(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化炉を構成する容器及び炉壁に関連してシールボックスを設け、該シールボックス内に、これと同軸の外筒を配設すると共に、この外筒を支持する支持部材を設け、前記外筒内にシール材を介して挿入したバーナを前記容器及び炉壁内を貫通させて配置したバーナのシールボックス構造において、前記外筒の先端部を前記シールボックスの内壁面と平行な直線状に形成し、前記外筒の先端部を前記支持部材に取付けたことを特徴とするバーナのシールボックス構造。
【請求項２】
ガス化炉を構成する容器及び炉壁に関連してシールボックスを設け、該シールボックス内に、これと同軸の外筒を配設すると共に、この外筒を支持する支持部材を設け、前記外筒内にシール材を介して挿入したバーナを前記容器及び炉壁内を貫通させて配置したバーナのシールボックス構造において、前記外筒の先端部を前記シールボックスの内壁面へ向かって拡がる漏斗状に形成し、前記外筒の先端部を前記支持部材に取付けたことを特徴とするバーナのシールボックス構造。
【請求項３】
ガス化炉を構成する容器及び炉壁に関連してシールボックスを設け、該シールボックス内に、これと同軸の外筒を配設すると共に、この外筒を支持する支持部材を設け、前記外筒内にシール材を介して挿入したバーナを前記容器及び炉壁内を貫通させて配置したバーナのシールボックス構造において、前記外筒の外壁面と前記シールボックスの内壁面との間に補強部材を配設したことを特徴とするバーナのシールボックス構造。
【請求項４】
前記補強部材がリング状の円盤であることを特徴とする請求項３に記載のバーナのシールボックス構造。
【請求項５】
前記補強部材が外筒の周方向へ沿って間隔を開けながら配設される放射状リブであることを特徴とする請求項３に記載のバーナのシールボックス構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭ガス化炉等に設けられるバーナのシールボックス構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、石炭をガス化する一般的なガス化炉５１を示している。このガス化炉５１は、圧力容器５２と、この圧力容器５２の内部に設けられる炉壁５３とから構成される二重構造となっており、一段目の燃焼部で灰の完全な溶融を行い、二段目の反応部で石炭ガス化反応による高温ガスの顕熱の有効利用を図り、灰の固化を行っている。このため、燃焼部及び反応部には、図８に示すような長尺（約５ｍ）の１本または複数本のバーナ５４がその目的に対応して配設されている。なお、ガス化炉５１の圧力容器５２の側部には、これと連通する熱交換器部圧力容器５５が並設されており、熱交換器部圧力容器５５内には、図示しない煙道蒸発器、過熱器及び節炭器がそれぞれ設けられている。
【０００３】
一方、上記圧力容器５２及び炉壁５３に関連して、バーナ５４のシールボックス５６が設けられている。シールボックス５６は、図８及び図９に示す如く、円筒状に形成された胴部５７と、該胴部５７の先端に位置して炉壁５３に固着される取付板５８とを有しており、その内部には胴部５７と同軸の外筒５９が配設されていると共に、この外筒５９を支持する支持板（支持部材）６０が設けられている。また、外筒５９の内部には、ガス等の漏洩を防ぐグランドパッキン（シール材）６１が配装されている。したがって、バーナ５４は、グランドパッキン６１を介して外筒５９内に挿入され、さらに圧力容器５２及び炉壁５３内を貫通して配置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ガス化炉５１は、発停時に圧力容器５２と炉壁５３との間で温度差が発生することから、図１０（ａ）で示す起動前の状態と比べ、図１０（ｂ）で示す発停時の状態では圧力容器５２と炉壁５３に熱伸び差δが生じて、バーナ５４に強制変位Ｆが負荷されることになる。
しかしながら、上述した従来のシールボックス構造では、バーナ５４を案内したり、あるいはグランドパッキン６１の抜け止めを行うべく、外筒５９の先端部５９ａが先細りに形成されているので、バーナ５４の強制変位Ｆにより、図９の鎖線Ｃに位置する外筒５９の先端部５９ａのシール部に応力が掛かり、該先端部５９ａが変形したりしてシール性が損なわれるという不具合を有していた。
