CN101688663A - 高粘结性煤用燃烧器及气化炉 - Google Patents

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Abstract

一种高粘结性煤用燃烧器及气化炉，在将固体燃料流路及气化剂流路制成双重配管结构的高粘结性煤用燃烧器中，防止或抑制高粘结性固体燃料的颗粒因燃烧器内的热传递而温度上升产生熔化、膨胀，气化炉可进行稳定的运转。高粘结性煤用燃烧器(12)贯通将粉碎成颗粒状的高粘结性的固体燃料进行气化的气化炉(10)的周壁(11)而被安装，并将固体燃料流路(13)和气化剂流路(14)配设成双重管结构，所述固体燃料流路(13)将固体燃料通过气流输送供给到气化炉(10)内，所述气化剂流路(14)将气化剂向气化炉(10)内供给，而且，该高粘结性煤用燃烧器(12)的构成为，在固体燃料流路(13)和气化剂流路(14)之间具备使冷却水循环的冷却水流路(20)的三重管结构，使冷却水在使用后回收。

Description

高粘结性煤用燃烧器及气化炉
技术领域
本发明涉及适用于煤气化复合发电设备的固体燃料气化炉等的高粘结性煤用燃烧器及气化炉。
背景技术
目前，为提高煤火力发电设备的发电效率，所谓的煤气化复合发电设备(IGCC：Integrated Coal Gasification Combined Cycle)被开发并实用化。该煤气化复合发电设备(以下称作“IGCC”)的构成具备：燃气涡轮发电机，其以将煤进行气化而得到的煤气作为燃料而运转及发电；蒸汽涡轮发电机，其通过由排热回收泵将从由燃气涡轮排出的高温燃烧废气热回收得到的蒸汽进行运转及发电。
在这种IGCC中，向生成煤气的气化炉的燃料供给是以氮气、二氧化碳、空气等气流作为输送气体将粉碎成颗粒状的固体燃料输送到燃烧器，从燃烧器向气化炉的内部喷射供给。另一方面，气化炉从系统的构成及气化炉内的反应方面考虑，进行将内部压力设定为高的高压运转。
为进行这样的高压运转，高压运用的气化炉为压力容器，贯通该压力容器的壁面的燃烧器将固体燃料(微粉煤、石油焦炭等)及气化剂(空气、氧气、水蒸气等)收纳于同一配管内。
图10表示将气化炉的燃烧器部放大后的现有结构，贯通作为压力容器的气化炉10的周壁(炉壁)11而安装有高粘结性煤用燃烧器(以下称作“燃烧器”)12’。该燃烧器12’为将内侧的固体燃料流路13和外侧的气化剂流路14配置成同心的双重管结构。
固体燃料流路13经由燃料供给配管16与供给粉碎成颗粒状的固体燃料的高压燃料供给装置15连接。另外，向高压燃料供给装置15供给通过流量控制装置(未图示)进行了流量控制的输送气体。因此，固体燃料流路13将由高压燃料供给装置15调节成所希望的供给量的固体燃料通过由流量控制装置调节成所希望的流量的输送气体向气化炉10的内部供给。即，颗粒状的固体燃料通过输送气体的气流输送，供给到气化炉10的内部。
气化剂流路14与供给气化剂的气化剂供给配管17连接，将通过未图示的流量控制装置调节成所希望的供给量的气化剂向气化炉10的内部供给。
这样，通过向气化炉10的内部供给固体燃料、输送气体及气化剂，在气化炉10的内部实施了规定的处理的固体燃料被气化，并供给到下一工序中的气体精制设备。
作为其它现有技术，公知有喷流层方式的微粉原料气化装置，其以煤等煤微粉原料为气化原料，使用氮气等气化原料的输送气体及氧气或空气等氧化剂，以煤微粉原料灰的融点以上的温度将原料气化，其中，在将气化原料的输送线向气化装置内供给的出口部附近的上游侧设置用于将氮气、碳酸气体、惰性气体等气体朝向输送线出口部喷射，使其与气化原料合流的气体喷出喷嘴。该气体喷出喷嘴吹掉付着于气化原料输送线的出口部的熔渣等，能始终保持燃烧器出口部没有附着物的状态(例如参照专利文献1)。
