CN112585400A - 燃烧器、燃烧器系统、气化复合发电设备及燃烧器的移动方法 - Google Patents

燃烧器、燃烧器系统、气化复合发电设备及燃烧器的移动方法 Download PDF

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Abstract

提供能够减少燃烧器主体插入时的燃烧器主体的顶端位置的误差位移的燃烧器。燃烧器(161)具备：燃烧器主体(162)；多个驱动缸(163)，以与燃烧器主体(162)移动的轴线方向平行的方式配置，驱动燃烧器主体(162)的移动；连接构件，连接燃烧器主体(162)和多个驱动缸(163)；嵌合构件(170)，设置于燃烧器主体(162)与连接构件之间，限制轴线(X)方向的相对移动并且容许与轴线(X)方向正交的方向的相对移动。

Description

燃烧器、燃烧器系统、气化复合发电设备及燃烧器的移动方法
技术领域
本公开涉及燃烧器、燃烧器系统、气化复合发电设备及燃烧器的移动方法。
背景技术
作为气化炉设备，已知有将煤等含碳固体燃料向气化炉内供给并使含碳固体燃料部分燃烧而气化从而生成可燃性气体的含碳燃料气化设备(煤气化设备)。
设置于气化炉的燃烧器中的将气化炉内的炉渣熔融的炉渣熔融燃烧器一般设置于在气化炉的减压器部的下部设置的燃烧室部。炉渣熔融燃烧器为具有外筒和内筒(炉渣熔融燃烧器主体)的多重管构造。在对炉渣熔融燃烧器点火而使用时，炉渣熔融燃烧器的顶端位置以使误差变少的方式配置于气化炉壁内侧的规定位置，并且向炉内侧插入的长度部分成为长尺寸。炉渣熔融燃烧器构成为，在不使用时，能够将插入于气化炉壁内侧的部分从炉外侧操作而拔出至气化炉壁附近的规定位置，以抑制由气化炉壁内的高温气氛引起的损伤。由此，向气化炉壁内侧插入的炉渣熔融燃烧器的顶端部分在炉渣熔融燃烧器的使用时向气化炉壁内侧插入而被点火，在不使用时，以退缩到气化炉壁附近的状态待机，从而抑制由气化炉壁内的热引起的损伤。
关于进行燃烧器等的拔插的拔插装置，例如报告了下述专利文献1～2那样的技术。在专利文献1中公开了以下结构：驱动用缸及活塞杆由拔插装置支承金属器具及固定金属器具支承，拔插装置支承金属器具经由外筒而连接于切断阀。在专利文献2中公开了以下构造：利用向传递构件嵌合的保持部使已有管的轴心和退缩装置的轴心一致。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭62-225809号公报
专利文献2：日本专利第3410979号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在此，在将炉渣熔融燃烧器的燃烧器主体通过拔插装置而向气化炉壁内侧拔插移动时，在拔插装置中的驱动缸的推力方向相对于燃烧器主体的拔插移动的长轴方向不一致的情况下，在拔插装置与燃烧器主体的各连接部产生基于弯曲力矩的应力，在拔插装置与燃烧器主体的各连接部产生负荷。另外，在设置多个驱动缸而将燃烧器主体拔插移动时，存在以下的可能性：相互不同步，驱动缸的推力方向向相对于燃烧器主体拔插移动的长轴方向交叉的方向偏角(松动)，从而燃烧器主体的拔插移动不顺畅地进行。
另外，即使根据驱动缸的推力方向与燃烧器主体的拔插移动的长轴方向的不一致而产生的偏角是小的偏角，在如炉渣熔融燃烧器那样是将燃烧器主体的顶端插入的长度为长尺寸的燃烧器的情况下，燃烧器主体的顶端位置的误差位移也会变大，因此需要提高燃烧器主体插入时的位置管理精度，管理变难。因此，在燃烧器主体的顶端的插入时的位置是无法朝向目标的规定位置喷出燃料的位置的情况下，使用炉渣熔融燃烧器时的将炉渣熔融的效果不充分地发挥，气化炉的性能可能会下降。
这样，需要设法避免在使将燃烧器的顶端插入的长度成为长尺寸的燃烧器主体的顶端拔插移动时在燃烧器主体产生弯曲力矩或者燃烧器主体向相对于成为拔插移动方向的长轴方向交叉的方向偏角。
本公开鉴于这样的情况而完成，目的在于提供能够减少燃烧器主体插入时的燃烧器主体的顶端位置的误差位移的燃烧器、具备该燃烧器的燃烧器系统及气化复合发电设备，以及燃烧器的移动方法。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本公开采用以下的手段。
本公开的燃烧器具备：燃烧器主体；多个驱动缸，以与所述燃烧器主体移动的轴线方向平行的方式配置，驱动该燃烧器主体的移动；连接构件，连接所述燃烧器主体和多个所述驱动缸；及嵌合构件，设置于所述燃烧器主体与所述连接构件之间，限制所述轴线方向的相对移动并且容许与该轴线方向正交的方向的相对移动。
在本公开的燃烧器中，能够实现燃烧器主体向轴线方向的移动。以与燃烧器主体的顶端的移动方向即轴线方向平行的方式配置且驱动该燃烧器主体的移动的多个驱动缸通过连接构件(支撑部)而与燃烧器主体连接。并且，在燃烧器主体与连接构件之间设置有限制轴线方向的相对移动并且容许与该轴线方向正交的方向的相对移动的嵌合构件(键)。通过嵌合构件限制燃烧器主体的轴线方向的相对移动，产生多个驱动缸的推力的推力方向与燃烧器主体的轴线方向一致，因此能够将多个驱动缸的推力顺畅地向燃烧器主体传递。另外，嵌合构件容许与燃烧器主体的轴线方向正交的方向的相对移动。因而，即使产生了组装误差等，也能够抑制轴线方向与驱动缸的推力方向之差即偏角的产生。例如，在如炉渣熔融燃烧器那样将燃烧器主体的顶端插入的长度是长尺寸的燃烧器的情况下，有时，因变更使用时和不使用时的燃烧器主体的顶端位置等的理由而将从气化炉壁内侧向气化炉壁附近拔出后的燃烧器主体的顶端再次向气化炉壁内侧插入。能够极力减少此时的从燃烧器主体的轴线方向(燃烧器主体向炉内的拔插移动方向)起的驱动缸的推力方向的偏角(例如，松动)。由此，能够减少燃烧器主体插入时的顶端位置的误差位移。因此，容易从燃烧器主体的顶端朝向目标的位置喷出燃料，能够将炉渣适宜地熔融。
