JPH065393Y2 - 石炭ガス化炉用バーナノズル - Google Patents
石炭ガス化炉用バーナノズルInfo
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- JPH065393Y2 JPH065393Y2 JP13600788U JP13600788U JPH065393Y2 JP H065393 Y2 JPH065393 Y2 JP H065393Y2 JP 13600788 U JP13600788 U JP 13600788U JP 13600788 U JP13600788 U JP 13600788U JP H065393 Y2 JPH065393 Y2 JP H065393Y2
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- Japan
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- coal
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- burner
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Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は石炭ガス化炉用バーナノズルに係り、特に耐摩
耗性、耐割れ性及び耐熱衝撃性に優れたバーナノズル構
造に関する。
耗性、耐割れ性及び耐熱衝撃性に優れたバーナノズル構
造に関する。
石炭ガス化炉は大別して固定床、流動床及び噴流床の三
方式に分類される。この中でも高効率大容量化、広範囲
炭種適合性、環境保全性、信頼性等の総合的観点から現
状では、石炭又は液化残渣からＨ２，ＣＯを効率的に製
造できる噴流床方式が最も有望視され、その研究開発が
急ピッチで進められている。
方式に分類される。この中でも高効率大容量化、広範囲
炭種適合性、環境保全性、信頼性等の総合的観点から現
状では、石炭又は液化残渣からＨ２，ＣＯを効率的に製
造できる噴流床方式が最も有望視され、その研究開発が
急ピッチで進められている。
その噴流床方式の石炭ガス化炉の一例として第７図に本
考案になる石炭バーナ２（下段バーナ）、石炭バーナ４
（上段バーナ）を組込んだ石炭ガス化炉の概略構造を示
す。ガス化炉本体は大別すると下部からスラグ冷却部
６、ガス化部８、熱回収部１０の三つに大別される。こ
のガス化部８の内部に微粉炭、酸素及び水蒸気を石炭バ
ーナ２，４より供給し、石炭を高温度で短時間にガス化
させてＨ２，ＣＯを炉上部より生成ガス１２として得る
ものである。
考案になる石炭バーナ２（下段バーナ）、石炭バーナ４
（上段バーナ）を組込んだ石炭ガス化炉の概略構造を示
す。ガス化炉本体は大別すると下部からスラグ冷却部
６、ガス化部８、熱回収部１０の三つに大別される。こ
のガス化部８の内部に微粉炭、酸素及び水蒸気を石炭バ
ーナ２，４より供給し、石炭を高温度で短時間にガス化
させてＨ２，ＣＯを炉上部より生成ガス１２として得る
ものである。
一方、ガス化炉の温度条件は石炭灰を溶融し、炉底部の
スラグタップ１４より溶融状態でしかも安定にスラグ冷
却部６へ流すものでなければならない。したがって噴流
床方式のガス化温度は、固定床での４００〜１４００
℃、流動床での８００〜１１００℃に対して最も高温度
の１５００〜１７００℃とする必要があり、このためそ
のガス化炉は極めて過酷なプロセス環境を安定かつ高い
信頼性のもとに維持し得る装置構成でなければならな
い。
スラグタップ１４より溶融状態でしかも安定にスラグ冷
却部６へ流すものでなければならない。したがって噴流
床方式のガス化温度は、固定床での４００〜１４００
℃、流動床での８００〜１１００℃に対して最も高温度
の１５００〜１７００℃とする必要があり、このためそ
のガス化炉は極めて過酷なプロセス環境を安定かつ高い
信頼性のもとに維持し得る装置構成でなければならな
い。
特に本考案の石炭バーナ２，４は、粉砕された石炭をガ
ス化炉へ供給する機能をもつものであり、バーナ先端は
炉内雰囲気にさらされるため炉壁用耐火物と同等の耐熱
