JP2000026868A - ガス化炉 - Google Patents

ガス化炉

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JP2000026868A
JP2000026868A JP10199157A JP19915798A JP2000026868A JP 2000026868 A JP2000026868 A JP 2000026868A JP 10199157 A JP10199157 A JP 10199157A JP 19915798 A JP19915798 A JP 19915798A JP 2000026868 A JP2000026868 A JP 2000026868A
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burner
furnace
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cylinder
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Motohiro Yasui
基博 安井
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IHI Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス化炉の運転を停止させることなくバーナ
交換が可能なガス化炉を提供するものである。 【解決手段】 液状燃料FL を部分酸化によりガス化す
るガス化炉において、炉体2の頂部に、複数本のバーナ
6を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス化炉に係り、
特に、炉頂にバーナを備えたガス化炉に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来のガス化炉は、炉頂に設けられたバ
ーナの先端から、高温・高圧下の炉体内に、空気等の酸
化剤と共に重質油、オリマルジョン等の重質油系の液状
燃料を噴霧した後、液状燃料をO2 等と反応させて部分
酸化させつつ還元反応を生じさせ、H2 およびCO等を
含むガス化ガスを生成させるものである。また、生成し
たガス化ガスは、脱塵が施された後、脱硫等の精製処理
が施され、ガスタービン等の燃料として利用されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ガス化炉の場合、炉頂に設けられるバーナの本数が1本
であるため、修理・点検等でバーナを交換する時には、
ガス化炉の運転を停止させる必要があった。
【0004】また、バーナが1本であるため、バーナ径
をある程度大きくとる必要があるが、バーナ径が大径で
あると、液状燃料の噴霧粒子径も大きくなり、液状燃料
のガス化性能の低下を招くという問題があった。
【0005】そこで本発明は、上記課題を解決し、ガス
化炉の運転を停止させることなくバーナ交換が可能なガ
ス化炉を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項1の発明は、液状燃料を部分酸化によりガス化
するガス化炉において、炉体の頂部に、複数本のバーナ
を設けたものである。
【0007】請求項2の発明は、上記各バーナは、一の
バーナを他のバーナの運転中に交換可能なバーナ交換装
置で炉頂に支持される請求項1記載のガス化炉である。
【0008】以上の構成によれば、炉体の頂部に、バー
ナ交換装置でそれぞれが支持された複数本のバーナを設
けているため、ガス化炉の運転を停止させることなくバ
ーナ交換を行うことができると共に、バーナの小径化・
小型化を図ることができ、燃料のガス化性能が良好とな
る。
【0009】請求項3の発明は、上記バーナを上記炉体
の中心軸に対して軸対称に設けると共に、各バーナの噴
霧口側先端を、時計廻り又は反時計廻りに、かつ、内側
に傾けて配置した請求項1記載のガス化炉である。
【0010】この構成によれば、各バーナ先端からの噴
霧による相互干渉が減少してガス化ガスの混合性が向上
すると共に、炉体内壁の“片燃え”を防ぐことができ
る。
【0011】請求項4の発明は、上記バーナ交換装置
は、炉頂に設けられた各バーナ投入口に接続して設けら
れ、バーナ挿通口を有するバーナ支持シリンダと、その
バーナ支持シリンダを覆うと共に、バーナ支持シリンダ
の外側に圧力調整室を形成する外筒と、バーナ外周に鍔
状に設けられ、上記バーナ支持シリンダ内面と摺動する
ピストン部材とで構成され、バーナ抜取り時は、上記バ
ーナ挿通口を介して炉内の高圧ガスをピストン部材の下
