１０２の下降に従い下降する。このとき、前記挟持部材１１により前記曲面摺動部材１２Ａを摺動可能に挟持しているため、前記曲面摺動部材１２Ａを支点として前記貫通部材１０３が回動自在であり、前記貫通部材１０３を下方側に傾斜させることができる。このため、前記内壁１０２と前記外壁１０１とに熱伸び差が生じた場合、外部から強制的に前記貫通部材１０３を押し上げることなく、前記貫通部材１０３を傾斜させることができる。
【００２６】
また、前記内壁１０２と前記外壁１０１とに熱伸び差が生じると、冷態時において数トンにも及ぶ内圧力１１４が前記貫通部材１０３と前記曲面摺動部材１２Ａとの付け根部分に集中して加わることになる。本実施例にかかる圧力二重容器の貫通部材の挟持構造１０Ａは、前記挟持部材１１により前記曲面摺動部材１２Ａを摺動可能に挟持している。そのため、前記内壁１０２と前記外壁１０１とに熱伸び差が生じても、前記貫通部材１０３は前記内壁１０２と前記外壁１０１との熱伸び差に応じて前記曲面摺動部材１２Ａを支点として回動し、傾斜させることが可能である。
【００２７】
これにより、数トンにも及ぶ前記内圧力１１４が前記曲面摺動部材１２Ａに対して常に一定の直線的な方向で加わるようにすることができる。このため、本実施例にかかる圧力二重容器の貫通部材の挟持構造１０Ａは、前記内壁１０２と前記外壁１０１とに熱伸び差が生じた場合でも前記貫通部材１０３と前記曲面摺動部材１２Ａとの付け根部分に加わる応力を減少させることができる。
【００２８】
また、前記内壁１０２と前記外壁１０１とに熱伸び差が生じ、前記貫通部材１０３が前記先端側１０６から前記基端側１０７にかけて反りを生じても、前記内壁１０２と前記外壁１０１との熱伸び差に応じて前記貫通部材１０３を傾斜させることにより、前記貫通部材１０３の前記先端側１０６から前記基端側１０７にかけて生じる反りを解消することができる。この結果、前記貫通部材１０３に加わる応力を減少させることができる。
【００２９】
また、前記内壁１０２と前記外壁１０１との熱伸び差に対応するためには、前記曲面摺動部材１２Ａでの前記貫通部材１０３の傾斜角度は、水平方向から−２．０°〜２．０°の範囲で傾斜可能であることが好ましい。
【００３０】
また、本実施例にかかる圧力二重容器の貫通部材の挟持構造１０Ａは、図１−２に示すように、前記内壁１０２と前記外壁１０１とに熱伸び差が生じても、前記貫通部材１０３の全長を長くして前記貫通部材１０３に加わる応力を分散させ軽減するようにする必要がないため、前記貫通部材１０３の全長を短くすることも可能である。
【００３１】
また、本実施例にかかる圧力二重容器の貫通部材の挟持構造１０Ａは、前記内壁１０２と前記外壁１０１との間隔を広くしても前記貫通部材１０３を押し上げるための上下動装置等の装置を外部に設けることなく熱伸び差に応じて前記貫通部材１０３を傾斜させることができるため、火炉の大きさを小型化することも可能である。
【００３２】
このように、本実施例の圧力二重容器の貫通部材の挟持構造によれば、貫通部材を摺動可能に挟持してなる挟持部材を有しているため、内壁と外壁との間に熱伸び差が生じた場合に外部から強制的に前記貫通部材を押し上げることなく前記貫通部材を傾斜させ、曲面摺動部材には内圧力を常に前記貫通部材とほぼ並行した一定の直線的な方向で加えるようにすることができる。これにより、前記内壁と前記外壁とに熱伸び差が生じた場合でも前記貫通部材と前記曲面摺動部材との付け根部分に加わる応力を減少させることができる。また、前記貫通部材の全長を短くすることができると共に、装置全体の大きさを小さくすることも可能となる。
【実施例２】
【００３３】
本発明の実施例２に係る圧力二重容器の貫通部材の挟持構造について、図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施例２に係る圧力二重容器の貫通部材の挟持構造を示す図である。本実施例に係る圧力二重容器の貫通部材の挟持構造は、図１に示す実施例１の圧力二重容器の貫通部材の挟持構造の構成と同様であるため、同一部材には同一の符号を付して重複した説明は省略する。
【００３４】
