CN110446890A - 燃烧器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本公开以利用简易的结构应对各种燃料类型为课题。气化燃烧器(1)具备：燃料管(10)，其构成为供燃料流通；筒状的冷却构件(30)，该冷却构件构成为冷却液在其内部循环；以及筒状的喷头(20)，其位于燃料管(10)与冷却构件(30)之间且配置于它们的顶端附近。在喷头(20)的筒壁内设有氧化剂的贯通孔(21b)，贯通孔(21b)贯通喷头(20)且设置成沿着喷头(20)的轴向延伸。在喷头(20)与燃料管(10)之间、以及喷头(20)与冷却构件(30)之间中的至少一者利用螺纹进行螺纹结合。

Description

燃烧器及其制造方法

技术领域

本公开涉及一种燃烧器及其制造方法。

背景技术

公知有使由煤炭等固体燃料成为微粉末状而成的微粉燃料气化，从而生成可燃性气体等的气化炉。气化炉具备进行微粉燃料的气化反应的反应炉和设置于反应炉的气化燃烧器。气化燃烧器的结构的一个例子例如被专利文献1公开。该气化燃烧器具有圆柱状的喷头，该圆柱状的喷头设置有：一个燃料用流路，其供微粉燃料流通；多个氧化剂用流路，其供氧化剂流通；以及冷却水用流路，其供冷却水流通。喷头的顶端面(以下，简称为“顶端面”。)暴露于反应炉内。

燃料用流路以在喷头内沿着喷头的中心线(以下，简称为“中心线”)延伸的方式配置于中心线上。燃料用流路的排出口在顶端面开口。多个氧化剂用流路沿着中心线延伸，并且配置成包围燃料用流路。多个氧化剂用流路的排出口在顶端面开口，并且，朝向中心线侧地相对于顶端面倾斜。因此，从燃料用流路的排出口排出来的微粉燃料在位于中心线上且与顶端面分开预定大小的间隔的位置处与从多个氧化剂用流路的排出口排出来的氧化剂混合，并在反应炉内燃烧。

冷却水用流路沿着中心线延伸，并且以包围多个氧化剂用流路的方式配置于喷头内。冷却水用流路从气化燃烧器的基端部侧朝向顶端面延伸，在顶端面附近折回之后，再次朝向该基端部侧延伸。即，冷却水用流路未在顶端面开口。冷却水用流路具有利用在内部循环的冷却水来冷却气化燃烧器(喷头)的功能。在专利文献1所记载的气化燃烧器中，燃料用流路、冷却水用流路以及多个氧化剂用流路一体地形成于一个喷头。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-140436号公报

发明内容

发明要解决的问题

不过，迄今为止的气化炉与例如煤炭发电厂等的设备一并设置，在该设备中当然持续利用了相同的燃料类型(在煤炭发电厂中，是煤炭)。因此，在气化炉中，也未设想所使用的燃料类型变更的情况。其理由如下所述。即，假设燃料类型被变更，则微粉燃料与氧化剂的混合状态也变化，因此，在气化燃烧器中产生的火焰的火焰长度也会变化。因此，为了针对变化之后的火焰长度做成恰当的大小的反应炉，需要气化炉的大规模的改造。

近年来，以减少环境负荷为目的，使用煤炭与生物质燃料(例如，木质颗粒、木质碎片等)的混合燃料的生物质混烧发电技术备受关注。当前也是，为了达成更优异的发电效率，该技术的研究开发每日不断推进。即，煤炭与生物质燃料的混合比例根据研究开发的动向而可能在将来有所变化。不过，该混合比例的变化相当于燃料类型的变更，会导致气化燃烧器中的火焰长度的变化。因此，难以针对每次推进研究开发都进行气化炉的大规模的改造。因而，预测今后需要不对气化炉进行改造就能应对各种燃料类型的气化燃烧器。

因此，本公开对能以简易的结构应对各种燃料类型的燃烧器及其制造方法进行说明。

用于解决问题的方案

[1]本公开的一个观点的燃烧器具备：燃料管，其构成为供燃料流通；筒状的冷却构件，该冷却构件构成为冷却液在其内部循环；以及筒状的喷头，燃料管的顶端附近部位贯穿在该喷头的内部，且该喷头本身贯穿在冷却构件的顶端附近。在喷头的筒壁内设有氧化剂的流路，该氧化剂的流路贯通喷头且设置成沿着喷头的轴向延伸。喷头与燃料管之间、以及喷头与冷却构件之间中的至少一者利用螺纹进行螺纹结合。

在本公开的一个观点的燃烧器中，喷头与燃料管之间、以及喷头与冷却构件之间中的至少一者利用螺纹进行螺纹结合。因此，喷头相对于燃料管和冷却构件的安装和拆卸极其容易。因而，通过准备流路的朝向不同的多种喷头，从而不进行气化炉的改造，仅凭更换喷头就能够应对燃料类型的变更。其结果，能以简易的结构应对各种燃料类型。

[2]在上述第1项所述的燃烧器中，也可以是，喷头与燃料管之间、以及喷头与冷却构件之间中的一者利用螺纹进行螺纹结合，喷头与燃料管之间、以及喷头与冷却构件之间中的另一者进行嵌合。