方のシリンダ室内に導入してバーナを持ち上げ、バーナ
挿入時は、外筒内に加圧ガスを供給すると共に、ピスト
ン部材の上方のシリンダ室内に導入してバーナを押込み
挿入する請求項2記載のガス化炉である。
【0012】この構成によれば、炉内および既存設備の
ガス圧を用いてバーナ交換を行うため、バーナ交換のた
めの新規な動力源が不要となると共に、機械的にバーナ
交換を行う場合と比べて故障のおそれが少ない。
【0013】請求項5の発明は、バーナ他端側に上記液
状燃料および酸化剤を供給するためのフレキシブルチュ
ーブを接続して設けた請求項1記載のガス化炉である。
【0014】この構成によれば、液状燃料および酸化剤
等の供給手段が、バーナ交換時におけるバーナの上下の
動きに追従することができる。
【0015】請求項6の発明は、上記各バーナ投入口お
よび上記各バーナ挿通口近傍にそれぞれバルブを設ける
と共に、各バーナ投入口および各バーナ挿通口のバルブ
間に加圧ガスを供給するためのガス供給手段を設けた請
求項2又は請求項4記載のガス化炉である。
【0016】この構成によれば、バーナ交換時における
炉内のガス圧の損失を防ぐことができると共に、各バル
ブを正常に動作させることができる。
【0017】請求項7の発明は、上記ピストン部材を上
記バーナ支持シリンダ内壁に着座させるべく、バーナ支
持シリンダのバーナ挿通口側および他端側をテーパ状に
形成した請求項4記載のガス化炉である。
【0018】この構成によれば、ピストン部材とバーナ
支持シリンダ内壁間のガス漏れを防ぐことができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
【0020】本発明のガス化炉1の縦断面模式図を図1
に、上面図を図2に示す。
【0021】図1に示すように、本発明のガス化炉1
は、円筒状のケーシングである鉄皮3aの内側に耐火レ
ンガ3bを設けた(内張りした)炉体2の頂部に、その
炉体2の中心軸に対して複数本(図2中では4本)のバ
ーナ6を軸対称に設けたものである。ここで、各バーナ
6の噴霧口側先端は、時計廻り又は反時計廻り(図2中
では反時計廻り)に、かつ、内側に傾けて配置されてい
る。また、炉体2の底部には、排出口5が形成されてい
る。
【0022】各バーナ6の噴霧口側先端はバーナ投入口
4を介して炉体2の内部に挿入されており、各バーナ6
はバーナ交換装置10によって炉体2の頂部に支持され
ている。
【0023】液状燃料FL および酸化剤OA は、各バー
ナ6の他端(非噴霧口側先端:図1中では上端)側か
ら、各バーナ6に供給されると共に、各バーナ6の噴霧
口側先端から炉体2内に噴霧される。
【0024】炉体2内に噴霧された液状燃料FL および
酸化剤OA 等を、高温(約1,400℃)・高圧(約2
〜4MPa)下で部分酸化させつつ還元させることで、
2およびCO等を含むガス化ガスGが生成する。
【0025】この時、生成したガス化ガスGは、脱塵が
施された後、脱硫等の精製処理が施され、ガスタービン
等の燃料として利用される。また、液状燃料FL 中の灰
分(シリカ、アルミナ、Fe、Ni、V等)は、溶融し
て溶融スラグとなり、炉体2の底部に形成された排出口
5から排出される。
【0026】すなわち、本発明のガス化炉によれば、炉
体の頂部に設けられるバーナの本数が複数本であるた
め、バーナが1本であった時と比べて、バーナ1本当た
りの径を小径化することが可能となり、噴霧粒子径を小
さくすることができ、延いては、ガス化炉のガス化性能
が向上する。
【0027】また、各バーナは、炉体の中心軸に対して
軸対称になるように設けられていると共に、各バーナの
噴霧口側先端を、時計廻り又は反時計廻りに、かつ、内
側に傾けて配置しているため、炉体内に旋回流を発生さ
せることにより、ガス混合を効率よく行うことも期待で
き、各バーナの先端からの噴霧による相互干渉が減少し
てガス化ガスの混合性が向上すると共に、炉体内壁の
“片燃え”を防ぐことができる。
【0028】本発明のガス化炉におけるバーナ交換装置
10の縦断面図を図3に示す。尚、図1および図2と同
様の部材には同じ符号を付している。
【0029】図3に示すように、バーナ交換装置10
は、炉体2の頂部に設けられたバーナ投入口4に接続し
て設けられ、バーナ挿入口13aおよびバーナ挿通口1
3bを有するバーナ支持シリンダ12と、そのバーナ支
持シリンダ12のバーナ挿通口13bを露出させてバー
ナ支持シリンダ12を囲繞すると共に、バーナ支持シリ
ンダ12の外側に圧力調整室を形成する外筒14と、バ
ーナ6の外周に鍔状に設けられ、バーナ支持シリンダ1
2内面と摺動するピストン部材15とで構成されるもの
である。
【0030】バーナ投入口4における上端部にはフラン
ジ部4aが形成されており、バーナ投入口4の中途には