性、耐ガス侵食性及び耐スラグ侵食性等が要求される。
一方、バーナノズル孔からは石炭粒子が酸素とともに高
速で噴出されるので過酷な摩耗に耐えることも必要とな
る。
ス化炉へ供給する機能をもつものであり、バーナ先端は
炉内雰囲気にさらされるため炉壁用耐火物と同等の耐熱
性、耐ガス侵食性及び耐スラグ侵食性等が要求される。
一方、バーナノズル孔からは石炭粒子が酸素とともに高
速で噴出されるので過酷な摩耗に耐えることも必要とな
る。
第８図は従来の技術の例としてＳＵＳ３０４ステンレス
鋼製のバーナノズルの断面を示したものである、燃料
（石炭）１６と酸素１８の衝突域２０近傍部において
は、著しい摩耗損傷２２が生じている。尚、符号２４は
燃料噴出口、２６は炉壁、２８は固相スラグ、３０は液
相スラグ、３２はガスタップ、３４は炉床板、３６は冷
却槽である。
鋼製のバーナノズルの断面を示したものである、燃料
（石炭）１６と酸素１８の衝突域２０近傍部において
は、著しい摩耗損傷２２が生じている。尚、符号２４は
燃料噴出口、２６は炉壁、２８は固相スラグ、３０は液
相スラグ、３２はガスタップ、３４は炉床板、３６は冷
却槽である。
すなわち、上記従来技術では、石炭ガス化炉用バーナノ
ズルにおいて特に重要な材料面での信頼性が配慮されて
おらず、摩耗損傷による燃料の制御不能にもとづくガス
化炉の信頼性欠如という重大な問題点があった。また、
耐摩耗性に秀れたセラミックスをノズルに使用しても、
セラミックス特有の耐熱衝撃性及び耐割れ性に劣るとい
う問題点があった。
ズルにおいて特に重要な材料面での信頼性が配慮されて
おらず、摩耗損傷による燃料の制御不能にもとづくガス
化炉の信頼性欠如という重大な問題点があった。また、
耐摩耗性に秀れたセラミックスをノズルに使用しても、
セラミックス特有の耐熱衝撃性及び耐割れ性に劣るとい
う問題点があった。
本考案の目的は、まず耐摩耗性に着目し、耐摩耗性及び
セラミックスの耐熱衝撃性と耐割れ性に優れたバーナノ
ズル構造を提供するものである。
セラミックスの耐熱衝撃性と耐割れ性に優れたバーナノ
ズル構造を提供するものである。
上記目的を達成するために本考案は、燃料供給通路から
の燃料と酸素供給通路からの酸素をノズルの本体内で混
合し、該ノズルの噴出口から噴出する石炭ガス化炉用バ
ーナノズルにおいて、前記ノズル本体と前記ノズル内面
に設けられたセラミックチップとの間に、開放部を有す
る伸縮自在のリング状外筒を配設したことを特徴とする
ものである。
の燃料と酸素供給通路からの酸素をノズルの本体内で混
合し、該ノズルの噴出口から噴出する石炭ガス化炉用バ
ーナノズルにおいて、前記ノズル本体と前記ノズル内面
に設けられたセラミックチップとの間に、開放部を有す
る伸縮自在のリング状外筒を配設したことを特徴とする
ものである。
そしてこのリング状外筒はセグメント方式とすることが
でき、それぞれの開放部はノズル軸方向に一直線あるい
は互い違いに配置することができる。
でき、それぞれの開放部はノズル軸方向に一直線あるい
は互い違いに配置することができる。
また前記セラミックチップの外周部に通気部を有するこ
とを特徴とするものである。
とを特徴とするものである。
上記構成によれば、ノズルの最も摩耗損傷の激しい部分
がセラミックチップによって保護され、点消火の繰返し
によるノズル本体とセラミックチップとの熱膨張差は伸
縮自在のリング状外筒によって吸収されるので、セラミ
ックチップに割れが生じることが防止される。また、セ
ラミックチップの外周部に通気することによってセラミ
ックチップの内外面の温度差を均一に保持することがで
きるので、セラミックチップ自体の熱応力によるき裂、
き裂進展さらには破断といった現象を阻止することがで
きる。
がセラミックチップによって保護され、点消火の繰返し
によるノズル本体とセラミックチップとの熱膨張差は伸
縮自在のリング状外筒によって吸収されるので、セラミ
ックチップに割れが生じることが防止される。また、セ
ラミックチップの外周部に通気することによってセラミ
ックチップの内外面の温度差を均一に保持することがで
きるので、セラミックチップ自体の熱応力によるき裂、
き裂進展さらには破断といった現象を阻止することがで
きる。
