JPH046237B2 - - Google Patents

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JPH046237B2
JPH046237B2 JP59083781A JP8378184A JPH046237B2 JP H046237 B2 JPH046237 B2 JP H046237B2 JP 59083781 A JP59083781 A JP 59083781A JP 8378184 A JP8378184 A JP 8378184A JP H046237 B2 JPH046237 B2 JP H046237B2
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JP
Japan
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burner
gasifier
fuel
temperature
flow pipe
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JP59083781A
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JPS60243195A (ja
Inventor
Shuntaro Koyama
Shinji Tanaka
Atsushi Morihara
Shiro Iijima
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication of JPH046237B2 publication Critical patent/JPH046237B2/ja
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【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕 本発明は微粉炭のガス化用バーナに係り、特に
無冷却で使用可能な石炭ガス化バーナに関する。 〔発明の背景〕 微粉炭(含炭素固体燃料)を含酸素ガスにより
高温度でガス化する噴流層ガス化方式は、H2
COガスを製造するのに極めて好適で、各種方式
の開発が行われている。これらの方式では、微粉
炭を搬送ガス又はスラリー化媒体液で輸送し、バ
ーナにより、噴霧してガス化炉内に供給する。ガ
ス化炉内は1200〜1800℃であり、火炎近傍の温度
は2000℃を越す場合もある。このためバーナ先端
部はガスから輻射熱を受け高温になる。また、ガ
ス化炉壁からの熱伝導によつても熱を受ける。し
たがつて、従来のバーナは冷却機構を有してい
る。特開昭58−213089号公報には石炭−水−懸濁
液用のバーナが記述されている。バーナ先端部を
水又は水蒸気を導く導管で囲い、火炎に相対する
面にも冷却路を設けている。また米国Bi−gasパ
イロツトプラントのバーナは多重管にし、外側の
管に冷却水を流し冷している(8th Annual
International Conference on COGLAC)。 本発明者らの経験によれば冷却機構付のバーナ
では、冷却剤の流量管理を極めて慎重に行う必要
があつた。すなわち特願昭58−92451号明細書に
記述したように、原料供給ノズルの冷却系に圧力
と温度の検出端を設け、それぞれの指示値及び指
示値の時間変化率から冷却系を適切に制御し、制
御の限界を逸脱した場合に、ガス化原料及びガス
化剤を低減ないし停止させる。 上記出願によれば、ガス化炉への原料、ガス化
剤,冷却水等の変動に対して、原料・ガス化剤の
供給装置の過熱を防止できる。 以上のような冷却機構付バーナでは冷却系統の
トラブルが発生した場合、最悪の事態として、バ
ーナの先端が溶融し、大量の冷却剤がガス化炉内
に噴出し炉が破損するか又は冷却剤の圧力がガス
化炉圧力より低い場合はガス化炉内のガスが炉外
に噴出するケースが想定される。 一方、ガス化炉のガス化効率は種々の要因で変
化するが、ガス化剤温度の影響も受ける。ガス化
剤の温度が高いと、ガス化炉へ持込まれる熱量が
増大するため、ガス化反応温度が高くなり、ガス
化効率が向上する。しかし冷却機構付バーナでは
高温のガス化剤を通すことは、ガス化剤温度の低
下、冷却剤温度の上昇を招くことになり、ガス化