第1バルブ11が設けられている。
【0031】バーナ支持シリンダ12は、バーナ挿入口
13aを有した挿入側部12aとバーナ挿通口13bを
有した挿通側部12bとからなり、挿通側部12bは、
バーナ挿通口13bの先端に形成されたフランジ部13
cとフランジ部4aを突合わせて、バーナ投入口4に接
続されている。挿入側部12aおよび挿通側部12b
は、バーナ挿入口13aおよびバーナ挿通口13bの反
対側にそれぞれフランジ部12c,12cを有してお
り、挿入側部12aと挿通側部12bはフランジ部12
c,12cを突合わせて接続されている。また、バーナ
挿通口13bの中途には第2バルブ18が設けられてい
る。
【0032】ここで、挿入側部12aおよび挿通側部1
2bにおけるバーナ挿入口13a側およびバーナ挿通口
13b側は、後述するピストン部材15がバーナ支持シ
リンダ12の内壁に着座する際のシール性を向上させる
ために、テーパ状に形成されている。
【0033】外筒14は、開口14cを有した囲繞部1
4aと開口dを有した取付部14bとからなり、取付部
14bの開口14dは、バーナ支持シリンダ12の挿通
側部12bの外周に、バーナ挿通口13bを露出させて
固定されている。囲繞部14aおよび取付部14bは、
開口14cおよび開口14dの反対側にそれぞれフラン
ジ部14e,14eを有しており、囲繞部14aと取付
部14bはフランジ部14e,14eを突合わせて接続
されている。また、開口14cにもフランジ部14fが
形成されており、蓋部材22が接続されている。さら
に、外筒14における囲繞部14a又は取付部14b
(図3中では囲繞部14a)には、燃料供給口21aお
よび酸化剤供給口21bが形成されており、それぞれに
燃料パイプ22aおよび酸化剤パイプ22bが接続され
ている。
【0034】バーナ6の外周には、バーナ支持シリンダ
12内面と摺動する鍔状のピストン部材15が設けられ
ている。また、バーナ6の他端(非噴霧口側先端:図3
中では上端)側には、燃料供給口21aおよび酸化剤供
給口21bにそれぞれ接続されたフレキシブルチューブ
17a,17bが接続されている。尚、図3中において
は、バーナ6の他端側にフレキシブルチューブ17a,
17bが直接接続されているが、フレキシブルチューブ
17a,17bをバーナ6のキャップ部材(図示せず)
に接続し、そのキャップ部材にバーナ6の他端側を嵌合
するようにしても良い。
【0035】外筒14内に加圧ガスを供給するための第
1ガス供給手段16は、外筒14における囲繞部14a
又は取付部14b(図3中では囲繞部14a)に設けら
れている。また、第1バルブ11と第2バルブ18との
間におけるバーナ投入口4又はバーナ挿通口13b(図
3中ではバーナ投入口4)には、バーナ投入口4、バー
ナ挿通口13b、およびバーナ6で形成される間隙S内
に加圧ガスを供給するための第2ガス供給手段19が設
けられている。
【0036】バーナ6の本数は特に限定するものではな
いが、少なくとも2対以上の偶数本が望ましい。
【0037】第1バルブ11および第2バルブ18とし
ては、ボール弁又は仕切弁などが挙げられる。
【0038】第1ガス供給手段16および第2ガス供給
手段19から供給される加圧ガスとしては、特に限定す
るものではないが、既存設備に対して多用されている加
圧ガスを流用すれば十分であり、例えば、N2 ガスなど
が挙げられる。
【0039】次に、本発明のガス化炉におけるバーナ交
換装置の作用を説明する。
【0040】炉体2の頂部に各バーナ6をセットする時
について説明する。
【0041】先ず、上述した構成を有したバーナ交換装
置10を、それぞれのバーナ投入口4に対して設ける。
この時、バーナ投入口4に設けられた第1バルブ11は
閉の状態になっている。
【0042】次に、第2バルブ18を閉にすると共に、
バーナ投入口4、バーナ挿通口13b、およびバーナ6
で形成される間隙S内に、第2ガス供給手段19を用い
て加圧N2 ガスをパージする。この加圧N2 ガスによっ
て、高温で熱膨張が生じている第1バルブ11が冷却さ
れると共に、第1バルブ11の上側と下側の圧力差が小
さくなり、第1バルブ11を正常に動作させることが可
能となる。
【0043】次に、間隙S内に加圧N2 ガスをパージし
ながら、第1バルブ11および第2バルブ18を開の状
態にする。これによって、炉体2内の高温・高圧ガス
が、バーナ投入口4およびバーナ挿通口13bを介して
噴出すると共に、バーナ支持シリンダ12内のシリンダ
室に導入される。
【0044】次に、高温・高圧ガスが、シリンダ室に導
入されると共に、ピストン部材15の下面に吹き付けら
れ、ピスト部材15と一体となったバーナ6が上方にス