在上述燃烧器中，优选的是，还具备：燃烧器主体侧槽，形成于所述燃烧器主体的外周侧面；及连接构件侧槽，在所述连接构件中的与所述燃烧器主体的所述外周侧面对向的面上形成于与所述燃烧器主体侧槽对向的位置，所述嵌合构件嵌合固定于所述燃烧器主体侧槽及所述连接构件侧槽。
这样，采用了以下的键构造：通过将嵌合构件嵌合固定于燃烧器主体的燃烧器主体侧槽及连接构件的连接构件侧槽，互相对向的侧面由凹部形成并且将嵌合构件形成为向凹部嵌入的凸部。由此，能够以简易的构造将多个驱动缸的推力更顺畅地向燃烧器主体传递。
在上述燃烧器中，优选的是，具备使连接于多个所述驱动缸的所述连接构件向所述轴线方向移动的1个电动机。
在本公开的燃烧器中，由于使多个驱动缸通过1个电动机而移动并且通过1个电动机而停止，所以能够使多个驱动缸同步而一并驱动，使连接于多个驱动缸的连接构件的轴线方向的移动可靠地停止。
在上述燃烧器中，优选的是，在多个所述驱动缸的每一个设置有限位开关，该限位开关检测各所述驱动缸向轴线方向的位移，并且通过被按下而发送与多个所述驱动缸的停止相关的停止信号，所述电动机基于所述限位开关的输出而使多个所述驱动缸的移动停止。
通过在多个驱动缸的各自设置检测多个驱动缸的轴线方向的位移并停止驱动缸的移动的限位开关，能够使多个驱动缸同步而同时停止。由此，能够使燃烧器主体向轴线方向的移动高精度地停止。限位开关的控制例如能够设为通过跟随驱动缸的轴线方向的移动而移动的撞击器来进行的结构。
本公开提供一种燃烧器系统，具备上述的燃烧器和控制多个所述驱动缸的所述轴线方向的移动的控制部。
本公开的燃烧器系统具备以下的燃烧器：燃烧器主体和多个驱动缸由连接构件连接，在燃烧器主体与连接构件之间设置有限制轴线方向的相对移动并且容许与该轴线方向正交的方向的相对移动的嵌合构件(键)。因此，即使例如因变更使用时和不使用时的燃烧器主体的顶端位置等理由而进行了将从气化炉壁内侧向气化炉壁附近拔出后的燃烧器主体的顶端再次向气化炉壁内侧插入的控制，也能够极力减少从燃烧器主体的轴线方向(燃烧器主体向炉内的拔插移动方向)起的驱动缸的推力方向的偏角(例如，松动)。由此，能够减少燃烧器主体插入时的顶端位置的误差位移。因此，容易从燃烧器主体的顶端朝向目标的位置喷出燃料，能够将炉渣适宜地熔融。
本公开提供一种气化复合发电设备，具备：气化炉，使含有碳的含碳固体燃料部分燃烧而气化；上述的燃烧器，设置于该气化炉；燃气涡轮，通过使在所述气化炉中生成的生成气体的至少一部分燃烧而旋转驱动；蒸汽涡轮，通过在排热回收锅炉中生成的蒸汽而旋转驱动，该排热回收锅炉导入从所述燃气涡轮排出后的涡轮废气；及发电机，与所述燃气涡轮及/或所述蒸汽涡轮旋转连结。
若是本公开的气化复合发电设备，则由于具备上述的燃烧器，所以能够从燃烧器的顶端向规定的目标位置喷出燃料，将炉渣适宜地熔融。由此，成为可靠性高的气化复合发电设备。
本公开提供一种燃烧器的移动方法，所述燃烧器具备：燃烧器主体；多个驱动缸，以与所述燃烧器主体移动的轴线方向平行的方式配置，驱动该燃烧器主体的移动；连接构件，连接所述燃烧器主体和多个所述驱动缸；及嵌合构件，设置于所述燃烧器主体与所述连接构件之间，限制所述轴线方向的相对移动并且容许与该轴线方向正交的方向的相对移动，其中，所述移动方法包括移动工序，该移动工序通过使多个所述驱动缸在多个所述驱动缸的轴线方向上移动而使所述燃烧器主体在所述燃烧器主体的所述轴线方向上移动。
在本公开的燃烧器的移动方法中，使用以与燃烧器主体的顶端的移动方向即轴线方向平行的方式配置且驱动该燃烧器主体的移动的多个驱动缸通过连接构件(支撑部)而与燃烧器主体连接的燃烧器。并且，在该燃烧器中，在燃烧器主体与连接构件之间设置有限制轴线方向的相对移动并且容许与该轴线方向正交的方向的相对移动的嵌合构件(键)。通过嵌合构件限制燃烧器主体的轴线方向的相对移动，通过多个驱动缸的推力而产生的移动方向与燃烧器主体的轴线方向一致，因此能够在移动工序中将多个驱动缸的推力顺畅地向燃烧器主体传递。另外，由于嵌合构件容许与燃烧器主体的轴线方向正交的方向的相对移动，所以即使产生了组装误差等，也能够抑制轴线方向与驱动缸的推力方向之差即偏角。例如，在如炉渣熔融燃烧器那样将燃烧器主体的顶端插入的长度是长尺寸的燃烧器的情况下，能够极力减少因变更使用时和不使用时的燃烧器主体的顶端位置等理由而将从气化炉壁内侧向气化炉壁附近拔出后的燃烧器主体的顶端再次向气化炉壁内侧插入时的从燃烧器主体的轴线方向(燃烧器主体向炉内的拔插移动方向)起的驱动缸的推力方向的偏角(例如，松动)。由此，能够减少燃烧器主体插入时的顶端位置的误差位移。因此，容易从燃烧器主体的顶端朝向目标的位置喷出燃料，能够将炉渣适宜地熔融。
发明效果
根据本公开的燃烧器，能够极力减少从燃烧器主体的拔插移动的轴线方向起的驱动缸的推力方向的偏角。因而，能够减少燃烧器主体插入时的顶端位置的误差位移。
附图说明
图1是示出本公开的一实施方式的煤气化复合发电设备的概略结构图。
图2是示出了图1的气化炉设备的概略结构图。
图3是示出本公开的一实施方式的燃烧器的结构的俯视图。
图4A是示出嵌合构件向燃烧器主体与连接构件之间嵌合的意象的立体图。
图4B是示出图3的嵌合构件附近的结构的纵剖视图。