剤をガス化効率向上からみて好しい温度までに加
熱することができない。 以上のように水冷構造付バーナはガス化炉の安
全性及び効率向上の点で限界があつた。 〔発明の目的〕 本発明は上記事情に鑑みなされたもので、その
目的とするところは、冷却剤を用いることなく安
全かつ効率よく使用できる石炭ガス化バーナを得
ることにある。 〔発明の概要〕 即ち、本発明の特徴とするところは、石炭ガス
化炉の炉壁に備えられる石炭ガス化用バーナであ
つて、該炉壁を貫通してガス化炉内に微粉炭と搬
送ガスとの混合物及びガス化剤を噴出するセラミ
ツクス製棒状部材よりなる流通管と、該流通管を
炉外壁のフランジに固定する金属製取付け部と、
該流通管と該金属製取付け部との間をシールする
熱吸収性のシール部材とを具備し、前記セラミツ
クス製棒状部材よりなる流通管の中央部に軸方向
に前記混合物を搬送する円形断面形状に開口した
燃料流通孔を有し、該燃料流通孔の円形断面積を
軸方向で一定とし、該燃料流通孔近傍の周囲に円
形断面形状を有し軸方向に開口していてその断面
積が一定であるガス化剤流通孔を複数個備えたこ
とにある。 微粉炭をガス(空気,窒素ガス,二酸化炭素
等)で搬送してガス化炉に供給する場合、搬送速
度は5〜10m/sである。又、ガス化剤の流速は
30〜150m/sである。一例として、圧力20Kg/
cm2Gのガス化炉に1本のバーナで10t/dの微粉
炭を供給しようとすると、微粉炭のノズル径は6
〜8mmφ、ガス化剤のノズル径は1個の場合6〜
12mmφ、6個の場合で2.5〜5mmφである。これ
らのノズル径は石炭の供給量の平方根に比例して
太くなる。一方前記棒状部材の長さはガス化炉
の反応領域の内壁と圧力容器外壁の距離で決ま
り、一般には断熱層の厚みに近い。前記処理量の
ガス化炉でも=300〜400mm程度で、スケールア
ツプしても、この値から極端に長くなることはな
い。前記直径の穴が、断面積を変えることなく、
真直ぐ開いた前記棒状部材には特殊な方法によら
ず可能である。したがつて、本発明よりなるバー
ナは、例えばれんこんあるいはレンタンのような
形状のものとする。このような単純な形状にする
ことにより、応力集中による割れを防ぐことがで
きる。 次に熱的な変形に対する吸収法があるが、金属
との接合や、バーナ両端の固定等は避ける必要が
ある。本発明では、耐圧を持たせる部材を金属と
し、高温になる所をセラミツクスとし、金属とセ
ラミツクはグランドパツキン等のシール材により
熱による延びの吸収を行う。 ガス化炉への取り付けは、前記金属部材をガス
化炉のバーナ取り付けフランジに固定する。セラ
ミツクス部は、圧力容器内に全部納まるように
し、それ自身には圧力がかからないようにする。 セラミツクスの材料としては、静的な状態で使
用するので熱応力はほとんど無視できることか
ら、耐熱性,耐食性,耐摩耗性が特に強く要求さ
れる。バーナ先端部は酸化雰囲気になることか
ら、Al2O3系等の酸化物系セラミツクが良い。 〔発明の実施例〕 本発明を実施するバーナを第1図乃至第3図に
示し、以下図面に従い本発明を説明する。本バー
ナは、耐圧容器7を断熱、耐火材6よりなるガス
化炉のフランジ12に取り付ける。バーナは基本
的に微粉炭等の燃料導入管16、酸素ガス等のガ
ス化剤導入管17、バーナ取り付け部13及び流
通管5で構成される。取り付け部13は金属製、
流通管5はセラミツクス製である。流通管5はグ
ランドパツキン10を介して取り付け部13に固
定されている。グランドパツキン10はねじ9を
締付けることによりパツキン押え8により、固定
される。 燃料導入管16から流れてきた燃料1は、連結
管11を通つて流通管5の燃料流通孔3に入る。
連結管11は取り付け部13には溶接により固定
されているが、流通管5とは、すり合せにより接
続されており、流通管5又は連結管11の延びを
吸収できる。 ガス化剤2はガス化剤導入管17を通り、取り
付け部13のガス室15に入り、ここから、流通
管5のガス化剤流通孔4に入る。燃料1とガス化
剤2は流通管5の先端、ガス化反応室14で反応
する。 第2図及び第3図に流通管の断面を示す。本実
施例では燃料流通孔3を流通管5の中央に開け、
その周囲に6個のガス化剤流通孔4を同心円上等
間隔で開けた。ガス化剤流通孔4の位置は製作で
きる範囲でできるだけ燃料流通孔3に近づけ、流
通管5の径を小さくすることにより、流通管5の
