JP2003139309A - ガス化炉用バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 噴射される燃料のガス化炉内での滞留時間を
長くすることができ、ガス化効率の向上を図り得るガス
化炉用バーナを提供する。 【解決手段】 アウタバーナチップ８とスラリーバーナ
チップ９との間に介装されるスペーサ１０を一次酸素の
流通方向に対し所要の角度θ₁で傾斜配置すると共に、
前記スラリーバーナチップ９と酸素バーナチップ１１と
の間に介装されるスペーサを燃料スラリーの流通方向に
対し所要の角度で傾斜配置することにより、一次酸素と
燃料スラリーを旋回させつつ噴射するよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス化炉用バーナ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、石炭ガス化設備は、図７に示さ
れる如く、燃料としての石炭を酸素等の酸化剤によって
部分酸化させガス化するガス化炉１と、該ガス化炉１で
ガス化された発生ガスを冷却するガス冷却装置２と、該
ガス冷却装置２で冷却された発生ガスを精製するガス精
製装置３とを備えてなる構成を有している。

【０００３】石炭ガス化設備の場合、ガス化炉１へ燃料
を供給する方式としては、湿式(石炭と水を混合した燃
料スラリー供給)と乾式(搬送ガスによる微粉炭の気流搬
送)とがあるが、図７には湿式のものを示している。

【０００４】一方、ガス化炉１内での石炭のガス化反応
は、以下に示すように、 ・水分蒸発(湿式の場合のみで、乾式の場合ほとんど起
こらない) ・揮発分の気化

【化１】石炭→Ｃ_(S)＋Ｃ_nＨ_m＋Ｏ₂ ・揮発分の酸化

【化２】 Ｃ_nＨ_m＋(ｎ＋ｍ／４)Ｏ₂→ｎＣＯ₂＋ｍ／２Ｈ₂Ｏ ・チャーの酸化

【化３】 Ｃ_(S)＋１／２Ｏ₂→ＣＯ ＣＯ＋１／２Ｏ₂→ＣＯ₂ ・ガス化反応

【化４】 Ｃ_(S)＋ＣＯ₂→２ＣＯ Ｃ_(S)＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ＋Ｈ₂ Ｃ_(S)＋２Ｈ₂→ＣＨ₄ ・気相平衡

【化５】ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ＝ＣＯ₂＋Ｈ₂ となり、石炭を酸化剤中の酸素と高温高圧下で反応させ
て、ＣＯやＨ₂等を主成分とする燃料ガスを発生させる
ものである（但し、前記反応式中におけるＣ_(S)は石炭
から揮発分が抜けて生成されたチャー中の固体の炭素で
ある。）。

【０００５】前記石炭ガス化設備の運転時には、ガス化
炉１へ石炭と水を混合した燃料スラリーが供給され且つ
酸素等の酸化剤が供給され、ガス化炉１において燃料ス
ラリーが酸化剤によって部分酸化され、ガス化炉１でガ
ス化された発生ガスがガス冷却装置２において冷却さ
れ、該ガス冷却装置２で冷却された発生ガスがガス精製
装置３において精製されるようになっており、通常、前
記ガス精製装置３で精製された発生ガスをガスタービン
４へ導いて燃焼させ、該ガスタービン４の駆動により図
示していない発電機を駆動して発電を行うと共に、前記
ガスタービン４を駆動した後の排ガスを排熱回収ボイラ
５へ導入し、該排熱回収ボイラ５において排ガスの熱を
回収して給水から蒸気を発生させ、該蒸気による蒸気タ
ービン６の駆動により図示していない発電機を駆動して
発電を行い、前記排熱回収ボイラ５を通過した後の排ガ
スは煙突７から大気へ放出するようになっている。

【０００６】尚、前記ガス冷却装置２においては、給水
によりガス化炉１でガス化された発生ガスの冷却を行っ
ており、該発生ガスからの熱回収により発生した蒸気
を、前記排熱回収ボイラ５で発生させた蒸気と一緒に蒸
気タービン６へ導入するようになっている。

【０００７】ところで、前記ガス化炉１には、ガス化炉
用バーナが挿入配置されているが、該ガス化炉用バーナ
は、例えば、図８に示される如く、アウタバーナチップ
８内にスラリーバーナチップ９をスペーサ１０を介して
同芯状に配設すると共に、前記スラリーバーナチップ９
内に酸素バーナチップ１１をスペーサ１２を介して同芯
状に配設してなり、前記アウタバーナチップ８とスラリ
ーバーナチップ９との間の一次酸素流路１３に供給され
る酸化剤としての一次酸素と、前記スラリーバーナチッ
プ９と酸素バーナチップ１１との間のスラリー流路１４
に供給される燃料スラリーと、前記酸素バーナチップ１
１内の二次酸素流路１５に供給される酸化剤としての二
次酸素とを前記ガス化炉１（図７参照）内へ噴射して混
合させるようになっている。