图5是示出本公开的一实施方式的燃烧器中的滚珠丝杠驱动部附近的结构的立体图。
图6是示出图3的驱动缸及杆部的结构的概略俯视剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的燃烧器、燃烧器系统、气化复合发电设备及燃烧器的移动方法的一实施方式进行说明。需要说明的是，在本实施方式中，上方表示铅垂方向的上方向，下方表示铅垂方向的下方向。
〔煤气化复合发电设备(气化复合发电设备)〕
以下，使用附图对本公开的一实施方式的燃烧器进行说明。
图1是应用了本实施方式的燃烧器的煤气化复合发电设备的概略结构图。
应用本实施方式的气化炉设备14的煤气化复合发电设备(IGCC：Integrated CoalGasification Combined Cycle；整体煤气化联合循环)10使用空气作为主要的氧化剂，在气化炉设备14中，采用从燃料生成可燃性气体(生成气体)的空气燃烧方式。并且，煤气化复合发电设备10将在气化炉设备14中生成的生成气体在气体精炼设备16中精炼而设为燃料气体后，向燃气涡轮17供给而进行发电。即，本实施方式的煤气化复合发电设备10为空气燃烧方式(空气吹送)的发电设备。作为向气化炉设备14供给的燃料，例如使用煤等含碳固体燃料。
如图1所示，煤气化复合发电设备(气化复合发电设备)10具备供煤设备11、气化炉设备14、煤焦回收设备15、气体精炼设备16、燃气涡轮17、蒸汽涡轮18、发电机19及排热回收锅炉(HRSG：Heat Recovery Steam Generator；余热回收蒸汽发生器)20。
供煤设备11被供给作为含碳固体燃料的煤作为原煤，通过将煤利用磨煤机(图示省略)等粉碎而制造粉碎成细的颗粒状的粉煤。由供煤设备11制造出的粉煤在供煤线11a出口由从后述的空气分离设备42供给的作为运送用惰性气体的氮气加压，朝向气化炉设备14供给。惰性气体是氧含有率为约5体积％以下的不活性气体，氮气、二氧化碳气体、氩气等是代表例，但未必限制为约5体积％以下。
气化炉设备14被供给由供煤设备11制造出的粉煤，并且以再利用为目的而被供给由煤焦回收设备15回收到的煤焦(煤的未反应部分和灰分)。
在气化炉设备14连接有来自燃气涡轮17(压缩机61)的压缩空气供给线41，由燃气涡轮17压缩后的压缩空气的一部分能够由升压机68升压为规定压力并向气化炉设备14供给。空气分离设备42从大气中的空气分离生成氮和氧，空气分离设备42和气化炉设备14由第1氮供给线43连接。并且，在该第1氮供给线43上连接有来自供煤设备11的供煤线11a。从第1氮供给线43分支的第2氮供给线45也连接于气化炉设备14，在该第2氮供给线45上连接有来自煤焦回收设备15的煤焦返回线46。而且，空气分离设备42通过氧供给线47而与压缩空气供给线41连接。并且，由空气分离设备42分离出的氮通过在第1氮供给线43及第2氮供给线45中流通而作为煤、煤焦的运送用气体利用。由空气分离设备42分离出的氧通过在氧供给线47及压缩空气供给线41中流通而在气化炉设备14中作为氧化剂利用。
气化炉设备14例如具备2级喷流床形式的气化炉101(参照图2)。气化炉设备14通过使供给到内部的煤(粉煤)及煤焦利用氧化剂(空气、氧)部分燃烧而使其气化，设为生成气体。需要说明的是，气化炉设备14设置有除去混入到粉煤的异物(炉渣)的异物除去设备48。并且，在该气化炉设备14上连接有朝向煤焦回收设备15供给生成气体的生成气体线49，包含煤焦的生成气体能够排出。在该情况下，也可以如图2所示，通过在生成气体线49设置合成气体冷却器102(气体冷却器)，将生成气体冷却至规定温度后向煤焦回收设备15供给。
煤焦回收设备15具备集尘设备51和供给料斗52。在该情况下，集尘设备51由1个或多个旋风器、多孔过滤器构成，能够将在气化炉设备14中生成的生成气体中含有的煤焦分离。并且，煤焦被分离后的生成气体通过气体排出线53而向气体精炼设备16输送。供给料斗52积存由集尘设备51从生成气体分离出的煤焦。需要说明的是，也可以构成为在集尘设备51与供给料斗52之间配置斗仓且对该斗仓连接多个供给料斗52。并且，来自供给料斗52的煤焦返回线46连接于第2氮供给线45。
气体精炼设备16通过对由煤焦回收设备15分离煤焦后的生成气体去除硫化合物、氮化合物等杂质而进行气体精炼。并且，气体精炼设备16对生成气体进行精炼而制造燃料气体，将其向燃气涡轮17供给。需要说明的是，在煤焦被分离后的生成气体中还包括硫分(H2S等)，因此，在该气体精炼设备16中，利用胺吸收液等将硫分除去回收并有效利用。
燃气涡轮17具备压缩机61、燃烧器62、涡轮63，压缩机61和涡轮63由旋转轴64连结。在燃烧器62上连接有来自压缩机61的压缩空气供给线65，并且连接有来自气体精炼设备16的燃料气体供给线66，另外，连接有朝向涡轮63延伸的燃烧气体供给线67。燃气涡轮17设置有从压缩机61向气化炉设备14延伸的压缩空气供给线41，在中途部设置有升压机68。因此，在燃烧器62中，通过将从压缩机61供给的压缩空气的一部分和从气体精炼设备16供给的燃料气体的至少一部分混合并使其燃烧而产生燃烧气体，将产生的燃烧气体朝向涡轮63供给。并且，涡轮63通过利用供给的燃烧气体使旋转轴64旋转驱动而使发电机19旋转驱动。