先端が受ける輻射熱量を低減できる。 本バーナにはバーナ温度監視用の測定装置を設
ける。第1図に示したごとく、熱電対19を、熱
電対固定端子18を介して流通管5にとりつけ
る。流通管5には、第2図に示したように、熱電
対挿入孔20を開け、流通管先端の温度を測定す
る。 本発明なるバーナを設けたガス化炉の運転方法
を説明する。常温,常圧状態のガス化炉を起動す
るには、通常ガス化炉予熱器(図示せず)で、ま
ずガス化炉を昇温する。本発明では、これに先立
ちバーナの燃料導入管16から、燃料搬送用のガ
スを流通させ、その後ガス化炉予熱器を作動させ
る。予熱器にはプロパンバーナ又は油バーナを使
用する。ガス化炉の昇温は予熱バーナの性能によ
り、加圧下で開始してもよい。昇温の速度はガス
化炉の構造,材質等によるが、平均100〜300℃/
hで行い、ガス化炉の温度を燃料が着火し、その
まま安定なガス化過程に移行できるような温度ま
で昇温する。この間、断熱,耐火材6の表面温度
及びバーナの流通管5温度も上昇するが、流通管
5に燃料搬送用ガスを流しつつ、前記速度で昇温
しているため、熱的変化に伴うセラミツクスの損
傷,破損等はまつたくない。ガス化炉が所定の温
度に達したら、予熱バーナを作動させたまま、燃
料導入管16より、燃料1を供給する。燃料が微
粉炭等の固体であれば、すでに燃料搬送ガスは流
されているので、燃料の供給フイーダ(図示せ
ず)を作動させるだけで、燃料は送られてくる。 ガス化炉に燃料が供給されると、この燃料は予
熱バーナのプロパン又は油の燃焼用空気と反応し
て、燃焼する。その後、ガス化剤導入管17より
ガス化剤2を徐々に流し、流通管5の先端で燃料
と反応させる。ガス化炉の温度を監視しながらガ
ス化剤の流量を徐々に所定値まで増やす。所定値
に達した後、予熱バーナのプロパン又は油及び空
気の供給を停止し、本来のガス化過程に移行す
る。 第1表に本発明なるバーナの使用条件の一例を
示す。Al2O3=99.7%のセラミツクスで製造した
流通管を有するバーナで試験した結果、バーナ近
傍のガス化炉温度1770〜1840℃の時に、バーナ先
端温度は1480〜1510℃を示した。本発明なるバー
ナは、この使用条件で、長時間にわ
【表】
【表】 たり、微粉炭を安定に供給し続けた。第1表はガ
ス化剤に酸素を用いた場合であるが、ガス化剤に
空気を使用した実施例を第2表に示す。実施例
は従来の多重管式水冷金属バーナで、バーナの安
定性確保から、空気の予熱温度は150〜200℃程度
が限界である。その結果、ガス化炉を、石炭灰が
溶融してスラグとして安定に炉から排出す
〔発明の効果〕
本発明によれば、冷却剤を用いずに燃料及びガ
ス化剤を安定にガス化炉に供給できるので、ガス
化炉の安全性及びガス化効率の向上を図れる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明石炭バーナの縦断面図、第2図
は第1図のA部詳細縦断面図、第3図は第2図の
B−B断面図である。 3…燃料流通孔、4…ガス化剤流通孔、5…流
通管、1…燃料、2…ガス化剤、14…ガス化反
応室。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 石炭ガス化炉の炉壁に備えられる石炭ガス化
    用バーナであつて、該炉壁を貫通してガス化炉内
    に微粉炭と搬送ガスとの混合物及びガス化剤を噴
    出するセラミツクス製棒状部材よりなる流通管
    と、該流通管を炉外壁のフランジに固定する金属
    製取付け部と、該流通管と該金属製取付け部との
    間をシールする熱吸収性のシール部材とを具備
    し、前記セラミツクス製棒状部材よりなる流通管
    の中央部に軸方向に前記混合物を搬送する円形断
    面形状に開口した燃料流通孔を有し、該燃料流通
    孔の円形断面積を軸方向で一定とし、該燃料流通
    孔近傍の周囲に円形断面形状を有し軸方向に開口
    していてその断面積が一定であるガス化剤流通孔
    を複数個備えたことを特徴とする石炭ガス化バー
    ナ。
JP8378184A 1984-04-27 1984-04-27 石炭ガス化バ−ナ Granted JPS60243195A (ja)

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