另外，公开有以下的技术，即、在将微粉煤等固体燃料和空气等气体的混合体作为燃料进行燃烧的微粉固体燃料燃烧装置中，通过设置将燃料二次空气的一部分或从风箱外供给的压缩空气作为气流吹入的辅助混合喷嘴，防止混合气喷嘴的磨损降低及燃料的付着堆积(例如参照专利文献2)。
专利文献1：(日本)特公平8-3361号公报(参照图1)
专利文献2：(日本)特许第3790489号公报
根据上述图10的现有技术，使固体燃料气化的气化炉10高压运用，由此，气流输送的固体燃料的颗粒间距离处于接近的状态。即，在固体燃料流路13内气流输送的固体燃料，向空间的固体燃料充填率处于非常高的状态。
另一方面，在将固体燃料流路13和气化剂流路14制成同心双重配管结构的燃烧器12’中，由于提高两流路13、14间的热传递效率，通过高温侧的气化剂加热低温侧的固体燃料的热量增大。
因此，从气化剂接受加热的固体燃料的颗粒温度升高，温度上升了的固体燃料的颗粒熔化、膨胀。此时，在固体燃料的粘结性高的情况下，可能引起熔化、膨胀的固体燃料的邻接颗粒之间发生凝结而出现燃烧不良的问题、以及熔化、膨胀后的固体燃料付着于固体燃料流路13的内壁面而使燃烧器12’堵塞的问题。另外，这些问题的产生对于不仅使用微粉煤及石油焦炭等固体燃料，而且使用例如油残渣及塑料等那样粘结性高的其它固体燃料的气化炉的燃烧器也同样。
这样，在用于将粘结性高的固体燃料气化的气化炉的高粘结性煤用燃烧器中，期望解决固体燃料颗粒因将固体燃料流路及气化剂流路制成同心双重配管结构的燃烧器内的热传递而温度上升并熔化、膨胀而产生的问题。
发明内容
本发明是鉴于所述问题而提出的，其目的在于，提供一种高粘结性煤用燃烧器及气化炉，在将固体燃料流路及气化剂流路制成双重配管结构的高粘结性煤用燃烧器中，防止或抑制高粘结性固体燃料的颗粒因燃烧器内的热传递而温度上升并熔化、膨胀，而且，气化炉可进行稳定的运转。
为解决上述课题，本发明采用下述的技术手段。
本发明的高粘结性煤用燃烧器的第一方面，贯通气化炉的炉壁而被安装，所述气化炉将粉碎成颗粒状的高粘结性的固体燃料气化，所述高粘结性煤用燃烧器将固体燃料流路和气化剂流路配设成双重管结构，所述固体燃料流路通过气流输送将所述固体燃料向气化炉内供给，所述气化剂流路将气化剂向气化炉内供给，其中，
所述高粘结性煤用燃烧器为在所述固体燃料流路和所述气化剂流路之间具备使冷却水循环的冷却水流路的三重管结构，使所述冷却水在使用后回收。
根据该高粘结性煤用燃烧器的第一方面，由于所述高粘结性煤用燃烧器为在所述固体燃料流路和所述气化剂流路之间具备使冷却水循环的冷却水流路的三重管结构，使所述冷却水在使用后回收，因此，在固体燃料流路和气化剂流路之间产生的温度差通过设于其间的冷却水流路而降低。因此，固体燃料的颗粒从高温的气化剂接受的加热量减少，能够防止或抑制高粘结性固体燃料的颗粒因温度上升而熔化、膨胀。而且，若将使用后的温度上升的冷却水回收，例如转换成发电用水蒸气利用，则可以消除能量损耗。
本发明的高粘结性煤用燃烧器的第二方面，贯通气化炉的炉壁而被安装，所述气化炉将粉碎成颗粒状的高粘结性的固体燃料气化，所述高粘结性煤用燃烧器将固体燃料流路和气化剂流路配设成双重管结构，所述固体燃料流路通过气流输送将所述固体燃料向气化炉内供给，所述气化剂流路将气化剂向气化炉内供给，其中，
所述高粘结性煤用燃烧器为在所述固体燃料流路和所述气化剂流路之间具备使冷却水循环的冷却水流路的三重管结构，将所述冷却水作为气化剂投入到所述气化炉内。
根据该高粘结性煤用燃烧器的第二方面，由于所述高粘结性煤用燃烧器为在所述固体燃料流路和所述气化剂流路之间具备使冷却水循环的冷却水流路的三重管结构，将所述冷却水作为气化剂投入到所述气化炉内，因此，在固体燃料流路和气化剂流路之间产生的温度差通过设于其间的冷却水流路而降低。因此，固体燃料的颗粒从高温的气化剂接受的加热量减少，能够防止或抑制高粘结性固体燃料的颗粒因温度上升而熔化、膨胀。而且，使用后的温度上升的冷却水为了作为气化剂投入气化炉内，而通过气化反应转换成气化气体。