【０００５】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、シール部に掛かる応力を低減させ、ガス等の漏洩を確実に防止することが可能なバーナのシールボックス構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明においては、ガス化炉を構成する容器及び炉壁に関連してシールボックスを設け、該シールボックス内に、これと同軸の外筒を配設すると共に、この外筒を支持する支持部材を設け、前記外筒内にシール材を介して挿入したバーナを前記容器及び炉壁内を貫通させて配置したバーナのシールボックス構造において、前記外筒の先端部を前記シールボックスの内壁面と平行な直線状に形成し、前記外筒の先端部を前記支持部材に取付けている。
【０００７】
また、本発明においては、ガス化炉を構成する容器及び炉壁に関連してシールボックスを設け、該シールボックス内に、これと同軸の外筒を配設すると共に、この外筒を支持する支持部材を設け、前記外筒内にシール材を介して挿入したバーナを前記容器及び炉壁内を貫通させて配置したバーナのシールボックス構造において、前記外筒の先端部を前記シールボックスの内壁面へ向かって拡がる漏斗状に形成し、前記外筒の先端部を前記支持部材に取付けている。
【０００８】
さらに、本発明においては、ガス化炉を構成する容器及び炉壁に関連してシールボックスを設け、該シールボックス内に、これと同軸の外筒を配設すると共に、この外筒を支持する支持部材を設け、前記外筒内にシール材を介して挿入したバーナを前記容器及び炉壁内を貫通させて配置したバーナのシールボックス構造において、前記外筒の外壁面と前記シールボックスの内壁面との間に補強部材を配設している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明に係るバーナのシールボックス構造の実施形態を示している。図における石炭ガス化炉１は、図７に示す従来例と同様の二段噴流床炉で二重構造となっている。すなわち、石炭ガス化炉１は、圧力容器２と、この圧力容器２の内部に設けられる炉壁３とから構成されており、熱エネルギを発生させる燃焼部とその熱エネルギによりガス化反応を行わせる反応部を有している。
このため、石炭ガス化炉１には、水平方向へ延びるバーナ４が燃焼部及び反応部と対応して１本または複数本ずつ各段に配設されており、バーナ４の種類としては、チャーバーナや微粉炭バーナ等が挙げられる。なお、炉壁３は、上下方向へ延びる多数のチューブを周方向に並べて配置することにより形成され、各チューブ内には蒸気が流通するようになっている。
【００１１】
また、上記圧力容器２と炉壁３との間には、これと関連してバーナ４のシールボックス５が設けられている。このシールボックス５は、炉壁３内のガス等がバーナ４の貫通部から外部へ漏洩するのを防ぐために設けられるものであり、円筒状に形成された胴部６と、該胴部６の先端に位置して炉壁３に固着される取付板７とを有している。
しかも、シールボックス５の内部には、胴部６と同軸に位置し、該胴部６よりも小径の外筒８が配設されていると共に、この外筒８を支持し、該外筒８よりも大径に形成された円板状の支持板（支持部材）９が取付板７寄りに設けられており、この支持板９の外周部は胴部６の内周壁面６ａに固着されている。したがって、これら取付板７及び支持板９は、胴部６及び外筒８の先端開口を塞ぐように配設され、それぞれの中央部には、バーナ４を挿通させる貫通孔１０，１１が穿設されている。
【００１２】
上記外筒８の内部には、ガス等の漏洩を防ぎ、かつバーナ４を支持する複数のグランドパッキン（シール材）１２が軸方向に沿って配装されている。したがって、バーナ４は、グランドパッキン１２を介して外筒８内に挿入され、さらに圧力容器２及び炉壁３内を貫通して配置されている。
また、外筒８の先端部８ａは、シールボックス５の胴部６の内周壁面６ａと平行な直線状に形成されている。このため、外筒８の先端部８ａは、貫通孔１１よりも外側の位置で支持板９に取付けられ、外筒８の内部に挿入されたバーナ４と接触することなく配設されることになる。
【００１３】
本発明の実施の形態に係るシールボックス構造では、シールボックス５内に配設される外筒８の先端部８ａがシールボックス５の胴部６の内周壁面６ａと平行な直線状に形成され、当該外筒８の先端部８ａが貫通孔１１よりも外側の位置で支持板９に取付けられているため、石炭ガス化炉１の発停時に圧力容器２と炉壁３に熱伸び差が生じてバーナ４に強制変位が負荷されても、この負荷が外筒８の先端部８ａに直接作用するのを避けることが可能となり、先端部８ａにおけるシール部の応力集中を低減でき、先端部８ａの変形や損傷を防ぐことができる。