[3]在上述第2项所述的燃烧器中，喷头与燃料管之间、以及喷头与冷却构件之间中的另一者利用间隙配合嵌合成：以JIS B 0401-1：2016(ISO286-1：2010)确定的孔的公差范围为D～H中任一个且轴的公差范围成为d～h中任一个。由于在高温的反应炉内使用燃烧器，因此，喷头和燃料管在使用时会发生热膨胀。因此，若两个构件以上述的条件间隙配合，则在制造冷却构件时，在该两个构件之间存在间隙，因此，能够将两者简便地组装，并且，在使用燃烧器时，由于热膨胀的作用，导致该间隙减少，因此，可抑制氧化剂从该间隙流出。

[4]在上述第3项所述的燃烧器中，也可以是，喷头与燃料管之间、以及喷头与冷却构件之间中的另一者的间隙配合的长度是1cm以上。若间隙配合的长度是1cm以上，则存在如下倾向：即使氧化剂不是从喷头的流路、而是从间隙配合着的两个构件间的间隙流出来，其流出量也变得极其微小。因此，难以对在燃烧器中产生的火焰的火焰长度产生影响。

[5]在上述第1项～第4项中任一项所述的燃烧器中，也可以是，冷却构件的顶端部由相对于该顶端部的整体质量而言的Ni的含量是40质量％以上的镍合金形成。不过，存在如下情况：由于反应炉内的燃料的燃烧，在反应炉内产生酸性气体(例如，硫化氢、氯化氢等)。若反应炉内的温度在反应炉的运转开始时和运转停止时降低，则这样的酸性气体成为酸性液，附着于燃烧器的顶端附近，导致该顶端附近腐蚀。这样的现象也被称为“露点腐蚀”。此外，冷却构件在使用时受到来自反应炉的热的作用而使外表面被加热成高温，且内部被冷却液冷却，因此，易于产生应力腐蚀裂纹。然而，在第5项所述的燃烧器中，冷却构件的顶端部由耐蚀性较高的上述的材料形成，因此，冷却构件不易发生露点腐蚀，也可抑制冷却构件的应力腐蚀裂纹。

[6]在上述第1项～第5项中任一项所述的燃烧器中，也可以是，冷却构件的顶端部利用焊接与基端部连接，基端部中的靠顶端部侧的部分是至少进行了固溶化处理的不锈钢。在该情况下，由于焊接而劣化了的不锈钢的耐腐蚀性通过固溶化处理进行恢复。因此，可进一步抑制冷却构件的应力腐蚀裂纹。

[7]在上述第1项～第4项中任一项所述的燃烧器中，也可以是，冷却构件的顶端部利用焊接与基端部连接，以覆盖包括顶端部与基端部相焊接的焊接部位在内的区域的方式在顶端部的表面配置有包覆层。在该情况下，由于焊接而耐腐蚀性劣化的区域由包覆层覆盖。因此，可进一步抑制冷却构件的应力腐蚀裂纹。

[8]在上述第7项所述的燃烧器中，也可以是，包覆层由相对于该顶端部的整体质量而言的Ni的含量是40质量％以上的镍合金形成。在该情况下，包覆层由耐蚀性较高的上述的材料形成，因此，包覆层不易发生露点腐蚀。因此，可进一步抑制冷却构件的应力腐蚀裂纹。

[9]在上述第8项所述的燃烧器中，也可以是，顶端部由铜形成，基端部由不锈钢形成。在该情况下，导热系数较高但耐腐蚀性较低的铜由包覆层覆盖。因此，可促进最易从反应炉受热的顶端部处的换热，并且能够利用包覆层抑制顶端部的应力腐蚀裂纹。另外，铜比不锈钢廉价，因此，可降低冷却构件的成本。

[10]在上述第1项～第9项中任一项所述的燃烧器中，也可以是，冷却构件包括：筒状的外周壁；筒状的内周壁，其位于外周壁的内侧；顶端壁，其将外周壁的顶端和内周壁的顶端连接起来；以及筒状的内部壁，其以离开外周壁和内周壁的方式位于外周壁与内周壁之间，在内部壁与顶端壁、外周壁或内周壁之间设置有隔离件。在该情况下，利用隔离件在内部壁与顶端壁、外周壁或内周壁之间确保空间。因此，冷却液易于在该空间内顺利地流动。

[11]在上述第1项～第10项中任一项所述的燃烧器中，也可以是，燃料管的顶端暴露于喷头的顶端面。在该情况下，即使燃料管由于在使用时从反应炉所受到的热的作用而发生热膨胀、并相对于喷头伸展，其伸展也不会被喷头限制。因此，能够抑制在喷头与燃料管之间产生不需要的应力。另外，在该情况下，与燃料管以燃料管的顶端留到喷头内的状态安装于喷头的情况不同，燃料不与喷头接触而是在燃料管流通并向反应炉内排出。因此，可抑制喷头由于与燃料的接触而磨损的隐患。

[12]在上述第1项～第11项中任一项所述的燃烧器中，也可以是，燃料管的热膨胀系数比喷头的热膨胀系数大。在该情况下，若燃料管和喷头由于在使用时从反应炉所受到的热的作用而发生热膨胀，由于燃料管的热膨胀系数较大，因此燃料管相对于喷头可靠地进行过盈配合。因而，可抑制氧化剂从两者的间隙流出。