蒸汽涡轮18具备连结于燃气涡轮17的旋转轴64的涡轮69，发电机19连结于该旋转轴64的基端部。排热回收锅炉20连接有来自燃气涡轮17(涡轮63)的废气线70，通过在向排热回收锅炉20的给水与涡轮63的废气之间进行热交换而生成蒸汽。并且，在排热回收锅炉20与蒸汽涡轮18的涡轮69之间设置有蒸汽供给线71并且设置有蒸汽回收线72，在蒸汽回收线72设置有凝汽器73。在排热回收锅炉20中生成的蒸汽中，也可以包括在气化炉101的合成气体冷却器102中与生成气体热交换而生成的蒸汽。因此，在蒸汽涡轮18中，通过从排热回收锅炉20供给的蒸汽而涡轮69旋转驱动，通过使旋转轴64旋转而使发电机19旋转驱动。
并且，在从排热回收锅炉20的出口到烟筒75之间具备气体净化设备74。
在此，对本实施方式的煤气化复合发电设备10的工作进行说明。
在本实施方式的煤气化复合发电设备10中，若向供煤设备11供给原煤(煤)，则煤通过在供煤设备11中被粉碎成细的颗粒状而成为粉煤。由供煤设备11制造出的粉煤通过从空气分离设备42供给的氮而在第1氮供给线43中流通并向气化炉设备14供给。另外，由后述的煤焦回收设备15回收到的煤焦通过从空气分离设备42供给的氮而在第2氮供给线45中流通并向气化炉设备14供给。而且，从后述的燃气涡轮17抽取到的压缩空气由升压机68升压后，与从空气分离设备42供给的氧一起通过压缩空气供给线41而向气化炉设备14供给。
在气化炉设备14中，供给的粉煤及煤焦通过压缩空气(氧)而燃烧，通过粉煤及煤焦气化而生成生成气体。并且，该生成气体从气化炉设备14通过生成气体线49而排出，向煤焦回收设备15输送。
在该煤焦回收设备15中，生成气体首先向集尘设备51供给，由此，生成气体中含有的微粒的煤焦被分离。然后，煤焦被分离后的生成气体通过气体排出线53而向气体精炼设备16输送。另一方面，从生成气体分离出的微粒的煤焦向供给料斗52堆积，通过煤焦返回线46而返回气化炉设备14并被再循环。
由煤焦回收设备15分离煤焦后的生成气体在气体精炼设备16中被去除硫化合物、氮化合物等杂质而被气体精炼，制造燃料气体。压缩机61生成压缩空气并向燃烧器62供给。该燃烧器62通过将从压缩机61供给的压缩空气和从气体精炼设备16供给的燃料气体混合、燃烧而生成燃烧气体。通过利用该燃烧气体对涡轮63进行旋转驱动，经由旋转轴64而对压缩机61及发电机19进行旋转驱动。这样，燃气涡轮17能够进行发电。
并且，排热回收锅炉20通过利用从燃气涡轮17中的涡轮63排出的废气和向排热回收锅炉20的给水进行热交换而生成蒸汽，将该生成的蒸汽向蒸汽涡轮18供给。在蒸汽涡轮18中，通过利用从排热回收锅炉20供给的蒸汽对涡轮69进行旋转驱动，能够经由旋转轴64而对发电机19进行旋转驱动，进行发电。需要说明的是，燃气涡轮17和蒸汽涡轮18也可以不作为同一轴而对1个发电机19进行旋转驱动，也可以作为分别的轴而对多个发电机进行旋转驱动。
之后，在气体净化设备74中，从排热回收锅炉20排出后的废气的有害物质被除去，净化后的废气从烟筒75向大气放出。
接着，参照图1及图2，对上述的煤气化复合发电设备10中的气化炉设备14进行详细说明。图2是示出了图1的气化炉设备的概略结构图。
如图2所示，气化炉设备14具备气化炉101和合成气体冷却器102。
气化炉101在铅垂方向上延伸形成，向铅垂方向的下方侧供给粉煤及氧，部分燃烧而气化后的生成气体从铅垂方向的下方侧朝向上方侧流通。气化炉101具有压力容器110和设置于压力容器110的内部的气化炉壁(炉壁)111。并且，气化炉101在压力容器110与气化炉壁111之间的空间形成有环形部115。气化炉101在气化炉壁111的内部的空间中从铅垂方向的下方侧(也就是说，生成气体的流通方向的上游侧)起依次形成有燃烧室部116、扩散器部117、减压器部118。
压力容器110形成为内部成为中空空间的筒形状，在上端部形成有气体排出口121，另一方面，在下端部(底部)形成有炉渣斗122。气化炉壁111形成为内部成为中空空间的筒形状，以其壁面与压力容器110的内表面对向的方式设置。在本实施方式中，压力容器110例如是圆筒形状，气化炉壁111的扩散器部117也例如形成为圆筒形状。并且，气化炉壁111通过未图示的支承构件而连结于压力容器110内表面。
气化炉壁111将压力容器110的内部分离成内部空间144和外部空间146。虽然后述，但气化炉壁111的横截面形状被设为在燃烧室部116与减压器部118之间的扩散器部117处变化的形状。气化炉壁111的成为铅垂上方侧的其上端部连接于压力容器110的气体排出口121，成为铅垂下方侧的其下端部以与压力容器110的底部隔开间隙的方式设置。并且，在形成于压力容器110的底部的炉渣斗122中积存有积存水，通过气化炉壁111的下端部向积存水浸入而将气化炉壁111的内外密封。在气化炉壁111插入有各种燃烧器，在内部空间144配置有合成气体冷却器102。关于气化炉壁111的构造后述。
环形部115是形成于压力容器110的内侧和气化炉壁111的外侧之间的空间，也就是外部空间146，例如，由空气分离设备42分离出的不活性气体即氮通过未图示的氮供给线而向环形部115供给。因而，环形部115成为充满氮的空间。需要说明的是，在该环形部115的铅垂方向的上部附近设置有用于使气化炉101内成为均压的未图示的炉内均压管。炉内均压管以将气化炉壁111的内外连通的方式设置，以使气化炉壁111的内部(燃烧室部116、扩散器部117及减压器部118)与外部(环形部115)的压力差成为规定压力以内的方式设为大致均压。