在上述发明中，优选的是，具备检测所述固体燃料流路的堵塞状态并调节所述冷却水的温度的冷却水温度控制部，由此，可以将气流输送的固体燃料及气化剂的温度降低抑制在最小限度。
该情况下，优选的是，所述冷却水温度控制部检测所述固体燃料流路的燃烧器入口和该燃烧器入口下游侧的适当部位之间的压差，在根据该压差换算的流量损失系数增加到规定值以上的情况下，使冷却水温度降低，由此，可根据换算通过气化炉的压力、固体燃料的流量及输送气体的流量变化的压差而得到的流量损失系数可靠地判断固体燃料流路的流路堵塞状况。
另外，优选的是，所述冷却水温度控制部，在根据在燃烧器入口和该燃烧器入口下游侧的适当部位之间检测出的第一压差、和在设定于与所述固体燃料流路的上游侧连接的燃料供给配管的任意区间计测的第二压差的压差比换算的流路损失系数增加到规定值以上的情况下，使冷却水温度降低，由此，可根据通过未受到气化炉的压力、固体燃料的流量及输送气体的流量的影响的压差比得到的流量损失系数可靠地判断固体燃料流路的流路堵塞状况。
另外，优选的是，所述冷却水温度控制部检测所述固体燃料流路的内壁面温度，在检测到该内壁面温度为规定值以上的高温的情况下，使冷却水温度降低，由此，基于实际的内壁面温度能够可靠地判断固体燃料流路的流路堵塞状况。
另外，在上述发明中，优选的是，所述冷却水温度控制部检测所述固体燃料流路的内壁面温度，并调节冷却水温度，以使该内壁面温度不会成为根据所述固体燃料的粘结性决定的设定温度以上，由此，能够以不发生流路堵塞问题的最高的温度进行高效的运转。
本发明的气化炉，具备权利要求1-7中任一项所述的高粘结性煤用燃烧器，将制成颗粒状的高粘结性煤等固体燃料通过气流输送供给到气化炉内，并与气化剂一起在高压环境下进行气化处理。
根据这样的气化炉，由于具备上述的高粘结性煤用燃烧器，因此，可以根据高粘结性煤用燃烧器中的固体燃料流路的流路堵塞进行状况降低成为流路堵塞原因的固体燃料温度，可防止或抑制高粘结性固体燃料的颗粒因温度上升而熔化、膨胀。
根据上述的本发明，在用于将粘结性高的固体燃料气化的气化炉的高粘结性煤用燃烧器中，由于为在固体燃料流路和气化剂流路之间具备使冷却水循环或流动的冷却水流路的三重管结构，因此，在固体燃料流路和气化剂流路之间产生的温度差通过设于其间的冷却水流路降低。因此，固体燃料的颗粒从高温的气化剂接受的加热量减少，能够防止或抑制高粘结性燃料的颗粒因温度上升带来的熔化、膨胀。
因此，由于高粘结性的固体燃料的温度上升，从而能够防止熔化、膨胀的邻接颗粒彼此凝结而成为燃烧不良的原因、及付着于固体燃料流路13的内壁面而发生堵塞，因此，高粘结性煤用燃烧器及气化炉能够进行可靠的运转。另外，关于可用于高粘结性煤用燃烧器及气化炉的粘结性高的固体燃料，也可以扩大适用范围。
另外，对于使用后的冷却水，若将温度上升后的冷却水回收，例如转换成发电用水蒸气加以利用，则可以消除能量损耗，另外，若作为气化剂投入气化炉，则通过气化反应转换成气化气体。因此，供给到在固体燃料流路和气化剂流路之间形成的冷却水流路的冷却水不仅可以冷却固体燃料，而且还可以有效用于气化炉的运转。
附图说明
图1是表示本发明的高粘结性煤用燃烧器及气化炉的第一实施方式的主要部分构成图；
图2是表示采用螺旋管方式的高粘结性煤用燃烧器及气化炉的主要部分构成图；
图3是表示采用圆环方式的高粘结性煤用燃烧器及气化炉的主要部分构成图；
图4是表示本发明的高粘结性煤用燃烧器及气化炉的第二实施方式的主要部分构成图；
图5是表示本发明的高粘结性煤用燃烧器及气化炉的第三实施方式的主要部分构成图；
图6是表示图5所示的高粘结性煤用燃烧器及气化炉的第一变形例的主要部分构成图；
图7是表示图5所示的高粘结性煤用燃烧器及气化炉的第二变形例的主要部分构成图；