[13]本公开的另一观点的燃烧器的制造方法包括如下工序：第1工序，准备构成为供燃料流通的燃料管；第2工序，准备构成为冷却液在内部循环的筒状的冷却构件；第3工序，准备在筒壁内设有氧化剂的流路的筒状的喷头，氧化剂的流路贯通喷头且设置成沿着喷头的轴向延伸；以及第4工序，将燃料管的顶端附近部位贯穿在喷头内，并且，将喷头贯穿在冷却构件的顶端附近内。在第4工序中，喷头与燃料管之间、以及喷头与冷却构件之间中的至少一者利用螺纹进行螺纹结合。本公开的另一观点的燃烧器的制造方法起到与上述第1项的燃烧器的作用效果同样的作用效果。

[14]在上述第13项所述的方法中，也可以是，冷却构件经由如下步骤获得，即：第1辅助步骤，在该第1辅助步骤中，准备冷却构件的顶端部、与冷却构件的内周壁相对应并且由不锈钢形成的内侧筒状部、以及与冷却构件的外周壁相对应并且由不锈钢形成的外侧筒状部，冷却构件的顶端部构成为双层管的一端由顶端壁封堵、并且在另一端侧内侧管比外侧管长；第2辅助步骤，在第1辅助步骤之后，在该第2辅助步骤中，将内侧管的另一端和内侧筒状部的一端焊接在一起；第3辅助步骤，在第2辅助步骤之后，在该第3辅助步骤中，将外侧管的另一端和外侧筒状部的一端焊接在一起而形成一体化零件；以及第4辅助步骤，在第3辅助步骤之后，在该第4辅助步骤中，(A)对一体化零件进行加热，从而对构成内侧筒状部和外侧筒状部的不锈钢进行固溶化处理，或者，(B)以覆盖包括顶端部与外侧筒状部相焊接的焊接部位在内的区域的方式在一体化零件的顶端附近形成包覆层。在该情况下，能够获得与上述第6项或第7项的燃烧器的作用效果同样的作用效果。

发明的效果

根据本公开的燃烧器及其制造方法，能以简易的结构应对各种燃料类型。

附图说明

图1是表示本实施方式的气化炉的一个例子的概略图。

图2是表示气化燃烧器的一个例子的剖视图。

图3是放大地表示气化燃烧器的顶端部的剖视图。

图4是图3的IV-IV线剖视图。

图5是用于说明气化燃烧器的制造工序的图。

图6是用于说明气化燃烧器的制造工序的图。

图7是表示气化燃烧器的另一个例子的剖视图。

图8是表示气化燃烧器的另一个例子的剖视图。

图9是表示气化燃烧器的另一个例子的剖视图。

图10是表示气化燃烧器的另一个例子的剖视图。

具体实施方式

以下所说明的本公开的实施方式是用于说明本发明的例示，因此，不应该认为本发明限定于以下的内容。在以下的说明中，对相同要素或具有相同功能的要素使用同一附图标记，并省略重复的说明。

[煤炭气化炉]

首先，作为使用本实施方式的气化燃烧器1(燃烧器)的设备的一个例子，参照图1对煤炭气化炉100进行说明。煤炭气化炉100具备炉底部101、部分氧化部102(反应炉)、以及热分解部103(反应炉)。炉底部101、部分氧化部102以及热分解部103均呈筒状，随着从下方朝向上方去而依次连接。

炉底部101具有承接在部分氧化部102中产生的熔融状态的炉渣S的功能。在炉底部101内积存有例如水。从部分氧化部102落下来的炉渣S在炉底部101中被冷却之后，被从炉底部101的底壁向外部排出。

部分氧化部102具有在高温(例如，1550℃～1650℃左右)的气氛下使作为微粉燃料的煤粉部分燃烧的功能。在部分氧化部102的周壁设置有用于向部分氧化部102内供给煤粉和氧化剂的至少一个气化燃烧器1。

在部分氧化部102中进行了部分燃烧的煤粉变化成可燃性的高温气体G1(例如一氧化碳气体、二氧化碳气体、氢气、水蒸气气体等)，被向位于上方的热分解部103供给。煤粉中的灰分在气化之际熔融，作为炉渣S向炉底部101落下。

热分解部103具有如下功能：利用从部分氧化部102供给来的高温气体G1使煤粉热分解，获得热分解气体G2(例如一氧化碳气体、氢气、甲烷气体等)。在热分解部103的周壁设置有用于向热分解部103供给煤粉的至少一个供给喷嘴104。在热分解部103中产生的热分解气体G2被从煤炭气化炉100的炉顶部向炉外排出。

[气化燃烧器的详细情况]

接下来，参照图2～图4对气化燃烧器1的详细情况进行说明。如图2所示，气化燃烧器1隔着绝热材料105安装于部分氧化部102的周壁。如图2～图4所示，气化燃烧器1具备燃料管10、喷头20、以及冷却构件30。