燃烧室部116为使粉煤及煤焦和空气部分燃烧的空间。在本实施方式中，在燃烧室部116中的气化炉壁111配置有由从炉内上方侧起依次设置的例如多个煤焦燃烧器125、多个燃烧室系粉煤燃烧器(燃烧器)126、多个炉渣熔融燃烧器128、点火枪129及轻油燃烧器130构成的燃烧装置。炉渣熔融燃烧器128用于将生成的固化炉渣熔融。炉渣熔融燃烧器128的顶端朝向炉内中央附近插入了1m～1.5m左右，成为了插入的顶端的部分的长度为长尺寸的构造。点火枪129及轻油燃烧器130在气化炉101的起动中使用。在燃烧室部116中将粉煤及煤焦的一部分燃烧后的高温的燃烧气体通过扩散器部117而向减压器部118流入。
减压器部118为以下空间：维持为气化反应所需的高温状态，向来自燃烧室部116的燃烧气体供给粉煤并使其部分氧化燃烧，将粉煤向挥发成分(一氧化碳、氢、低级烃等)分解而气化从而生成生成气体，在减压器部118中的气化炉壁111配置有由多个减压器系粉煤燃烧器(燃烧器)127构成的燃烧装置。
合成气体冷却器102设置于气化炉壁111的内部，并且设置于减压器部118的燃烧器127的铅垂方向的上方侧。合成气体冷却器102是热交换器，从气化炉壁111的铅垂方向的下方侧(生成气体的流通方向的上游侧)起依次配置有蒸发器(蒸发设备)131、过热器(过热设备)132、省煤器(省煤设备)134。这些合成气体冷却器102通过与在减压器部118中生成的生成气体进行热交换而冷却生成气体。蒸发器(蒸发设备)131、过热器(过热设备)132、省煤器(省煤设备)134并不限定图中记载的该数量。
在此，对上述的气化炉设备14的动作进行说明。
在气化炉设备14的气化炉101中，由减压器部118的燃烧器127投入氮和粉煤并点火，并且由燃烧室部116的煤焦燃烧器125及燃烧器126投入粉煤及煤焦和压缩空气(氧)并点火。于是，在燃烧室部116中，通过粉煤和煤焦的燃烧而产生高温燃烧气体。另外，在燃烧室部116中，通过粉煤和煤焦的燃烧而在高温气体中生成熔融炉渣，该熔融炉渣向气化炉壁111附着，并且向炉底落下，最终向炉渣斗122内的积存水排出。并且，在燃烧室部116中产生的高温燃烧气体通过扩散器部117而向减压器部118上升。在该减压器部118中，维持为气化反应所需的高温状态，粉煤与高温燃烧气体混合，在高温的还原气氛下使粉煤部分氧化燃烧而进行气化反应，生成生成气体。气化后的生成气体从铅垂方向的下方侧朝向上方侧流通。
接着，示出图3而对本实施方式的燃烧器进行说明。本实施方式的燃烧器例如应用于图2的炉渣熔融燃烧器128。
图3是示出本实施方式的燃烧器的结构的俯视图。在图3中，纸面右方向表示炉外侧，纸面左方向表示炉内侧。本实施方式的燃烧器161具备燃烧器主体(内筒)162和以与成为燃烧器主体162的顶端部的移动方向的轴线X方向平行的方式配置且驱动燃烧器主体162的移动的多个(在本实施方式中，以隔着燃烧器主体162的方式从燃烧器主体162的轴线X向水平左右方向设置2台)驱动缸163。燃烧器主体162的炉内侧的部分的外周经由凸缘部186而由外筒164覆盖。
2台驱动缸163为中空构造，分别在内部以能够滑动的方式插入有杆部165。各杆部165的炉外侧端部比驱动缸163的炉外侧端部突出，通过对后述的连接构件166连接连杆销167而被固定成能够以连杆销167为中心进行转动。各驱动缸163的炉内侧端部连接于滚珠丝杠驱动部168。
在驱动缸163的各自，检测各驱动缸163的从轴线X方向向交叉的方向的位移并控制各驱动缸163的停止(通过被按下而发送与各驱动缸163的停止相关的停止信号)的限位开关169设置于轴线X方向的不同的位置(在本实施方式中是在各驱动缸163的炉内侧及炉外侧隔开了规定的间隔的2处，即相对于燃烧器161设置有合计4处)。在本实施方式中，构成为基于4处限位开关169的任一者的输出而一并停止2台驱动缸163的移动。
燃烧器主体162和2台驱动缸163在炉外侧由连接构件(支撑部)166连接。在燃烧器主体162与连接构件166之间设置有限制燃烧器主体162的轴线X方向的相对移动并且容许与轴线X方向交叉的铅垂方向的相对移动的嵌合构件(键)170。在本实施方式中，嵌合构件170相对于燃烧器主体162的轴线X在水平左右两方向设置有2个。嵌合构件170的材质例如是机械构造用碳钢(S25C)等。
接着，示出图4A及图4B，对本实施方式中的嵌合构件向燃烧器主体与连接构件之间嵌合的结构更详细地说明。
图4A是示出嵌合构件向燃烧器主体与连接构件之间嵌合的意象的立体图。图4B是示出图3的嵌合构件附近的结构的纵剖视图。需要说明的是，关于图4A及图4B中的与图3相同的结构，标注与图3相同的标号，省略其详细的说明。
如图4A所示，嵌合构件170为长方体状的板状构件。在燃烧器主体162的外周侧两面形成有燃烧器主体侧槽171，在连接构件166中的与燃烧器主体162的外周侧面对向的面上，在与燃烧器主体侧槽171对向的位置形成有连接构件侧槽172。燃烧器主体侧槽171的开口及连接构件侧槽172的开口的形状与嵌合构件170的形状对应，因此为长方形，贯通至连接构件166的底部(下表面)。嵌合构件170以两侧部从铅垂上下方向插入到燃烧器主体侧槽171及连接构件侧槽172的状态嵌合于燃烧器主体侧槽171及连接构件侧槽172，以不会脱落的方式由燃烧器主体侧槽171或连接构件侧槽172固定。
如图4B所示，连接构件166例如为横H字形状的一体的构件，在左右分别延伸有2个端部185。在连接构件166的中心部形成有圆形状的开口部173。在开口部173插入有燃烧器主体162，在燃烧器主体162的左右两侧从铅垂上下方向插入并嵌合固定有2个嵌合构件170。在连接构件166的端部185的4处形成有用于将连杆销167(参照图3)插入的销孔174，在连接构件166的左右两侧，上述的驱动缸163的杆部165以能够进行向长轴方向的直线移动的方式由连杆销167固定。通过固定成能够以连杆销167为中心进行转动，不会妨碍在燃烧器主体162和连接构件166的轴线X方向上容许铅垂方向的相对移动。