以下本考案の実施例を図面を用いて説明する。尚、従来
例と同一構造部分には同一符号を附してその説明を省略
する。
例と同一構造部分には同一符号を附してその説明を省略
する。
第１図は本実施例となる円筒状セラミックチップ１００
の外周に外力吸収用外筒リング１０２をはめ込んだバー
ナノズルの断面構造図、第２図〜第５図は第１図のＡ−
Ａ′，Ｂ−Ｂ′，Ｃ−Ｃ′及びＤ−Ｄ′線断面図、第６
図は本実施例を組み込んだバーナ全体の断面構造図、第
７図は石炭ガス化炉の概略構造図である。
の外周に外力吸収用外筒リング１０２をはめ込んだバー
ナノズルの断面構造図、第２図〜第５図は第１図のＡ−
Ａ′，Ｂ−Ｂ′，Ｃ−Ｃ′及びＤ−Ｄ′線断面図、第６
図は本実施例を組み込んだバーナ全体の断面構造図、第
７図は石炭ガス化炉の概略構造図である。
第７図に全体の構成を示したように、ガス化部８では石
炭バーナ２，４から投入された石炭、酸素及び水蒸気を
１５００〜１７００℃の高温度でガス化反応を行ない、
Ｈ２，ＣＯに富んだガス１２を熱回収部１０で回収する
ものである。一方、問題となる石炭バーナ２，４では粉
砕された石炭を石炭ガス化炉へ供給するものであり、そ
の先端のバーナノズル孔からは石炭粒子が酸素とともに
高速で噴出される。
炭バーナ２，４から投入された石炭、酸素及び水蒸気を
１５００〜１７００℃の高温度でガス化反応を行ない、
Ｈ２，ＣＯに富んだガス１２を熱回収部１０で回収する
ものである。一方、問題となる石炭バーナ２，４では粉
砕された石炭を石炭ガス化炉へ供給するものであり、そ
の先端のバーナノズル孔からは石炭粒子が酸素とともに
高速で噴出される。
本実施例では従来技術の問題点を解決するために、ま
ず、第１図に示すように耐摩耗性に優れたセラミックス
（Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４材質）チップ１００
を摩耗損傷の著しい石炭１６と酸素１８の衝突域である
金属製のノズル本体１０４の内面にはめ込み、その先端
を押え金具１０６により固定する構造とした。
ず、第１図に示すように耐摩耗性に優れたセラミックス
（Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４材質）チップ１００
を摩耗損傷の著しい石炭１６と酸素１８の衝突域である
金属製のノズル本体１０４の内面にはめ込み、その先端
を押え金具１０６により固定する構造とした。
しかしながらセラミックチップ１００は耐摩耗性に優れ
ているものの熱応力に対して非常にもろい欠点を有して
いる。特に石炭ガス化炉の炉内温度は１６００〜１７０
０℃の高温度となり、バーナノズル先端部は炉内に突出
した状態となっている。このため運転時は火災の輻射熱
によりノズル先端部の温度は８００℃〜１０００℃程度
まで加熱される。
ているものの熱応力に対して非常にもろい欠点を有して
いる。特に石炭ガス化炉の炉内温度は１６００〜１７０
０℃の高温度となり、バーナノズル先端部は炉内に突出
した状態となっている。このため運転時は火災の輻射熱
によりノズル先端部の温度は８００℃〜１０００℃程度
まで加熱される。
一方、第２図のＡ−Ａ′線断面図に示した燃料噴出口１
０８内は、常に微粉炭１６と酸素１８が高速で流れてい
るために内壁面の温度は低く、このため内表面と外表面
の温度差による熱応力が起因した割れが発生し、運転に
よる振動によって割れの進展さらには破断に至る現象が
生じていた。
０８内は、常に微粉炭１６と酸素１８が高速で流れてい
るために内壁面の温度は低く、このため内表面と外表面
の温度差による熱応力が起因した割れが発生し、運転に
よる振動によって割れの進展さらには破断に至る現象が
生じていた。
さらにもう一つの要因として運転中の起動−停止あるい
はその繰返し熱サイクルを受けることによって、金属製
ノズル本体１０４とセラミックチップ１００との熱膨張
差（熱膨張係数；ステンレス鋼：１７．１〜１８．４×
１０−６／℃に対してＳｉ３Ｎ４：３．２×１０−６／
℃）による外力によりセラミックチップ１００に割れが
発生し破断に至る現象も生じていた。
はその繰返し熱サイクルを受けることによって、金属製
ノズル本体１０４とセラミックチップ１００との熱膨張