【０００８】前記スペーサ１０は、図９、図１０及び図
１１に示される如く、スラリーバーナチップ９の外周面
から放射状に張り出すように形成されており、又、前記
スペーサ１２は、図１２、図１３及び図１４に示される
如く、酸素バーナチップ１１の外周面から放射状に張り
出すように形成されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述の如きガス化炉用
バーナでは、燃料噴霧の良し悪しがガス化効率に大きく
影響を及ぼすが、従来のように、単に燃料スラリーと酸
化剤としての一次酸素及び二次酸素とをガス化炉１内へ
噴射するだけでは、燃料のガス化炉１内での滞留時間が
短くなる一方、燃料の噴霧粒径を微粒化して酸化剤とし
ての一次酸素及び二次酸素との混合を促進することが難
しくなり、ガス化効率を上げることが困難となってい
た。

【００１０】本発明は、斯かる実情に鑑み、噴射される
燃料のガス化炉内での滞留時間を長くすることができる
一方、燃料の噴霧粒径を微粒化して酸化剤としての一次
酸素及び二次酸素との混合を促進することができ、ガス
化効率の向上を図り得るガス化炉用バーナを提供しよう
とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガス化炉内に
挿入配置されるアウタバーナチップ内にスラリーバーナ
チップをスペーサを介して同芯状に配設すると共に、前
記スラリーバーナチップ内に酸素バーナチップをスペー
サを介して同芯状に配設してなり、前記アウタバーナチ
ップとスラリーバーナチップとの間の一次酸素流路に供
給される一次酸素と、前記スラリーバーナチップと酸素
バーナチップとの間のスラリー流路に供給される燃料ス
ラリーと、前記酸素バーナチップ内の二次酸素流路に供
給される二次酸素とをガス化炉内へ噴射して混合させる
ガス化炉用バーナにおいて、前記アウタバーナチップと
スラリーバーナチップとの間に介装されるスペーサを一
次酸素の流通方向に対し所要の角度で傾斜配置すると共
に、前記スラリーバーナチップと酸素バーナチップとの
間に介装されるスペーサを燃料スラリーの流通方向に対
し所要の角度で傾斜配置することにより、一次酸素と燃
料スラリーを旋回させつつ噴射するよう構成したことを
特徴とするガス化炉用バーナにかかるものである。

【００１２】前記ガス化炉用バーナにおいては、一次酸
素と燃料スラリーの旋回方向が同一となるよう、スペー
サを傾斜配置するか、或いは、一次酸素と燃料スラリー
の旋回方向が反対となるよう、スペーサを傾斜配置する
ことができる。

【００１３】上記手段によれば、以下のような作用が得
られる。

【００１４】一次酸素と燃料スラリーの旋回方向が同一
となるよう、スペーサを傾斜配置すると、一次酸素と燃
料スラリーは、スペーサにより同一方向の旋回流となっ
て噴射される形となり、従来のように、単に燃料スラリ
ーと酸化剤としての一次酸素及び二次酸素とをガス化炉
内へ噴射するのとは異なり、燃料のガス化炉内での滞留
時間が長くなり、ガス化効率を上げることが可能とな
る。

【００１５】又、一次酸素と燃料スラリーの旋回方向が
反対となるよう、スペーサを傾斜配置すると、一次酸素
と燃料スラリーは、スペーサにより反対方向の旋回流と
なって噴射される形となり、燃料の噴霧粒径が微粒化さ
れて酸化剤としての一次酸素及び二次酸素との混合が促
進され、ガス化効率を上げることが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。

【００１７】図１〜図６は本発明を実施する形態の一例
であって、図中、図７〜図１４と同一の符号を付した部
分は同一物を表わしており、基本的な構成は図７〜図１
４に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴と
するところは、図１〜図６に示す如く、アウタバーナチ
ップ８とスラリーバーナチップ９との間に介装されるス
ペーサ１０を一次酸素の流通方向に対し所要の角度θ₁
で傾斜配置すると共に、前記スラリーバーナチップ９と
酸素バーナチップ１１との間に介装されるスペーサ１２
を燃料スラリーの流通方向に対し所要の角度θ₂で傾斜
配置することにより、一次酸素と燃料スラリーを旋回さ
せつつ噴射するよう構成した点にある。

【００１８】本図示例の場合、一次酸素と燃料スラリー
の旋回方向が同一となるよう、スペーサ１０，１２を傾
斜配置してある。

【００１９】尚、角度θ₁，θ₂については、およそ１０
°〜３０°程度の範囲内で適宜選定することができる。

【００２０】次に、上記図示例の作動を説明する。

【００２１】前述の如く、一次酸素と燃料スラリーの旋
回方向が同一となるよう、スペーサ１０，１２を傾斜配
置すると、一次酸素と燃料スラリーは、スペーサ１０，
１２により同一方向の旋回流となって噴射される形とな
り、従来のように、単に燃料スラリーと酸化剤としての
一次酸素及び二次酸素とをガス化炉１内へ噴射するのと
は異なり、燃料のガス化炉１内での滞留時間が長くな
り、ガス化効率を上げることが可能となる。