图8是表示图5所示的高粘结性煤用燃烧器及气化炉的第三变形例的主要部分构成图；
图9是表示煤气化复合发电设备(IGCC)的概要的块图；
图10是表示高粘结性煤用燃烧器及气化炉的现有例的主要部分构成图。
附图标记说明
10气化炉
11周壁(炉壁)
12、12A、12B、12C高粘结性煤用燃烧器(燃烧器)
13固体燃料流路
14气化剂流路
20冷却水流路
20A冷却水螺旋流路
20B冷却水圆环流路
20C冷却水通过流路
30、30A、30B、30C冷却水温度控制装置
40、40A堵塞检测装置
50温度传感器
具体实施方式
下面，基于附图说明本发明的高粘结性煤用燃烧器及气化炉的一实施方式。
图9是表示煤气化复合发电设备(IGCC)的概要的块图。该IGCC是以将煤(固体燃料)气化而得到的煤气为燃料进行发电的复合发电设备。即，IGCC的主要构成要素包括：将煤等固体燃料干燥并粉碎，制成颗粒状的固体燃料的固体燃料干燥粉碎装置1；采用输送气体的气流输送供给颗粒状的固体燃料的高压燃料供给装置2；通过接受气体输送到气化炉内部的固体燃料及气化剂的供给，使固体燃料气化而得到煤气化气体的气化炉设备3；将在气化炉设备3所生成的煤气中包含的杂质等除去并进行精制的精制设备4；由燃气涡轮发电机及蒸汽涡轮发电机构成的复合发电设备5。
燃气涡轮发电机是以精制的煤气为燃料使燃气涡轮运转，通过燃气涡轮的轴输出驱动来进行发电的发电机。
蒸汽涡轮发电机是将从燃气涡轮发电机的燃气涡轮排出的高温的燃烧废气导入排热回收锅炉，通过使用从燃烧废气热回收而得到的蒸汽的能量进行运转的蒸汽涡轮的轴输出驱动来进行发电的发电机。
另外，气化炉设备3具备供给水的供水泵6。从该供水泵6供给的水在气化炉设备3内被加热，将在气化炉设备3内生成的水蒸气向复合发电设备5供给。
(第一实施方式)
如图1所示，在上述的IGCC气化炉设备3中设置有压力容器的气化炉10。在该气化炉10上安装有贯通构成压力容器的炉壁即周壁11的高粘结性煤用燃烧器(以下称作“燃烧器”)12。
燃烧器12为在配置于内侧中心位置的固体燃料流路13和配置于外侧的气化剂流路14之间设有冷却水流路20的同心的三重管结构。另外，该实施方式的冷却水流路20为通过冷却水回流配管(未图示)使循环使用后的冷却水进行回收的循环流路结构。
固体燃料流路13是将粉碎成颗粒状的高粘结性的固体燃料向气化炉10内供给的燃料供给流路。该固体燃料流路13经由燃料供给配管16与高压燃料供给装置15连接。
高压燃料供给装置15是用于接受粉碎成颗粒状的固体燃料的供给，并通过使用了输送气体的气流输送将所希望的固体燃料供给量供给到气化炉10的装置。向该高压燃料供给装置15供给进行了流量控制的输送气体。另外，作为可用于该情况下的气流输送的输送气体有氮气、二氧化碳及空气等。
气化剂流路14经由气化剂供给配管17与气化剂供给源(未图示)连接。该气化剂流路14将调节为所希望的流量的高温气化剂向气化炉10的内部供给。另外，作为可用于该情况的气化剂有空气、氧气、及蒸汽等。
冷却水流路20经由冷却水供给配管21与冷却水的供给源(未图示)连接。该实施方式中，冷却水流路20为在燃烧器12的内部循环后进行回收的循环流路结构。另外，冷却水供给配管21是在将导入的冷却水供给到冷却水流路20并使其循环后，将回收的冷却水供给到适当部位进行再利用的配管流路结构。向冷却水流路20导入的冷却水使用气化炉设备3的供水泵6的供水、或气化炉设备3的加热水(参照图9)、或供水泵6的供水和气化炉设备3的加热水的混合水。
供给到冷却水流路20的冷却水在固体燃料流路13和气化剂流路14之间循环并流动，因此，受到高温侧的气化剂的加热而温度上升。但是，冷却水流路20与作为最内侧的固体燃料流路13的外周相接，在冷却水流路20流动的冷却水为比气化剂低的温度。因此，若与固体燃料流路13和气化剂流路14直接相接的现有的双重管结构相比，与配置于固体燃料流路13的外周侧的冷却水配管20的温度差降低，且高温侧的气化剂和低温侧的固体燃料的交换热量低。因此，在固体燃料流路13内被气流输送的固体燃料的颗粒通过加热量的降低来抑制温度上升。