差（熱膨張係数；ステンレス鋼：１７．１〜１８．４×
１０−６／℃に対してＳｉ３Ｎ４：３．２×１０−６／
℃）による外力によりセラミックチップ１００に割れが
発生し破断に至る現象も生じていた。
そこで本実施例では、第１図及び第２図に示すように上
記の燃料噴出口１０８の内表面及び外表面の温度差によ
る熱応力を防止するために燃焼用に送給する酸素１８の
一部をセラミックチップ１００の外周部に設けた通気溝
１１０に冷却用として送給することによって内表面と外
表面の温度を均一に保持できた。この結果、内外面の温
度差による熱応力の発生が阻止され、割れの発生が防止
できた。
記の燃料噴出口１０８の内表面及び外表面の温度差によ
る熱応力を防止するために燃焼用に送給する酸素１８の
一部をセラミックチップ１００の外周部に設けた通気溝
１１０に冷却用として送給することによって内表面と外
表面の温度を均一に保持できた。この結果、内外面の温
度差による熱応力の発生が阻止され、割れの発生が防止
できた。
一方、運転中の起動−停止、特に停止時の収縮にともな
う現象は、セラミックチップ１００に比べて金属製ノズ
ル本体１０４の熱膨張率は約３〜６倍と非常に大きいた
めに、運転を停止した場合、それにともなってセラミッ
クチップ１００は相当の外力を受けることになる。この
外力を阻止する手段としてセラミックチップ１００の外
周部に第２図〜第６図に示したように開放部１１２を有
する外筒リング１０２を嵌合した。
う現象は、セラミックチップ１００に比べて金属製ノズ
ル本体１０４の熱膨張率は約３〜６倍と非常に大きいた
めに、運転を停止した場合、それにともなってセラミッ
クチップ１００は相当の外力を受けることになる。この
外力を阻止する手段としてセラミックチップ１００の外
周部に第２図〜第６図に示したように開放部１１２を有
する外筒リング１０２を嵌合した。
この外筒リング１０２はセグメント方式とするとともに
その開放部１１２の位置を軸方向に対して９０度づつず
らした構造とした。しかしながらこの開放部１１２の位
置は任意に変化可能であるとともに軸方向に一直線とな
るようにする事も可能であり、特に本実施例では規定す
るものではない。
その開放部１１２の位置を軸方向に対して９０度づつず
らした構造とした。しかしながらこの開放部１１２の位
置は任意に変化可能であるとともに軸方向に一直線とな
るようにする事も可能であり、特に本実施例では規定す
るものではない。
このように、開放部１１２を有する外筒リング１０２は
伸縮自在な構造となっていることから外力を吸収、緩和
する作用によりセラミックチップ１００は外力を全くう
けず、それにともなう応力による割れの発生及び進展に
よる破壊といった重大な事故が防止できた。
伸縮自在な構造となっていることから外力を吸収、緩和
する作用によりセラミックチップ１００は外力を全くう
けず、それにともなう応力による割れの発生及び進展に
よる破壊といった重大な事故が防止できた。
上記二つの手段の構成により耐熱衝撃性及び耐割れ性に
優れたバーナノズルが提供でき、石炭ガス化炉の信頼性
向上に多大の効果がある。
優れたバーナノズルが提供でき、石炭ガス化炉の信頼性
向上に多大の効果がある。
尚、符号１１４は押え金具１０６の溶接部、１１６はリ
ング１０２の伸縮方向、１１８は冷却水入口、１２０は
冷却水出口を示す。
ング１０２の伸縮方向、１１８は冷却水入口、１２０は
冷却水出口を示す。
本発明によれば、起動−停止の繰返しによりセラミック
チップにかかる外力及び内外面の温度差による熱応力が
原因で発生すると考えられるき裂さらには破断といった
重大な問題点をセラミックチップの外周に取付けた外筒
リング及び通気部を有した構造により、耐摩耗性はもち
ろんのこと耐熱衝撃性及び耐割れ性に優れたバーナノズ
ルが提供できることから石炭ガス化炉の信頼性向上に多
大の効果がある。
チップにかかる外力及び内外面の温度差による熱応力が
原因で発生すると考えられるき裂さらには破断といった
重大な問題点をセラミックチップの外周に取付けた外筒
リング及び通気部を有した構造により、耐摩耗性はもち
ろんのこと耐熱衝撃性及び耐割れ性に優れたバーナノズ
ルが提供できることから石炭ガス化炉の信頼性向上に多