燃料管10作为燃料、即煤粉的流路发挥功能。在本实施方式中，燃料管10是向一方向延伸的直管。具体而言，煤粉以非活性气体(例如氮气)为载气而被在燃料管10内输送。燃料管10由具有耐热性的材料(例如不锈钢)形成即可。作为不锈钢，也可以是例如SUS310S等。

如图2～图4所示，喷头20位于燃料管10与冷却构件30之间且配置于该燃料管10和冷却构件30的顶端附近。喷头20由具有耐热性的材料(例如不锈钢)形成即可。作为不锈钢，也可以是例如SUS310S。

如图3和图4所示，喷头20包括呈圆板状的主体部21和与主体部21一体设置的延长部22。在主体部21设置有一个贯通孔21a和多个贯通孔21b(流路)。一个贯通孔21a在主体部21的中心轴线上延伸，在厚度方向上贯通主体部21。因此，主体部21呈圆筒状。在主体部21的外周面设置有外螺纹Ms(螺纹)。

多个贯通孔21b(在本实施方式中，如图4所示那样是8个贯通孔21b)在从主体部21的中心轴向观察时以包围贯通孔21a的方式排列成圆形状。因此，也能说成多个贯通孔21b设置于呈筒状的主体部21的周壁(筒壁)内。各贯通孔21b沿着主体部21的中心轴向贯通。各贯通孔21b以随着从主体部21的后端面S1侧朝向顶端面S2侧去而靠近主体部21的中心轴线的方式倾斜。贯通孔21b相对于中心轴线的倾斜角能根据从燃料管10供给的燃料类型、部分氧化部102的尺寸等设定成各种大小，也可以是例如10°～50°左右。各贯通孔21b作为氧化剂(例如氧与水蒸气的混合气体)的流路发挥功能。

延长部22呈圆筒状，从后端面S1起沿着主体部21的中心轴线延伸。延长部22的筒孔22a与主体部21的贯通孔21a连通。在贯通孔21a和筒孔22a内贯穿有燃料管10的顶端部。在本实施方式中，如图2～图4所示，燃料管10的顶端位于与喷头20的顶端面S2大致相同的面上，从顶端面S2暴露。

在本实施方式中，燃料管10的顶端附近部位贯穿在喷头20的贯通孔21a内。具体而言，喷头20与燃料管10嵌合。喷头20和燃料管10既可以通过过盈配合进行嵌合，也可以通过间隙配合进行嵌合，也可以通过过渡配合进行嵌合。在间隙配合或过渡配合的情况下，也可以是，以JIS B 0401-1：2016(ISO286-1：2010)确定的孔(贯通孔21a和筒孔22a的内周面)的公差范围是D～H中任一个且轴(燃料管10的外周面)的公差范围是d～h中任一个。

更详细而言，在将孔(贯通孔21a和筒孔22a的内周面)的公差范围等级X与轴(燃料管10的外周面)的公差范围等级y的组合表示为“X/y”的情况下，该组合也可以是“H8/d9”、“H9/d9”、“H7/e7”、“H8/e8”或“H9/e9”的、所谓的“轻转合”(间隙配合的一种)。该组合也可以是“H6/f6”、“H7/f7”、“H8/f7”或“H8/f8”的、所谓的“转合”(间隙配合的一种)。该组合也可以是“H6/g5”或“H7/g6”的、所谓的“精转合”(间隙配合的一种)。该组合也可以是“H6/h5”、“H7/h6”、“H8/h7”、“H8/h8”或“H9/h9”的、所谓的“滑合”(过渡配合的一种)。该组合也可以是“H6/h5”或“H6/h6”的、所谓的“(压入)”(过渡配合的一种)。

在间隙配合的情况下，该间隙配合的长度(贯通孔21a及筒孔22a与燃料管10之间的配合长度)也可以是1cm以上，也可以是3cm以上，也可以是3.5cm以上，也可以是5cm以上。若间隙配合的长度是1cm以上，则在以燃料管10、喷头20以及冷却构件30呈同心圆状配置的气化燃烧器1的计算模型计算泄漏量的理论值时，能从喷头20与燃料管10之间的间隙泄漏的氧化剂的流量是从贯通孔21b排出的氧化剂的流量的1％以下。因此，难以对在气化燃烧器1中产生的火焰的火焰长度产生影响。

冷却构件30整体上呈筒状，构成为冷却液在其内部(筒壁内)循环。气化燃烧器1在高温的部分氧化部102内被使用，因此，冷却液具有如下功能：通过换热来对冷却构件30进行冷却，防止冷却构件30的破损等。如图3和图4所示，冷却构件30包括顶端部31、中间部32、33、基端部34、35、以及内部壁36。

顶端部31由具有耐热性的材料形成即可。不过，存在如下情况：由于部分氧化部102内的燃料的燃烧，在部分氧化部102内产生酸性气体(例如硫化氢、氯化氢等)。若在煤炭气化炉100的运转开始时和运转停止时部分氧化部102内的温度降低，则这样的酸性气体成为酸性液，附着于气化燃烧器1的顶端附近，导致该顶端附近腐蚀(露点腐蚀)。此外，冷却构件30在使用时受到来自部分氧化部102的热的作用而使外表面被加热成高温，且内部被冷却液冷却，因此，易于产生应力腐蚀裂纹。因此，顶端部31由例如相对于其整体质量而言的Ni的含量是40质量％以上的镍合金形成较佳。这样的镍合金的耐蚀性较高，因此，冷却构件30(顶端部31)不易发生露点腐蚀，也可抑制冷却构件30(顶端部31)的应力腐蚀裂纹。作为这样的镍合金，可列举出例如Inconel718、Alloy718等。