这样，在固体燃料流路13流动的固体燃料由于颗粒温度的上升被抑制，从而不会上升到颗粒熔化、膨胀的温度，因此，防止邻接的颗粒之间的凝结，并且不会付着于固体燃料流路13的内壁而发生堵塞。
另外，在冷却水流路20循环并流动的冷却水被回收且再次作为供水泵6的供水而使用，或与气化炉设备3的加热水合流而使用，或通过气化炉设备3的热交换转换成用于向复合发电设备5供给的水蒸气等并向适当部位供给而再利用。即，该实施方式中说明的燃烧器12为具备使冷却水在固体燃料流路13和气化剂流路14之间循环的冷却水流路20的三重管结构，对于在冷却水流路20循环并使用后的冷却水，进行回收并有效地再利用。
上述的冷却水流路20的循环方式例如有图2所示的螺旋管方式及图3所示的圆环方式等。
在采用图2所示的螺旋管方式的燃烧器12A中，设有在固体燃料流路13的外周螺旋状地卷绕有成为冷却水流路的配管的冷却水螺旋流路20A。因此，从冷却水供给配管21供给到冷却水螺旋流路20A的冷却水从螺旋部分的一侧流入并从另一侧流出。在图示的冷却水螺旋流路20A中，冷却水供给配管21与燃烧器12的入口侧连接，冷却水回流配管21A与成为气化炉10的内部的燃烧器出口侧的前端部附近连接。因此，从燃烧器12的入口侧流入到冷却水螺旋流路20A的冷却水通过冷却水螺旋流路20A并流到成为气化炉10的内部的燃烧器出口侧的前端部附近后，通过冷却水回流配管21A被导向再利用处。
在采用图3所示的圆环方式的燃烧器12B中，将冷却水向在燃烧器出口侧的前端部设置密封板22并封闭的冷却水圆环流路20B供给并使其循环。在图示的例子中，相对于由密封板22密封了一端的环形截面形状的冷却水圆环流路20B，将连接于冷却水供给配管21的供水管23从燃烧器入口侧插入到密封板22的附近，并供给冷却水。
在冷却水圆环流路20B的燃烧器入口侧端部连接有回收在内部循环的冷却水的冷却水回流配管21B。因此，在冷却水圆环流路20B的内部，向燃烧器出口侧供给温度低的冷却水，在冷却水圆环流路20B的内部循环的冷却水从与燃烧器入口侧连接的冷却水回流配管21B流出而被回收。这样，被回收的冷却水被导向再利用处。
(第二实施方式)
对于贯通上述的气化炉10设置的燃烧器，基于图4说明第二实施方式。另外，与上述的实施方式相同的部分标注相同的符号，其详细说明省略。
在该实施方式中，形成在固体燃料流路13和气化剂流路14之间设有流过冷却水的冷却水通过流路20C的同心的三重管结构的燃烧器12C，对于使用后的冷却水，将其作为气化剂从冷却水通过流路20C的燃烧器出口侧投入气化炉10的内部。即，该实施方式的燃烧器12C的三重管结构与上述的实施方式相同，但不同点在于，代替将冷却水循环并回收，将冷却剂作为气化剂直接投入气化炉10。
因此，该实施方式的燃烧器12C虽然在燃烧器入口侧连接冷却水供给配管21来接受冷却水的供给，但未与回收使用后的冷却水的冷却水回流配管连接，使用后的冷却水从向燃烧器出口侧开口的冷却水出口24流出向气化炉10内，成为气化剂。
即使是这样的构成，供给到冷却水通过流路20C的冷却水通过固体燃料流路13和气化剂流路14之间并流动，因此，接受高温侧的气化剂的加热而温度上升。
但是，冷却水通过流路20C与成为最内侧的固体燃料流路13的外周相接，流过冷却水通过流路20C的冷却水为比气化剂的温度低的温度。因此，若与固体燃料流路13和气化剂流路14直接相接的现有的双重管结构相比，则与配置于固体燃料流路13的外周侧的冷却水通过配管20C的温度差降低，高温侧的气化剂和低温侧的固体燃料的交换热量也降低。因此，在固体燃料流路13内气流输送的固体燃料的颗粒通过加热量的降低被抑制温度上升。