【００１４】
図２は、他の本発明に係るバーナのシールボックス構造の実施形態を示しており、上記発明の実施形態と異なるのは外筒８の先端部８ａの形状だけである。すなわち、外筒８の先端部８ａは、シールボックス５の胴部６の内周壁面６ａへ向かって拡がる漏斗状に形成され、外筒８の中間部外径よりも拡径に設定されている。このため、外筒８の先端部８ａは、上記発明の実施形態よりも更に貫通孔１１の外側の位置で支持板９に取付けられ、外筒８の内部に挿入されたバーナ４と接触することなく配設されることになる。その他の構成は上記発明の実施形態と同様である。
本発明の実施の形態に係るシールボックス構造では、シールボックス５内に配設される外筒８の先端部８ａがシールボックス５の胴部６の内周壁面６ａへ向かって拡がる漏斗状に形成され、外筒８の中間部外径よりも拡径に設定されており、当該外筒８の先端部８ａが貫通孔１１より更に外側の位置で支持板９に取付けられているため、上記発明の実施形態と同様、石炭ガス化炉１の発停時においてバーナ４に強制変位が負荷されても、この負荷が外筒８の先端部８ａに直接作用するのをより一層避けることが可能となる等の効果を得ることができる。
【００１５】
図３及び図４は、さらに他の本発明に係るバーナのシールボックス構造の第１実施形態を示している。本発明の第１実施形態のシールボックス構造が上記発明の実施形態と異なるのは、外筒８の先端部８ａの形状が図９に示す従来例と同じままで、後述の補強部材を追加した点である。すなわち、外筒８の外周壁面とシールボックス５の胴部６の内周壁面６ａとの間には、補強部材であるリング状の円盤１３が配設されている。このため、円盤１３の内周側には、これを外筒８の外周部に嵌合させる嵌合孔１４が形成され、その外周縁部は、支持板９と反対側を溶接Ｗでシールボックス５の胴部６の内周壁面６ａに接合させることにより取付けられている。その他の構成は上記発明の実施形態と同様である。
【００１６】
本発明の第１実施形態に係るシールボックス構造では、外筒８の外周壁面とシールボックス５の胴部６の内周壁面６ａとの間に補強部材であるリング状の円盤１３が配設されているため、シールボックス５内に配設される外筒８の先端部８ａが従来と同様に先細りに形成されたままで、上記発明の実施形態と同様、石炭ガス化炉１の発停時においてバーナ４に強制変位が負荷され、この負荷が外筒８の先端部８ａに作用しても、円盤１３を介してシールボックス５の全体で受ける構造となり、先端部８ａにおけるシール部の応力集中を低減でき、先端部８ａの変形や損傷を防ぐことができる。
【００１７】
図５及び図６は、さらに他の本発明に係るバーナのシールボックス構造の第２実施形態を示している。本発明の第２実施形態のシールボックス構造が上記発明の実施形態と異なるのは、外筒８の先端部８ａの形状が図９に示す従来例と同じままで、後述の補強部材を追加した点である。すなわち、外筒８の外周壁面とシールボックス５の胴部６の内周壁面６ａとの間には、補強部材である複数の放射状リブ２３が配設されている。このため、放射状リブ２３は、外筒８の円周方向へ沿って一定の間隔を開けながら設けられ、その上下両端縁部は、支持板９側とその反対側（シールボックス５の軸方向の前後両側）を溶接Ｗでシールボックス５の胴部６の内周壁面６ａと外筒８の外周壁面に接合させることにより取付けられている。その他の構成は上記発明の実施形態と同様である。
【００１８】
本発明の第２実施形態に係るシールボックス構造では、外筒８の外周壁面とシールボックス５の胴部６の内周壁面６ａとの間に補強部材である複数の放射状リブ２３が配設されているため、シールボックス５内に配設される外筒８の先端部８ａが従来と同様に先細りに形成されたままで、上記発明の実施形態と同様、石炭ガス化炉１の発停時においてバーナ４に強制変位が負荷され、この負荷が外筒８の先端部８ａに作用しても、放射状リブ２３を介してシールボックス５の全体で受ける構造となり、先端部８ａにおけるシール部の応力集中を低減でき、先端部８ａの変形や損傷を防ぐことができる。しかも、本実施形態に係るシールボックス構造では、第１実施形態の円盤１３と異なり、放射状リブ２３の上下両端縁部の前後両側が溶接Ｗでシールボックス５の胴部６の内周壁面６ａと外筒８の外周壁面に接合されているため、両者の接合強度が高められ、シールボックス５の剛性を向上させることができる。