接着，示出图5，对本实施方式中的燃烧器的移动机构更详细地说明。
图5是示出本实施方式的燃烧器中的滚珠丝杠驱动部附近的结构的立体图。图5中的旋转箭头表示各驱动轴的旋转方向，图5中的直线箭头表示燃烧器的拔出移动方向(炉外方向)。
如图5所示，各滚珠丝杠驱动部168经由连接于铅垂下方的驱动轴175而连接于齿轮箱176，经由相对于各齿轮箱176在水平方向上连接的驱动轴177而向齿轮箱178汇合。在齿轮箱178，在炉内侧经由驱动轴179而连接有1个(带制动器)电动机180。这样，齿轮箱178及电动机180配置于燃烧器161的下方。驱动缸163、齿轮箱178及电动机180固定于未图示的架台，燃烧器161的外筒164设置于架台上。
电动机180构成为，使收纳于各驱动缸163内的杆部165(参照图3)向轴线X方向移动，并且基于上述的限位开关169的输出而停止驱动缸163。电动机180的旋转从齿轮箱178经由驱动轴177、齿轮箱176、驱动轴175而向各滚珠丝杠驱动部168传递使同步一致的旋转驱动力。经由同步后的各滚珠丝杠驱动部168，各驱动缸163使同步一致而被直行驱动从而产生推力，移动连接构件166。
接着，示出图6，对本实施方式的驱动缸及杆部的结构更详细地说明。
图6是示出图3的驱动缸及杆部的概略俯视剖视图。需要说明的是，关于图6中的与图3相同的结构，标注与图3相同的标号，省略其详细的说明。图6中的双箭头表示撞击器的移动方向，旋转箭头表示滚珠丝杠的旋转方向。
如图6所示，杆部165的炉内侧例如为中空的构造，在内部插入有滚珠丝杠181。该滚珠丝杠181由形成于杆部165的炉内侧端部的内周面的螺母182保持为能够旋转。在杆部165的外周面连接有跟随驱动缸163的轴线X方向的移动而在驱动缸163的外侧移动的撞击器183。撞击器183针对各驱动缸163设置有1个。撞击器183通过与杆部165一起移动而进行直行移动的杆部165的位置管理。通过撞击器183移动而相对于限位开关169接近远离来控制限位开关169的接通/断开。
滚珠丝杠181的炉内侧连接于齿轮184，来自图5的电动机180的旋转驱动力由齿轮184向滚珠丝杠181传递。具体而言，若图5的电动机180旋转，则其旋转驱动力由齿轮184向滚珠丝杠181传递，螺母182及杆部165直线移动而杆部165的顶端相对于驱动缸163伸缩。这样，滚珠丝杠181及螺母182的旋转力被变换为杆部165的直线运动。
〔燃烧器系统〕
接着，对本实施方式的燃烧器系统进行说明。
需要说明的是，以下，作为燃烧器系统，以具备控制图3所示的燃烧器161的控制部的燃烧器系统为一例来进行说明，但不限定于此。
本实施方式的燃烧器系统具备上述的燃烧器161和控制多个驱动缸163的轴线X方向的移动的控制部187。控制部187例如由CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)及计算机能够读取的存储介质等构成。并且，用于实现各种功能的一系列处理作为一例而以程序的形式存储于存储介质等，通过CPU将该程序向RAM等读出并执行信息的加工·运算处理而实现各种功能。需要说明的是，程序也可以应用预先安装于ROM或其他存储介质的的形态、以存储于计算机能够读取的存储介质的状态提供的形态、经由有线或无线的通信单元而分发的形态等。计算机能够读取的存储介质是磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。
在上述燃烧器系统中，在例如因燃烧器的不使用等理由而将燃烧器主体162的顶端从气化炉壁111内侧拔出移动的情况下，通过控制部187，使驱动缸163沿着驱动缸163的轴线X方向朝向气化炉壁111附近移动。由此，驱动缸163的推力经由连接构件166而向燃烧器主体162传递，燃烧器主体162的顶端向从气化炉壁111内侧向气化炉壁111附近沿着轴线X被拔出的方向移动。
另一方面，在因燃烧器的使用时等理由而将燃烧器主体162的顶端向气化炉壁111内侧插入的情况下，通过控制部187，使驱动缸163沿着驱动缸163的轴线X方向朝向气化炉壁111内侧移动。由此，驱动缸163的推力经由连接构件166而向燃烧器主体162传递，燃烧器主体162的顶端向从气化炉壁111附近向气化炉壁111内侧沿着轴线X被插入的方向移动。
〔燃烧器的移动方法〕
接着，对本实施方式的燃烧器的移动方法进行说明。
需要说明的是，以下，以使用图3所示的燃烧器161来进行燃烧器161的移动的情况为一例进行说明，但不限定于此。
(移动工序)
在移动工序中，通过使多个驱动缸163在驱动缸163的轴线X方向上移动，使燃烧器主体162沿着燃烧器主体162的轴线X方向移动。
例如，在因不使用时等理由而将燃烧器主体162的顶端从气化炉壁111内侧向气化炉壁111附近拔出的情况下，使驱动缸163沿着驱动缸163的轴线X方向朝向炉外侧移动。由此，驱动缸163的推力经由连接构件166而向燃烧器主体162传递，燃烧器主体162向从炉内向炉外侧沿着轴线X被拔出的方向上移动。
另一方面，在因使用等理由而将燃烧器主体162的顶端向气化炉壁111内侧插入的情况下，使驱动缸163沿着驱动缸163的轴线X方向朝向气化炉壁111内侧移动。由此，驱动缸163的推力经由连接构件166而向燃烧器主体162传递，燃烧器主体162的顶端向从气化炉壁111附近向气化炉壁111内侧沿着轴线X被插入的方向移动。