这样，在固体燃料流路13流动的固体燃料由于颗粒温度的上升被抑制，从而不会上升到颗粒熔化、膨胀的温度，因此，防止邻接的颗粒之间的凝结，并且不会付着于固体燃料流路13的内壁而发生堵塞。
另外，用于固体燃料的冷却的冷却水最终作为气化剂被有效利用。因此，上述的冷却水通过气化反应而转换成氢气等气化气体，因此，可有效地利用冷却水。
(第三实施方式)
对于贯通上述的气化炉10设置的燃烧器，基于图5说明第三实施方式。另外，与上述的实施方式相同的部分标注相同的符号，其详细说明省略。
该实施方式中，具备检测固体燃料通路13的堵塞状态而调节冷却水的温度的冷却水温度控制部。即，在防止固体燃料颗粒的凝结及燃烧器12的堵塞时，直接检测固体燃料通路13的堵塞状态，进行向冷却水流路20供给的冷却水的温度控制，将在固体燃料通路13气流输送的固体燃料及在气化剂流路14流动的气化剂的温度降低抑制在最小限度，能够进行高效的运转。
下面，参照图5具体地说明上述的冷却水温度控制部。
在图5所示的实施方式中，设置有冷却水温度控制装置30作为冷却水温度控制部。该冷却水温度控制装置30基于从堵塞检测装置40输出的堵塞状态检测信号调节高温的气化炉加热水和低温的供水泵供水的混合比例，由此控制冷却水温度。即，通过增加气化炉加热水的混合比例，冷却水温度上升，通过增加供水泵供水的混合比例，冷却水温度降低。
堵塞检测装置40检测固体燃料流路13的燃烧器入口和在燃烧器入口的下游侧的适当部位的气化炉10的内压之间的压差Pa，在从该压差Pa换算的流路损失系数λ增加到规定值以上的情况下，判断为检测出固体燃料流路13的堵塞状态，输出堵塞状态检测信号。
图示的例子中，检测固体燃料流路13的燃烧器入口侧压力P1和气化炉10的内压P2，根据两压力P1及P2计算压差Pa。另外，对于在此计算的压差Pa也可以采用燃烧器出口压力P2’代替气化炉10的内压P2。
当堵塞检测装置40输出堵塞状态检测信号时，在接收了该控制信号的冷却水温度控制装置30中实施使冷却水的温度降低的控制。当冷却水的温度通过该控制而降低时，可以从高温的气化剂增加在固体燃料流路13内气流输送的固体燃料的冷却能力。换言之，对于冷却水的温度，可以设定为固体燃料流路13不会成为堵塞状态的上限附近，以使冷却水温度降低到必要以下且气化炉10的运转效率不降低。
在此，对根据压差Pa换算的流路损失系数λ进行说明。
在气流输送固体燃料颗粒的固气二相流中，压差Pa根据气化炉10的内部压力、固体燃料的流量及输送气体的流量而发生变化，因此，为了可靠地判断固体燃料流路的流路堵塞状况，期望进行基于换算压差Pa而得到的流路损失系数λ的判断。该流路损失系数λ是求取固气二相流的压力损失的公知的数学式所使用的值。即，上述的压差Pa是相当于压力损失的值，因此，可根据求取该压力损失的公知的数学式及压差Pa的检测值来计算实际的燃烧器12中的流路损失系数λ。
上述的流路损失系数λ对是否为规定值以上进行判断。
在流路损失系数λ增大到规定值以上的情况下，在固体燃料流路13流动的固体燃料及输送气体的固气二相流中，可判断为增大到规定值以上的压力损失。即，可判断为在固体燃料流路13的内壁面付着固体燃料而缩小流路截面积等固气二相流的压力损失增加的状况。
因此，在流路损失系数λ增大至规定值以上的情况、及进行了增大到规定值以上的变化的情况下，堵塞检测装置40输出堵塞状态检测信号，在接收了该控制信号的冷却水温度控制装置30中实施使冷却水的温度降低的控制。
这样的冷却水温度控制装置30及堵塞检测装置40不仅可适用于上述的燃烧器12，而且还可以适用于图2～图4所示的其它燃烧器12A、12B、12C。
接着，基于图6对使用了上述的堵塞检测装置40的冷却水温度控制装置30说明作为其第一变形例的冷却水温度控制装置30A。另外，图6中，与上述的实施方式相同的部分标注相同的符号，其详细说明省略。