【００１９】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び変更を加え得るものである。例えば、図１及び図２に示す形状の外筒８に補強部材である円盤１３や放射状リブ２３を設けることも可能である。
【００２０】
【発明の効果】
上述の如く、本発明に係るバーナのシールボックス構造は、ガス化炉を構成する容器及び炉壁に関連してシールボックスを設け、該シールボックス内に、これと同軸の外筒を配設すると共に、この外筒を支持する支持部材を設け、前記外筒内にシール材を介して挿入したバーナを前記容器及び炉壁内を貫通させて配置したものであって、前記外筒の先端部を前記シールボックスの内壁面と平行な直線状に形成し、前記外筒の先端部を前記支持部材に取付けているので、バーナを介して外筒の先端部のシール部に掛かる応力を低減させることにより、シール部の変形や損傷を少なくでき、ガス等の漏洩を確実に防止してシール性の向上を図ることができる。
【００２１】
また、本発明に係るバーナのシールボックス構造は、ガス化炉を構成する容器及び炉壁に関連してシールボックスを設け、該シールボックス内に、これと同軸の外筒を配設すると共に、この外筒を支持する支持部材を設け、前記外筒内にシール材を介して挿入したバーナを前記容器及び炉壁内を貫通させて配置したものであって、前記外筒の先端部を前記シールボックスの内壁面へ向かって拡がる漏斗状に形成し、前記外筒の先端部を前記支持部材に取付けているので、上記発明と同様の効果を得ることができる。
【００２２】
さらに、本発明に係るバーナのシールボックス構造は、ガス化炉を構成する容器及び炉壁に関連してシールボックスを設け、該シールボックス内に、これと同軸の外筒を配設すると共に、この外筒を支持する支持部材を設け、前記外筒内にシール材を介して挿入したバーナを前記容器及び炉壁内を貫通させて配置したものであって、前記外筒の外壁面と前記シールボックスの内壁面との間に補強部材を配設しているので、バーナを介して外筒の先端部のシール部に掛かる応力をシールボックスの全体で受け、シール部の応力を低減させることによりシール部の変形や損傷を少なくでき、ガス等の漏洩を確実に防止してシール性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るバーナのシールボックス構造を概念的に示す断面図である。
【図２】他の本発明の実施の形態に係るバーナのシールボックス構造を概念的に示す断面図である。
【図３】さらに他の本発明の第１実施形態に係るバーナのシールボックス構造を概念的に示す断面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図５】さらに他の本発明の第２実施形態に係るバーナのシールボックス構造を概念的に示す断面図である。
【図６】図５におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】一般的なガス化炉を示す概念図である。
【図８】図７のガス化炉に設けられるバーナの配置状態を示す断面図である。
【図９】従来におけるバーナのシールボックス構造を示す断面図である。
【図１０】従来のバーナ貫通部モデルを示すもので、(a)はガス化炉の起動前の状態におけるバーナの概念図、（ｂ）はガス化炉の発停時の状態におけるバーナの概念図である。
【符号の説明】
１  石炭ガス化炉
２  圧力容器
３  炉壁
４  バーナ
５  シールボックス
６  胴部
７  取付板
８  外筒
８ａ  外筒の先端部
９  支持板
１０,１１  貫通孔
１２  グランドパッキン
１３  円盤（補強部材）
２３  放射状リブ（補強部材）
【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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【図８】
0003758863.tif 000009
【図９】
0003758863.tif 000010
【図１０】
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