大の効果がある。
第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図〜第５図
は第１図のＡ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′，Ｃ−Ｃ′及びＤ−Ｄ′
線断面図、第６図は本実施例を組み込んだバーナ全体の
断面構造図、第７図は石炭ガス化炉の構造を示す概略
図、第８図は従来のバーナノズル（金属製）の断面図で
ある。 １６……燃料（石炭）、１８……酸素、 １００……セラミックチップ、１０２……外筒リング、 １０４……ノズル本体、１０８……燃料噴出口、 １１０……通気溝、１１２……開放部、 １１６……伸縮方向。
は第１図のＡ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′，Ｃ−Ｃ′及びＤ−Ｄ′
線断面図、第６図は本実施例を組み込んだバーナ全体の
断面構造図、第７図は石炭ガス化炉の構造を示す概略
図、第８図は従来のバーナノズル（金属製）の断面図で
ある。 １６……燃料（石炭）、１８……酸素、 １００……セラミックチップ、１０２……外筒リング、 １０４……ノズル本体、１０８……燃料噴出口、 １１０……通気溝、１１２……開放部、 １１６……伸縮方向。
Claims (4)
- 【請求項１】燃料供給通路からの燃料と酸素供給通路か
らの酸素をノズルの本体内で混合し、該ノズルの噴出口
から噴出する石炭ガス化炉用バーナノズルにおいて、前
記ノズル本体と前記ノズル内面に設けられたセラミック
チップとの間に、開放部を有する伸縮自在のリング状外
筒を配設したことを特徴とする石炭ガス化炉用バーナノ
ズル。 - 【請求項２】前記リング状外筒は、輪切りにした複数の
ものをセグメント方式に取付けたものであることを特徴
とする石炭ガス化炉用バーナノズル。 - 【請求項３】前記複数のリング状外筒は、それぞれの開
放部が前記ノズルの軸方向に一直線あるいは互い違いに
配置されたものである請求項２記載の石炭ガス化炉用バ
ーナノズル。 - 【請求項４】前記セラミックチップの外周部に通気部を
有することを特徴とする請求項１，２又は３記載の石炭
ガス化炉用バーナノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13600788U JPH065393Y2 (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 石炭ガス化炉用バーナノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13600788U JPH065393Y2 (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 石炭ガス化炉用バーナノズル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0257941U JPH0257941U (ja) | 1990-04-26 |
| JPH065393Y2 true JPH065393Y2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=31396119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13600788U Expired - Lifetime JPH065393Y2 (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 石炭ガス化炉用バーナノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065393Y2 (ja) |
-
1988
- 1988-10-18 JP JP13600788U patent/JPH065393Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0257941U (ja) | 1990-04-26 |
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