如图3所示，顶端部31由顶端壁31a、内侧管31b、以及外侧管31c构成。顶端壁31a是呈圆环状的平板。顶端壁31a位于与喷头20的顶端面S2大致相同的面上。内侧管31b和外侧管31c都呈圆筒状。内侧管31b的一端与顶端壁31a的内周缘一体地设置。外侧管31c的一端与顶端壁31a的外周缘一体地设置。换言之，内侧管31b和外侧管31c构成双层管，内侧管31b位于外侧管31c内。顶端壁31a封堵内侧管31b的一端和外侧管31c的一端。

内侧管31b和外侧管31c都从顶端壁31a朝向同一侧(冷却构件30的基端侧)延伸。在本实施方式中，内侧管31b的长度比外侧管31c的长度长。即，内侧管31b的另一端位于比外侧管31c的另一端靠冷却构件30的基端侧的位置。因此，在内侧管31b和外侧管31c的径向上，从外侧观察时，内侧管31b的另一端未被外侧管31c覆盖。

在内侧管31b的内周面的顶端部设置有内螺纹Fs(螺纹)。该内螺纹Fs构成为，可与设置在喷头20的外周面的外螺纹Ms螺纹结合。在本实施方式中，通过喷头20的外螺纹Ms与内侧管31b的内螺纹Fs螺纹结合，从而成为冷却构件30的顶端附近部位贯穿喷头20的状态。

如图2～图4所示，中间部32、33都呈圆筒状。如图3所示，中间部32(内侧筒状部)的一端借助焊接部W1与内侧管31b的另一端接合。中间部33(外侧筒状部)的一端借助焊接部W2与外侧管31c的另一端接合。换言之，中间部32、33构成双层管，中间部32位于中间部33内。中间部32、33作为冷却构件30的基端部的一部分发挥功能。

本实施方式中，中间部32、33的长度是相同程度。因此，与内侧管31b连接起来的中间部32的另一端位于比与外侧管31c连接起来的中间部33的另一端靠冷却构件30的基端侧的位置。即，在中间部32、33的径向上，从外侧观察时，中间部32的另一端未被中间部33覆盖。

中间部32、33由具有耐热性的材料(例如不锈钢)形成即可。作为中间部32所使用的不锈钢，也可以是例如SUS310S等。作为中间部33所使用的不锈钢，也可以是例如SUS310S等。在中间部32、33由不锈钢形成的情况下，不锈钢也可以进行固溶化处理。

如图2～图4所示，基端部34、35都呈圆筒状。基端部34、35由具有耐热性的材料(例如不锈钢)形成即可。作为基端部34所使用的不锈钢，也可以是例如SUS304等。作为基端部35所使用的不锈钢，也可以是例如SUS310S等。基端部34的一端借助焊接部W3与中间部32的另一端接合。基端部35的一端借助焊接部W2与中间部33的另一端接合。换言之，基端部34、35构成双层管，基端部34位于基端部35内。

利用焊接接合起来的内侧管31b、中间部32以及基端部34整体上构成了冷却构件30的内周壁。利用焊接接合起来的外侧管31c、中间部33以及基端部35整体上构成了冷却构件30的外周壁。

如图2～图4所示，内部壁36呈圆筒状。内部壁36位于冷却构件30的内周壁(内侧管31b、中间部32以及基端部34)与冷却构件30的外周壁(外侧管31c、中间部33以及基端部35)之间。在内部壁36设置有多个隔离件36a和多个隔离件36b。

如图3和图4所示，多个隔离件36a呈圆柱状，设置于内部壁36的顶端面。在本实施方式中，3个隔离件36a在内部壁36的周向上大致等间隔排列。多个隔离件36a在内部壁36的延伸方向上从内部壁36的顶端面朝向外侧突出。因此，多个隔离件36a位于顶端壁31a与内部壁36之间。由此，保持内部壁36离开冷却构件30的顶端壁31a的状态。

如图3和图4所示，多个隔离件36b呈四棱柱状，在内部壁36的顶端附近设置于内部壁36的外周面。在本实施方式中，3个隔离件36b在内部壁36的周向上大致等间隔地排列。多个隔离件36b在内部壁36的径向上从内部壁36的外周面朝向外侧突出。因此，多个隔离件36b位于冷却构件30的外周壁(基端部35)与内部壁36之间。由此，保持内部壁36离开冷却构件30的外周壁(基端部35)的状态。另外，通过在内部壁36的外周面设置隔离件36b，从而刚性提高，内部壁36的顶端附近难以变形，因此，还保持内部壁36离开冷却构件30的内周壁(基端部34)的状态。