通过以上说明的结构，根据本实施方式，起到以下的作用效果。
在本实施方式的燃烧器161中，以与燃烧器主体162的顶端部的移动方向即轴线X方向平行的方式配置且驱动燃烧器主体162的移动的多个驱动缸163通过连接构件(支撑部)166而与燃烧器主体162连接。并且，在燃烧器主体162与连接构件166之间设置有限制轴线X方向的相对移动并且容许与该轴线X方向交叉的正交方向的相对移动的嵌合构件(键)170。通过嵌合构件170限制燃烧器主体162的轴线X方向的相对移动，产生多个驱动缸163的推力的推力方向与燃烧器161的轴线X方向一致，因此能够将多个驱动缸163的推力顺畅地向燃烧器主体162传递。另外，嵌合构件170容许与燃烧器主体162的轴线X方向交叉的正交方向的相对移动。因而，即使产生了组装误差等，也能够抑制轴线X方向与驱动缸163的推力方向之差即偏角的产生。例如，在如炉渣熔融燃烧器那样将燃烧器主体162的顶端插入的长度是长尺寸的燃烧器161的情况下，能够极力减少因变更使用时和不使用时的燃烧器主体162的顶端位置等理由而将从气化炉壁111内侧向气化炉壁111附近拔出后的燃烧器主体162的顶端再次向气化炉壁111内侧插入时的从燃烧器主体162的轴线X方向(燃烧器主体162向炉内的拔插移动方向)起的驱动缸163的推力方向的偏角(例如，松动)。由此，能够减少燃烧器主体162插入时的顶端位置的误差位移。因此，容易从燃烧器主体162的顶端朝向目标的位置喷出燃料，能够将炉渣适宜地熔融。
采用了以下的键构造：通过将嵌合构件170向燃烧器主体162的燃烧器主体侧槽171及连接构件166的连接构件侧槽172嵌合固定，互相对向的侧面由凹部形成并且将嵌合构件170形成为向凹部嵌入的凸部。由此，能够以简易的构造将多个驱动缸163的推力更顺畅地向燃烧器主体162传递。
在本实施方式的燃烧器161中，由于使连接于多个驱动缸163的连接构件166通过1个电动机180而移动并且通过1个电动机180而停止，所以能够使多个驱动缸163同步而一并驱动，使连接于多个驱动缸163的连接构件166的轴线X方向的移动可靠地停止。
通过在多个驱动缸163的各自设置检测多个驱动缸163的轴线X方向的位移并使驱动缸163的移动停止的限位开关169，能够使多个驱动缸163同步而同时停止。由此，能够使燃烧器主体162高精度地停止。限位开关169的控制例如能够设为通过跟随驱动缸163的轴线X方向的移动而移动的撞击器183来进行的结构。
若是本实施方式的燃烧器系统，则即使例如因变更使用时和不使用时的燃烧器主体的顶端位置等理由而进行了将从气化炉壁111内侧向气化炉壁111附近拔出后的燃烧器主体162的顶端再次向气化炉壁111内侧插入的控制，也能够极力减少从燃烧器主体162的轴线X方向(燃烧器主体162向气化炉壁111内侧的拔插移动方向)起的驱动缸163的推力方向的偏角(例如，松动)。由此，能够减少燃烧器主体162插入时的顶端位置的误差位移。因此，容易从燃烧器主体162的顶端朝向目标的位置喷出燃料，能够将炉渣适宜地熔融。
若是本实施方式的气化复合发电设备10，则由于上述的燃烧器161，所以能够从燃烧器161的顶端向规定的目标位置喷出燃料，将炉渣适宜地熔融。由此，成为可靠性高的气化复合发电设备10。
在本实施方式的燃烧器的移动方法中，使用以与燃烧器主体162的顶端的移动方向即轴线X方向平行的方式配置且驱动燃烧器主体162的移动的多个驱动缸163通过连接构件(支撑部)166而与燃烧器主体162连接的燃烧器161。并且，在该燃烧器161中，在燃烧器主体162与连接构件166之间设置有限制轴线X方向的相对移动并且容许与该轴线X方向交叉的正交方向的相对移动的嵌合构件(键)170。通过嵌合构件170限制燃烧器主体162的轴线X方向的相对移动，产生多个驱动缸163的推力的推力方向与燃烧器161的轴线X方向一致，因此能够在移动工序中将多个驱动缸163的推力顺畅地向燃烧器主体162传递。另外，嵌合构件170容许与燃烧器主体162的轴线X方向交叉的正交方向的相对移动。因而，即使产生了组装误差等，也能够抑制燃烧器主体162的轴线X方向与驱动缸163的推力方向之差即偏角的产生。例如，在如炉渣熔融燃烧器那样将燃烧器主体162的顶端插入的长度是长尺寸的燃烧器161的情况下，能够极力减少因变更使用时和不使用时的燃烧器主体162的顶端位置等理由而将从气化炉壁111内侧向气化炉壁111附近拔出后的燃烧器主体162的顶端再次向气化炉壁111内侧插入时的从燃烧器主体162的轴线X方向(燃烧器主体162向炉内的拔插移动方向)起的驱动缸163的推力方向的偏角(例如，松动)。由此，能够减少燃烧器主体162插入时的顶端位置的误差位移。因此，容易从燃烧器主体162的顶端朝向规定的目标位置喷出燃料，能够将炉渣适宜地熔融。
需要说明的是，在上述的实施方式中，举出将嵌合构件170相对于轴线X在水平左右两方向设置2个的方案作为一例而进行了说明，但不限定于此。具体而言，也可以将嵌合构件170设为1个，还可以设为3个以上。嵌合构件170的形状也不限定于长方体形状，也可以变更为立方体形状、多边形状、椭圆筒状等任意的形状。
在上述的实施方式中，举出相对于燃烧器主体162的轴线X在水平左右方向设置2台驱动缸163的情况作为一例而进行了说明，但不限定于此。具体而言，驱动缸163的台数是多个即可，也可以设为3台以上。驱动缸163的配置位置也不限定于相对于燃烧器主体162的轴线X的水平左右方向，只要与燃烧器主体162的轴线X方向平行，则可以配置于任意的位置。