図２−１は、実施例２に係る圧力二重容器の冷態時における貫通部材の挟持構造を示す概略図である。図２−１に示すように、本実施例に係る圧力二重容器の貫通部材の挟持構造１０Ｂは、曲面摺動部材１２Ｂが前記内周面１４と摺動可能な曲面を有する球形状の内側をくり抜いた断面形状が円弧状のものとしている。前記挟持部１３は、前記外壁１０１の外部側の前記支持筒１０８を介して設けられている。この前記挟持部１３と前記支持筒１０８とは図示しない締結手段により締結されている。そして、この前記挟持部１３は、第一の挟持部材１３ａと第二の挟持部材１３ｂとに二分割して設置されており、前記曲面摺動部材１２Ｂの取り付けを容易にしている。尚、前記第一の挟持部材１３ａと前記第二の挟持部材１３ｂとは図示しない締結手段により締結されている。
【００３５】
図２−２は、実施例２に係る圧力二重容器の内壁と外壁とに熱伸び差が生じたときの貫通部材の挟持構造を示す概略図である。図２−２に示すように、本実施例にかかる圧力二重容器の貫通部材の挟持構造１０Ｂは、実施例１に用いた球形状の曲面摺動部材１２Ａに代えて、前記内周面１４と摺動可能な曲面を有する球形状の内側をくり抜いた断面形状が円弧状の曲面摺動部材１２Ｂを前記挟持部材１１に摺動可能に挟持させている。
【００３６】
このため、前記内壁１０２と前記外壁１０１とに熱伸び差が生じた場合、外部から強制的に前記貫通部材１０３を押し上げることなく前記貫通部材１０３を傾斜させ、数トンにも及ぶ前記内圧力１１４が前記曲面摺動部材１２Ｂに対して常に一定の直線的な方向で加わるようにすることができる。
【００３７】
よって、本実施例にかかる圧力二重容器の貫通部材の挟持構造１０Ｂは、前記内壁１０２と前記外壁１０１とに熱伸び差が生じた場合でも前記貫通部材１０３と前記曲面摺動部材１２Ｂとの付け根部分に加わる応力を減少させることができる。
【００３８】
また、本実施例にかかる圧力二重容器の貫通部材の挟持構造１０Ｂは、前記貫通部材１０３の全長を短くすることができると共に、装置全体の大きさを小さくすることも可能である。更には前記内壁のメンテナンスを容易にすることもできる。
【００３９】
また、本実施例において用いられる圧力二重容器の貫通部材の挟持構造は、ガス化炉に用いることができる。本実施例において用いられる圧力二重容器の貫通部材の挟持構造としては、ガス化炉に限定されるものではない。挟持部材を備えた圧力二重容器であれば、本発明は他の装置にも用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように、本発明に係る圧力二重容器の貫通部材の挟持構造は、貫通部材を摺動可能に挟持してなる挟持部材を有しているため、内壁と外壁とに熱伸び差が生じる際、外部から強制的に貫通部材を押し上げることなく、貫通部材を傾斜させることができるため、内壁と外壁とに熱伸び差が生じる圧力二重容器の貫通部材に用いて適している。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１−１】実施例１に係る圧力二重容器の冷態時における貫通部材の挟持構造を示す概略図である。
【図１−２】実施例１に係る圧力二重容器の内壁と外壁とに熱伸び差が生じたときの貫通部材の挟持構造を示す概略図である。
【図２−１】実施例２に係る圧力二重容器の冷態時における貫通部材の挟持構造を示す概略図である。
【図２−２】実施例２に係る圧力二重容器の内壁と外壁とに熱伸び差が生じたときの貫通部材の挟持構造を示す概略図である。
【図３】石炭ガス化炉の全体概略構成図を示す図である。
【図４−１】冷態時における従来の貫通部材の支持構造を示す図である。
【図４−２】内壁と外壁とに熱伸び差が生じたときの従来の貫通部材の支持構造を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０Ａ、１０Ｂ  圧力二重容器の貫通部材の挟持構造
１１  挟持部材
１２Ａ、１２Ｂ  曲面摺動部材
１３  挟持部
１４  内周面
１５  シール
１０１  外壁
１０２  内壁
１０３  貫通部材
１０６  先端側
１０７  基端側
１０８  支持筒
１１４  内圧力
【図１−１】
2007303609.tif 000003
【図１−２】
2007303609.tif 000004
【図２−１】
2007303609.tif 000005
【図２−２】
2007303609.tif 000006
【図３】
2007303609.tif 000007
【図４−１】
2007303609.tif 000008
【図４−２】
2007303609.tif 000009