如图2所示，基端部34的另一端利用焊接借助基端壁34a连接于燃料管10的外周面。基端壁34a是呈圆环状的平板，在基端壁34a的贯通孔内贯穿有燃料管10。因此，形成有由冷却构件30的外周壁、燃料管10、基端壁34a、以及喷头20围成的空间V1。在基端部34的另一端附近设置有与空间V1连通的配管34b。配管34b与氧化剂的供给源(未图示)连接。氧化剂经由配管34b向空间V1内供给，并在空间V1内朝向喷头20流通，之后从贯通孔21b排出。

如图2所示，内部壁36的另一端利用焊接连接于基端部34的外周面。即，内部壁36的另一端位于比基端部34的另一端靠喷头20侧的位置。因此，形成有由冷却构件30的内周壁、内部壁36、以及顶端壁31a围成的空间V2。在内部壁36的另一端附近设置有与空间V2连通的配管36c。配管36c与换热器(未图示)连接。

如图2所示，基端部35的另一端利用焊接连接于内部壁36的外周面。即，基端部35的另一端位于比内部壁36的另一端靠喷头20侧的位置。因此，形成有由冷却构件30的外周壁、内部壁36、以及顶端壁31a围成的空间V3。在基端部35的另一端附近设置有与空间V3连通的配管36d。配管36d与换热器(未图示)连接。

从配管36c供给到空间V2内的冷却液在空间V2内朝向喷头20流通，之后，在顶端壁31a与内部壁36的顶端之间折回而在空间V3内朝向配管36d流通。冷却液在从配管36d向冷却构件30的外部排出之后，被换热器冷却，并从换热器再次向配管36c导入。

[气化燃烧器的制造方法]

接下来，参照图5和图6对气化燃烧器1的制造方法进行说明。首先，准备冷却构件30。具体而言，如图5的(a)所示，使顶端部31的内侧管31b的另一端与中间部32的一端相对。在该状态下，将内侧管31b的另一端和中间部32的一端焊接在一起。由此，如图5的(b)所示，内侧管31b和中间部32利用焊接部W1接合。此时，内侧管31b的另一端位于比外侧管31c的另一端靠冷却构件30的基端侧的位置，因此，外侧管31c不易妨碍焊炬朝向内侧管31b的另一端与中间部32的一端之间的动作。

接着，如图5的(b)所示，使顶端部31的外侧管31c的另一端与中间部33的一端相对。在该状态下，将外侧管31c的另一端和中间部33的一端焊接在一起。由此，如图6的(a)所示，外侧管31c和中间部33利用焊接部W2接合。这样一来，形成顶端部31和中间部32、33一体化的一体化零件。接着，在中间部32、33由不锈钢形成的情况下，在利用加热炉将所获得的一体化零件加热到预定温度(例如，1000℃以上)之后骤冷，对该不锈钢进行固溶化处理。

接着，如图6的(a)所示，使中间部32的另一端与基端部34的一端相对。在该状态下，将中间部32的另一端和基端部34的一端焊接在一起。由此，如图6的(b)所示，中间部32和基端部34利用焊接部W3接合。此时，中间部32的另一端位于比中间部33的另一端靠冷却构件30的基端侧的位置，因此，中间部33不易妨碍焊炬朝向中间部32的另一端与基端部34的一端之间的动作。接着，将基端壁34a的外周缘焊接于基端部34的另一端。

接着，如图6的(b)所示，使中间部33的另一端与基端部35的一端相对。在该状态下，将中间部33的另一端和基端部35的一端焊接在一起。由此，如图3所示，中间部33和基端部35利用焊接部W4接合。

接着，将内部壁36插入冷却构件30的内周壁(内侧管31b、中间部32以及基端部34)与冷却构件30的外周壁(外侧管31c、中间部33以及基端部35)之间。接着，将内部壁36的另一端焊接于基端部34的外周面。接着，将基端部35的另一端焊接于内部壁36的外周面。通过以上步骤，冷却构件30完成。

接下来，使主体部21的设置于外周面的外螺纹Ms与内侧管31b的内周面中的设置于顶端部的内螺纹Fs螺纹结合。由此，喷头20安装于冷却构件30。

接下来，使燃料管10贯穿基端壁34a的贯通孔以及喷头20的贯通孔21a和筒孔22a。由此，燃料管10的顶端部通过间隙配合与喷头20嵌合。这样一来，燃料管10安装于喷头20。接着，将基端壁34a的贯通孔的内周面焊接于燃料管10的外周面。通过以上步骤，气化燃烧器1完成。

[作用]

在以上那样的本实施方式中，喷头20与冷却构件30之间利用螺纹(外螺纹Ms和内螺纹Fs)进行螺纹结合。因此，喷头20相对于冷却构件30的安装和拆卸极其容易。因而，通过准备供氧化剂流通的贯通孔21b的朝向不同的多种喷头20，从而不进行煤炭气化炉100的改造，仅凭更换喷头20，就能够应对燃料类型的变更。其结果，能以简易的结构应对各种燃料类型。

在本实施方式中，在内部壁36与顶端壁31a之间设置有隔离件36a，在内部壁36与基端部35之间设置有隔离件36b。因此，利用隔离件36a、36b在内部壁36与顶端壁31a和基端部35之间确保空间V2、V3。因而，冷却液易于在该空间V2、V3内顺利地流动。