在上述的实施方式中，举出连接于2台驱动缸163的连接构件166是一体的构件的情况作为一例而进行了说明，但也可以设为分体的构件。具体而言，也可以对各驱动缸163分别连接分体的连接构件166。
在上述实施方式中，以具备从粉煤生成可燃性气体的煤气化炉的IGCC为一例进行了说明，但本公开的气化炉设备也能够应用于将例如间伐材、废木材、浮木、草类、废弃物、污泥、轮胎等生物质燃料等其他的含碳固体燃料气化的气化炉设备。另外，本公开的气化炉设备不限于发电用，也能够应用于得到期望的化学物质的化工厂用气化炉。
在上述的实施方式中，作为燃料而使用了煤，但即使是高品位煤、低品位煤等其他的含碳固体燃料也能够应用，另外，不限于煤，也可以是作为能够再生的来源于生物的有机性资源而使用的生物质燃料，例如，也能够使用间伐材、废木材、浮木、草类、废弃物、污泥、轮胎及以它们为原料的再循环燃料(球团、碎屑)等。
本实施方式作为气化炉101而对塔型气化炉进行了说明，但即使气化炉101是交叉型气化炉，通过将气化炉101内的各设备的铅垂上下方向以配合生成气体的气流方向的方式置换，也能够同样地实施。
标号说明
10 煤气化复合发电设备(气化复合发电设备)
11 供煤设备
11a 供煤线
14 气化炉设备
15 煤焦回收设备
16 气体精炼设备
17 燃气涡轮
18 蒸汽涡轮
19 发电机
20 排热回收锅炉
41 压缩空气供给线
42 空气分离设备
43 第1氮供给线
45 第2氮供给线
46 煤焦返回线
47 氧供给线
48 异物除去设备
49 生成气体线
51 集尘设备
52 供给料斗
53 气体排出线
61 压缩机
62 燃烧器
63 涡轮
64 旋转轴
65 压缩空气供给线
66 燃料气体供给线
67 燃烧气体供给线
68 升压机
69 涡轮
70 废气线
71 蒸汽供给线
72 蒸汽回收线
73 凝汽器
74 气体净化设备
75 烟筒
101 气化炉
102 合成气体冷却器
110 压力容器
111 气化炉壁(炉壁)
115 环形部
116 燃烧室部
117 扩散器部
118 减压器部
121 气体排出口
122 炉渣斗
125 煤焦燃烧器
126 燃烧器(燃烧室系粉煤燃烧器)
127 燃烧器(减压器系粉煤燃烧器)
128 炉渣熔融燃烧器
129 点火枪
130 轻油燃烧器
131 蒸发器
132 过热器
134 省煤器
144 内部空间
146 外部空间
161 燃烧器
162 燃烧器主体(内筒)
163 驱动缸
164 外筒
165 杆部
166 连接构件(支撑部)
167 连杆销
168 滚珠丝杠驱动部
169 限位开关
170 嵌合构件(键)
171 燃烧器主体侧槽
172 连接构件侧槽
173 开口部
174 销孔
175 驱动轴
176 齿轮箱
177 驱动轴
178 齿轮箱
179 驱动轴
180 (带制动器)电动机
181 滚珠丝杠
182 螺母
183 撞击器
184 齿轮
185 端部
186 凸缘部
187 控制部
X 轴线

Claims (7)

1.一种燃烧器，具备：
燃烧器主体；
多个驱动缸，以与所述燃烧器主体移动的轴线方向平行的方式配置，驱动该燃烧器主体的移动；
连接构件，连接所述燃烧器主体和多个所述驱动缸；及
嵌合构件，设置于所述燃烧器主体与所述连接构件之间，限制所述轴线方向的相对移动并且容许与该轴线方向正交的方向的相对移动。
2.根据权利要求1所述的燃烧器，还具备：
燃烧器主体侧槽，形成于所述燃烧器主体的外周侧面；及
连接构件侧槽，在所述连接构件中的与所述燃烧器主体的所述外周侧面对向的面上形成于与所述燃烧器主体侧槽对向的位置，
所述嵌合构件嵌合固定于所述燃烧器主体侧槽及所述连接构件侧槽。
3.根据权利要求1或2所述的燃烧器，
具备使连接于多个所述驱动缸的所述连接构件向所述轴线方向移动的1个电动机。
4.根据权利要求3所述的燃烧器，
在多个所述驱动缸的每一个设置有限位开关，该限位开关检测各所述驱动缸向轴线方向的位移，并且通过被按下而发送与多个所述驱动缸的停止相关的停止信号，所述电动机基于所述限位开关的输出而使多个所述驱动缸的移动停止。
5.一种燃烧器系统，具备：
权利要求1～4中任一项所述的燃烧器；及
控制部，控制多个所述驱动缸的所述轴线方向的移动。
6.一种气化复合发电设备，具备：
气化炉，使含有碳的含碳固体燃料部分燃烧而气化；
权利要求1～4中任一项所述的燃烧器，设置于该气化炉；
燃气涡轮，通过使在所述气化炉中生成的生成气体的至少一部分燃烧而旋转驱动；
蒸汽涡轮，通过在排热回收锅炉中生成的蒸汽而旋转驱动，该排热回收锅炉导入从所述燃气涡轮排出后的涡轮废气；及
发电机，与所述燃气涡轮及/或所述蒸汽涡轮旋转连结。
7.一种燃烧器的移动方法，所述燃烧器具备：燃烧器主体；多个驱动缸，以与所述燃烧器主体移动的轴线方向平行的方式配置，驱动该燃烧器主体的移动；连接构件，连接所述燃烧器主体和多个所述驱动缸；及嵌合构件，设置于所述燃烧器主体与所述连接构件之间，限制所述轴线方向的相对移动并且容许与该轴线方向正交的方向的相对移动，
其中，所述移动方法包括移动工序，该移动工序通过使多个所述驱动缸在多个所述驱动缸的轴线方向上移动而使所述燃烧器主体在所述燃烧器主体的所述轴线方向上移动。
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