该第一变形例中，检测输出到冷却水温度控制装置30A的堵塞状态的堵塞检测装置40A，作为流路堵塞状态的判断基准，采用基于压差比换算出的流路损失系数λ’代替换算上述实施方式的压差Pa的流路损失系数λ。
具体地进行说明时，堵塞检测装置40A在根据在燃烧器入口的压力P1和燃烧器入口的下游侧的气化炉10的内压P2之间检测出的第一压差Pa、和在连接于固体燃料流路13的上游侧的燃料供给配管16上设定的任意的区间计测的第二压差Pb的压差比、换算的流量损失系数λ’增加到规定值以上的情况下，判断为检测到堵塞状态。在图示的例子中，在燃料供给配管16的适当部位确定的两处固定测定位置检测两个压力P3、P4，在两压力P3、P4间发生的压差Pb作为第二压差。即，第二压差Pb与在设定于燃料供给配管16的规定的流路长度流过的固气二相流中发生的压力损失大致相同。
因此，第一压差Pa和第二压差Pb的压差比成为不受气化炉10的压力、固体燃料的流量及输送气体的流量影响的值，因此，若以通过该压差比得到的流量损失系数λ’为基准，则能够可靠地判断固体燃料流量13的流路堵塞状况。即，以流量损失系数λ’是否为规定值以上为判断基准，若将该流路损失系数λ’增大到规定值以上的情况作为判断为规定的堵塞状态，则能够更进一步可靠地判断固体燃料流路13的流路堵塞状况。
这样的冷却水温度控制装置30A及堵塞检测装置40B不仅可适用于上述的燃烧器12，而且还可以适用于图2～图4所示的其它燃烧器12A、12B、12C。
接着，基于图7对上述的冷却水温度检测装置30的第二变形例进行说明。另外，图7中，与上述的实施方式相同的部分标注相同的符号，其详细说明省略。
该第二变形例中，设有冷却水温度控制装置30B作为冷却水温度控制部。该冷却水温度控制装置30B具备检测固体燃料流路13的内壁面温度的温度传感器50，并进行以下的控制，即、在检测到由该温度传感器50检测出的内壁面温度为规定值以上的高温的情况下，使冷却水温度降低。
即，当温度传感器50检测到规定值以上的高温时，可判断为固体燃料流路13的内壁面温度升高，使固体燃料的颗粒膨胀、熔化，因此，输出堵塞状态检测信号。该情况下的堵塞状态检测信号也依赖于设定温度，但严格地说是堵塞状态警报的信号，通过检测出有可能成为堵塞状态而增加供水泵供水的混合比例，由此使冷却水温度降低来进行预防。
这样，由温度传感器50检测并控制固体燃料流路13的内壁面温度，因此，可基于由温度传感器50检测出的实际的内壁面温度可靠地判断固体燃料流路13的流路堵塞状况(堵塞的可能性)。
关于这样的冷却水温度控制装置30B，也与上述的燃烧器12相同，也可以适用于图2～图4所示的其它燃烧器12A、12B、12C。
另外，如图8所示的第三变形例，这样的温度传感器50的检测温度也可以与通过上述的堵塞检测装置40、40A输出的堵塞状况检测信号并用。即，如图8所示的冷却水温度控制装置30C，利用堵塞检测装置40直接检测固体燃料流路13的堵塞状况，同时，利用温度传感器50检测固体燃料流路13的内壁面温度，并调节冷却水温度，以使该内壁面温度不会成为根据固体燃料的粘结性决定的设定温度以上。
因此，在堵塞检测装置40检测出固体燃料流路13的堵塞状态而使冷却水的温度降低的情况下，通过利用温度传感器50的检测温度进行控制以使冷却水的温度不降低过量，从而使气化炉10的运转效率不降低。即，能够将气化炉10的运转效率降低抑制在最小限度，有效地防止固体燃料颗粒的凝结及固体燃料供给管13的堵塞。
对于这样的冷却水温度控制装置30C及堵塞检测装置40，与上述的燃烧器12相同，也可以适用于图2～图4所示的其它燃烧器12A、12B、12C。另外，对于向冷却水温度控制装置30C输出堵塞检测信号的堵塞检测装置40，也可以与根据压差比换算流路损失系数λ’的方式的堵塞检测装置40’组合。