在本实施方式中，燃料管10的顶端暴露于喷头20的顶端面S2。因此，即使燃料管10由于在使用时从部分氧化部102所受到的热的作用而发生热膨胀、并相对于喷头20伸展，其伸展也不会被喷头20限制。因此，能够抑制在喷头20与燃料管10之间产生不需要的应力。另外，与燃料管10以燃料管10的顶端留到喷头20内的状态安装于喷头20的情况不同，燃料不与喷头20接触而是在燃料管10内流通并向部分氧化部102内排出。因此，可抑制喷头20由于与燃料的接触而磨损的隐患。

在本实施方式中，在中间部32、33是进行了固溶化处理的不锈钢的情况下，由于中间部32、33与顶端部31之间的焊接而劣化了的不锈钢的耐腐蚀性通过固溶化处理进行恢复。因此，可进一步抑制冷却构件30的应力腐蚀裂纹。此外，中间部32、33与基端部34、35之间也利用焊接接合，因此，若基端部34、35由不锈钢形成，则基端部34、35也劣化。然而，如图2所示，气化燃烧器1隔着绝热材料105安装于部分氧化部102，绝热材料105覆盖着冷却构件30的外周面的大部分。因此，在部分氧化部102中产生的高温气体G1几乎不进入中间部32、33与基端部34、35相接合的接合部附近。

[另一实施方式]

以上，详细地说明了本公开的实施方式，也可以在本发明的主旨的范围内对上述的实施方式施加各种变形。例如，也可以是，如图7所示，燃料管10和喷头20利用螺纹(外螺纹Ms和内螺纹Fs)进行螺纹结合，喷头20和冷却构件30进行嵌合(例如间隙配合)。另外，如图8所示，也可以是，喷头20和燃料管10利用螺纹(外螺纹Ms和内螺纹Fs)进行螺纹结合，喷头20和冷却构件30利用螺纹(外螺纹Ms和内螺纹Fs)进行螺纹结合。即，可以是，喷头20与燃料管10之间和喷头20与冷却构件30之间中的至少一者利用螺纹进行螺纹结合。

如图9所示，也可以是，燃料管10的顶端未暴露于喷头20的顶端面S2。具体而言，燃料管10也可以以燃料管10的顶端留到喷头20内的状态安装于喷头20。

如图10所示，也可以在冷却构件30的顶端部31的表面配置有包覆层37。在该情况下，冷却构件30不具有中间部32、33，内侧管31b和基端部34利用焊接部W1直接接合，外侧管31c和基端部35利用焊接部W2直接接合。包覆层37覆盖着顶端部31的表面中的暴露到外部的区域、焊接部W2的外表面、基端部35的外周面中的处于顶端部31附近的区域。包覆层37也可以通过例如堆料而形成。包覆层37覆盖着焊接部W2的外表面及其附近，因此，由于焊接而耐腐蚀性劣化的区域由包覆层37保护。因此，可进一步抑制冷却构件30的应力腐蚀裂纹。

在图10的形态中，也可以是，包覆层37由相对于顶端部31的整体质量而言的Ni的含量是40质量％以上的镍合金形成。这样的镍合金的耐蚀性较高，因此，包覆层37不易发生露点腐蚀。因此，可进一步抑制冷却构件30的应力腐蚀裂纹。作为这样的镍合金，可列举出例如Inconel718、Alloy718等。

在图10的形态中，也可以是，顶端部31由铜形成，基端部34、35由不锈钢形成。在该情况下，导热系数较高但耐腐蚀性较低的铜由包覆层37覆盖。因此，可促进最易从部分氧化部102受热的顶端部31处的换热，并且能够利用包覆层37抑制顶端部31的应力腐蚀裂纹。另外，铜比不锈钢廉价，因此，可降低冷却构件30的成本。

也可以是，构成燃料管10的材料的热膨胀系数(线膨胀系数)比构成喷头20的材料的热膨胀系数(线膨胀系数)大。例如，也可以是，燃料管10由SUS310S(0℃～650℃的平均线膨胀系数是17.5×10^-6/℃)形成，喷头20由SUS430(0℃～650℃的平均线膨胀系数是12.8×10^-6/℃)形成。在该情况下，若燃料管10和喷头20由于在使用时从部分氧化部102所受到的热的作用而发生热膨胀，由于燃料管10的热膨胀系数较大，因此燃料管10与喷头20可靠地进行过盈配合。因而，可抑制氧化剂从两者的间隙流出。

在上述的实施方式中，以使用煤粉作为燃料的煤炭气化炉100为例进行了说明，但也能将本发明适用于使用除了煤粉以外的其他燃料的工厂设备的气化燃烧器1。而且，也能将本发明适用于使微粉燃料(固体燃料)、液体燃料或气体燃料燃烧的燃烧炉所使用的燃烧器。

附图标记说明

1、气化燃烧器(燃烧器)；10、燃料管；20、喷头；21b、贯通孔(流路)；30、冷却构件；31、顶端部；31a、顶端壁；31b、内侧管(内周壁)；31c、外侧管(外周壁)；32、中间部(内侧筒状部；内周壁；基端部)；33、中间部(外侧筒状部；外周壁；基端部)；34、基端部(内周壁)；35、基端部(外周壁)；36、内部壁；36a、36b、隔离件；37、包覆层；100、煤炭气化炉；Fs、内螺纹(螺纹)；Ms、外螺纹(螺纹)；S2、顶端面；W1～W4、焊接部。