【００２２】こうして、噴射される燃料のガス化炉１内
での滞留時間を長くすることができ、ガス化効率の向上
を図り得る。

【００２３】又、図１〜図６に示す例では、一次酸素と
燃料スラリーの旋回方向が同一となるよう、スペーサ１
０，１２を傾斜配置してあるが、例えば、図１〜図３に
示すスペーサ１０を、スラリーバーナチップ９の軸線を
基準として左右対称となる側に傾斜配置するか、或い
は、図４〜図６に示すスペーサ１２を、酸素バーナチッ
プ１１の軸線を基準として左右対称となる側に傾斜配置
することにより、一次酸素と燃料スラリーの旋回方向が
反対となるようにすることも可能である。

【００２４】このように、一次酸素と燃料スラリーの旋
回方向が反対となるよう、スペーサ１０，１２を傾斜配
置すると、一次酸素と燃料スラリーは、スペーサ１０，
１２により反対方向の旋回流となって噴射される形とな
り、燃料の噴霧粒径が微粒化されて酸化剤としての一次
酸素及び二次酸素との混合が促進され、ガス化効率を上
げることが可能となる。

【００２５】こうして、燃料の噴霧粒径を微粒化して酸
化剤としての一次酸素及び二次酸素との混合を促進する
ことができ、ガス化効率の向上を図り得る。

【００２６】尚、本発明のガス化炉用バーナは、上述の
図示例にのみ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変更を加え得ることは勿
論である。

【００２７】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の請求項１
〜３記載のガス化炉用バーナによれば、噴射される燃料
のガス化炉１内での滞留時間を長くすることができる一
方、燃料の噴霧粒径を微粒化して酸化剤としての一次酸
素及び二次酸素との混合を促進することができ、ガス化
効率の向上を図り得るという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する形態の一例におけるスラリー
バーナチップの側面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。

【図４】本発明を実施する形態の一例における酸素バー
ナチップの側面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ矢視図である。

【図６】図４のＶＩ−ＶＩ矢視図である。

【図７】従来の湿式給炭方式を採用した石炭ガス化設備
の一例を表わす全体概要構成図である。

【図８】従来のガス化炉用バーナの一例を表わす断面図
である。

【図９】従来のガス化炉用バーナの一例におけるスラリ
ーバーナチップの側面図である。

【図１０】図９のＸ−Ｘ矢視図である。

【図１１】図９のＸＩ−ＸＩ矢視図である。

【図１２】従来のガス化炉用バーナの一例における酸素
バーナチップの側面図である。

【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ矢視図である。

【図１４】図１２のＸＩＶ−ＸＩＶ矢視図である。

【符号の説明】

１ ガス化炉 ８ アウタバーナチップ ９ スラリーバーナチップ １０ スペーサ １１ 酸素バーナチップ １２ スペーサ １３ 一次酸素流路 １４ スラリー流路 １５ 二次酸素流路 θ₁ 角度 θ₂ 角度

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス化炉内に挿入配置されるアウタバー
   ナチップ内にスラリーバーナチップをスペーサを介して
   同芯状に配設すると共に、前記スラリーバーナチップ内
   に酸素バーナチップをスペーサを介して同芯状に配設し
   てなり、前記アウタバーナチップとスラリーバーナチッ
   プとの間の一次酸素流路に供給される一次酸素と、前記
   スラリーバーナチップと酸素バーナチップとの間のスラ
   リー流路に供給される燃料スラリーと、前記酸素バーナ
   チップ内の二次酸素流路に供給される二次酸素とをガス
   化炉内へ噴射して混合させるガス化炉用バーナにおい
   て、 前記アウタバーナチップとスラリーバーナチップとの間
   に介装されるスペーサを一次酸素の流通方向に対し所要
   の角度で傾斜配置すると共に、前記スラリーバーナチッ
   プと酸素バーナチップとの間に介装されるスペーサを燃
   料スラリーの流通方向に対し所要の角度で傾斜配置する
   ことにより、一次酸素と燃料スラリーを旋回させつつ噴
   射するよう構成したことを特徴とするガス化炉用バー
   ナ。
2. 【請求項２】 一次酸素と燃料スラリーの旋回方向が同
   一となるよう、スペーサを傾斜配置した請求項１記載の
   ガス化炉用バーナ。
3. 【請求項３】 一次酸素と燃料スラリーの旋回方向が反
   対となるよう、スペーサを傾斜配置した請求項１記載の
   ガス化炉用バーナ。