这样，根据本发明的高粘结性煤用燃烧器12及气化炉10，将粘结性高的固体燃料进行气化的气化炉10中使用的高粘结性煤用燃烧器12为在固体燃料流路13和气化剂流路14之间具备使冷却水循环或流动的冷却水流路20、20A、20B、20C的同心的三重管结构，因此，在固体燃料流路13和气化剂流路14之间产生的温度差通过在设于其间的冷却水流路20、20A、20B、20C流动的冷却水而降低。因此，固体燃料的颗粒从高温的气化剂接受的加热量减少，能够防止或抑制高粘结性固体燃料的颗粒因温度上升而熔化、膨胀。
因此，由于高粘结性的固体燃料温度上升，从而能够防止熔化、膨胀的邻接颗粒彼此凝结而出现燃烧不良的原因、或付着于固体燃料流路13的内壁面而发生堵塞，因此，能够进行高粘结性煤用燃烧器及气化炉的稳定的运转。另外，对于可用于高粘结性煤用燃烧器及气化炉的粘结性高的固体燃料，也可以扩大适用范围。
另外，对于使用后的冷却水，若将温度上升后的冷却水回收，例如转换成发电用水蒸气加以利用，则可以消除能量损耗，若作为气化剂投入气化炉，则通过气化反应转换成气化气体，因此，可以有效利用于气化炉10的运转。
另外，本发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内可适当变更。

Claims (8)

1、一种高粘结性煤用燃烧器，贯通气化炉的炉壁而被安装，所述气化炉将粉碎成颗粒状的高粘结性的固体燃料气化，所述高粘结性煤用燃烧器将固体燃料流路和气化剂流路配设成双重管结构，所述固体燃料流路通过气流输送将所述固体燃料向气化炉内供给，所述气化剂流路将气化剂向气化炉内供给，其中，
所述高粘结性煤用燃烧器为在所述固体燃料流路和所述气化剂流路之间具备使冷却水循环的冷却水流路的三重管结构，使所述冷却水在使用后回收。
2、一种高粘结性煤用燃烧器，贯通气化炉的炉壁而被安装，所述气化炉将粉碎成颗粒状的高粘结性的固体燃料气化，所述高粘结性煤用燃烧器将固体燃料流路和气化剂流路配设成双重管结构，所述固体燃料流路通过气流输送将所述固体燃料向气化炉内供给，所述气化剂流路将气化剂向气化炉内供给，其中，
所述高粘结性煤用燃烧器为在所述固体燃料流路和所述气化剂流路之间具备使冷却水循环的冷却水流路的三重管结构，将所述冷却水作为气化剂投入到所述气化炉内。
3、如权利要求1或2所述的高粘结性煤用燃烧器，其中，具备检测所述固体燃料流路的堵塞状态并调节所述冷却水的温度的冷却水温度控制部。
4、如权利要求1～3中任一项所述的高粘结性煤用燃烧器，其中，所述冷却水温度控制部检测所述固体燃料流路的燃烧器入口和该燃烧器入口下游侧的适当部位之间的压差，在根据该压差换算的流量损失系数增加到规定值以上的情况下，使冷却水温度降低。
5、如权利要求1～3中任一项所述的高粘结性煤用燃烧器，其中，所述冷却水温度控制部，在根据在燃烧器入口和该燃烧器入口下游侧的适当部位之间检测出的第一压差、和在设定于与所述固体燃料流路的上游侧连接的燃料供给配管的任意区间计测的第二压差的压差比换算的流路损失系数增加到规定值以上的情况下，使冷却水温度降低。
6、如权利要求1～3中任一项所述的高粘结性煤用燃烧器，其中，所述冷却水温度控制部检测所述固体燃料流路的内壁面温度，在检测到该内壁面温度为规定值以上的高温的情况下，使冷却水温度降低。
7、如权利要求1～5中任一项所述的高粘结性煤用燃烧器，其中，所述冷却水温度控制部检测所述固体燃料流路的内壁面温度，并调节冷却水温度，以使该内壁面温度不会成为根据所述固体燃料的粘结性决定的设定温度以上。
8、一种气化炉，具备权利要求1～7中任一项所述的高粘结性煤用燃烧器，将制成颗粒状的高粘结性煤等固体燃料通过气流输送供给到气化炉内，并与气化剂一起在高压环境下进行气化处理。
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