Claims (13)

1.一种燃烧器，其具备：

燃料管，其构成为供微粉燃料流通；

筒状的冷却构件，该冷却构件构成为冷却液在其内部循环；以及

筒状的喷头，所述燃料管的顶端附近部位贯穿在该喷头的内部，且该喷头本身贯穿在所述冷却构件的顶端附近，

在所述喷头的筒壁内设有氧化剂的流路，该氧化剂的流路贯通所述喷头且设置成沿着所述喷头的轴向延伸，

所述喷头与所述燃料管之间、以及所述喷头与所述冷却构件之间中的至少一者利用螺纹进行螺纹结合，

所述燃料管的顶端到达所述喷头的顶端面且暴露于所述喷头的顶端面。

2.根据权利要求1所述的燃烧器，其中，

所述喷头与所述燃料管之间、以及所述喷头与所述冷却构件之间中的一者利用螺纹进行螺纹结合，

所述喷头与所述燃料管之间、以及所述喷头与所述冷却构件之间中的另一者进行嵌合。

3.根据权利要求2所述的燃烧器，其中，

所述喷头与所述燃料管之间、以及所述喷头与所述冷却构件之间中的另一者利用间隙配合嵌合成：以JIS B 0401-1：2016(ISO286-1：2010)确定的孔的公差范围为D～H中任一个且轴的公差范围成为d～h中任一个。

4.根据权利要求3所述的燃烧器，其中，

所述喷头与所述燃料管之间、以及所述喷头与所述冷却构件之间中的另一者的间隙配合的长度是1cm以上。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的燃烧器，其中，

所述冷却构件的顶端部由相对于该顶端部的整体质量而言的Ni的含量是40质量％以上的镍合金形成。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的燃烧器，其中，

所述冷却构件的顶端部利用焊接与基端部连接，

所述基端部中的靠所述顶端部侧的部分是至少进行了固溶化处理的不锈钢。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的燃烧器，其中，

所述冷却构件的顶端部利用焊接与基端部连接，

以覆盖包括所述顶端部与所述基端部相焊接的焊接部位在内的区域的方式在所述顶端部的表面配置有包覆层。

8.根据权利要求7所述的燃烧器，其中，

所述包覆层由相对于该顶端部的整体质量而言的Ni的含量是40质量％以上的镍合金形成。

9.根据权利要求8所述的燃烧器，其中，

所述顶端部由铜形成，所述基端部由不锈钢形成。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的燃烧器，其中，

所述冷却构件包括：

筒状的外周壁；

筒状的内周壁，其位于所述外周壁的内侧；

顶端壁，其将所述外周壁的顶端和所述内周壁的顶端连接起来；以及

筒状的内部壁，其以离开所述外周壁和所述内周壁的方式位于所述外周壁与所述内周壁之间，

在所述内部壁与所述顶端壁、所述外周壁或所述内周壁之间设置有隔离件。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的燃烧器，其中，

所述燃料管的热膨胀系数比所述喷头的热膨胀系数大。

12.一种燃烧器的制造方法，其中，

该燃烧器的制造方法包括如下工序：

第1工序，准备构成为供微粉燃料流通的燃料管；

第2工序，准备构成为冷却液在内部循环的筒状的冷却构件；

第3工序，准备在筒壁内设有氧化剂的流路的筒状的喷头，该氧化剂的流路贯通所述喷头且设置成沿着所述喷头的轴向延伸；以及

第4工序，将所述燃料管的顶端贯穿在所述喷头内，使得所述燃料管的顶端到达所述喷头的顶端面且暴露于所述喷头的顶端面，并且，将所述喷头贯穿在所述冷却构件的顶端附近内，

在所述第4工序中，所述喷头与所述燃料管之间、以及所述喷头与所述冷却构件之间中的至少一者利用螺纹进行螺纹结合。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，

所述冷却构件经由如下步骤获得，即：

第1辅助步骤，在该第1辅助步骤中，准备所述冷却构件的顶端部、与所述冷却构件的内周壁相对应并且由不锈钢形成的内侧筒状部、以及与所述冷却构件的外周壁相对应并且由不锈钢形成的外侧筒状部，所述冷却构件的顶端部构成为双层管的一端由顶端壁封堵、并且在另一端侧内侧管比外侧管长；

第2辅助步骤，在所述第1辅助步骤之后，在该第2辅助步骤中，将所述内侧管的另一端和所述内侧筒状部的一端焊接在一起；

第3辅助步骤，在所述第2辅助步骤之后，在该第3辅助步骤中，将所述外侧管的另一端和所述外侧筒状部的一端焊接在一起而形成一体化零件；以及

第4辅助步骤，在所述第3辅助步骤之后，在该第4辅助步骤中，(A)对所述一体化零件进行加热，从而对构成所述内侧筒状部和所述外侧筒状部的不锈钢进行固溶化处理，或者，(B)以覆盖包括所述顶端部和所述外侧筒状部相焊接的焊接部位在内的区域的方式在所述一体化零件的顶端附近形成包覆层。