ライドする。その後、ピストン部材15がバーナ支持シ
リンダ12における挿入側部12aのテーパ部に着座す
ることによって、バーナ6の上方へのスライドおよび高
温・高圧ガスのシリンダ室外への流出が停止する。
【0045】次に、第1ガス供給手段16を用いて外筒
14内(圧力調整室)に加圧N2 ガスをパージすると共
に、第2ガス供給手段19による加圧N2 ガスのパージ
を停止する。これによって、圧力調整室の圧力が徐々に
高まってゆく。
【0046】次に、圧力調整室の圧力が炉体2内の圧力
よりも高くなると、ピストン部材15の上面が押されて
バーナ6が下方にスライドし始める。その後、ピストン
部材15がバーナ支持シリンダ12における挿通側部1
2bのテーパ部に着座することによって、バーナ6の下
方へのスライドが完全に停止し、バーナ6のセットが完
了する。
【0047】炉体2の頂部からバーナ6を抜取る時につ
いては、上述したセット時と逆の動作を行えばよい。こ
こで、抜取るバーナ6については、炉体2に取り付けら
れたままのバーナ6が、炉体2の中心軸に対して軸対称
の状態を維持するように選択することが望ましい。
【0048】ガス化炉1を長期に亘って運転すると、バ
ーナ交換装置10の修理・点検等が必要になるが、バー
ナ支持シリンダ12における各フランジ部および外筒1
4における各フランジ部の接続を解くことで、バーナ交
換装置10を分解することが可能であり、良好に作業を
行うことができる。
【0049】すなわち、本発明のガス化炉によれば、炉
体の頂部に、バーナ交換装置でそれぞれが支持された複
数本のバーナを設けているため、ガス化炉の運転を停止
させることなくバーナ交換を行うことができる。
【0050】また、バーナの交換(セットおよび抜取)
時に、炉体内の高温・高圧ガスおよび既存設備用の加圧
ガスを用いているため、バーナ交換のための新規な動力
源が不要であると共に、機械的にバーナ交換を行う場合
と比べて故障のおそれが少ない。
【0051】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、炉体の頂
部に、複数本のバーナを設けることで、ガス化炉の運転
を停止させることなくバーナ交換を行うことができると
いう優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガス化炉の縦断面模式図である。
【図2】本発明のガス化炉の上面図である。
【図3】本発明のガス化炉におけるバーナ交換装置の縦
断面図である。
【符号の説明】
1 ガス化炉 2 炉体 4 バーナ投入口 6 バーナ 10 バーナ交換装置 11 第1バルブ(バルブ) 12 バーナ支持シリンダ 13b バーナ挿通口 14 外筒 15 ピストン部材 16 第1ガス供給手段(ガス供給手段) 17a,17b フレキシブルチューブ 18 第2バルブ(バルブ) 19 第2ガス供給手段(ガス供給手段) FL 液状燃料 OA 酸化剤

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液状燃料を部分酸化によりガス化するガ
    ス化炉において、炉体の頂部に、複数本のバーナを設け
    たことを特徴とするガス化炉。
  2. 【請求項2】 上記各バーナは、一のバーナを他のバー
    ナの運転中に交換可能なバーナ交換装置で炉頂に支持さ
    れる請求項1記載のガス化炉。
  3. 【請求項3】 上記バーナを上記炉体の中心軸に対して
    軸対称に設けると共に、各バーナの噴霧口側先端を、時
    計廻り又は反時計廻りに、かつ、内側に傾けて配置した
    請求項1記載のガス化炉。
  4. 【請求項4】 上記バーナ交換装置は、炉頂に設けられ
    た各バーナ投入口に接続して設けられ、バーナ挿通口を
    有するバーナ支持シリンダと、そのバーナ支持シリンダ
    を覆うと共に、バーナ支持シリンダの外側に圧力調整室
    を形成する外筒と、バーナ外周に鍔状に設けられ、上記
    バーナ支持シリンダ内面と摺動するピストン部材とで構
    成され、バーナ抜取り時は、上記バーナ挿通口を介して
    炉内の高圧ガスをピストン部材の下方のシリンダ室内に
    導入してバーナを持ち上げ、バーナ挿入時は、外筒内に
    加圧ガスを供給すると共に、ピストン部材の上方のシリ
    ンダ室内に導入してバーナを押込み挿入する請求項2記
    載のガス化炉。
  5. 【請求項5】 バーナ他端側に上記液状燃料および酸化
    剤を供給するためのフレキシブルチューブを接続して設
    けた請求項1記載のガス化炉。
  6. 【請求項6】 上記各バーナ投入口および上記各バーナ
    挿通口近傍にそれぞれバルブを設けると共に、各バーナ
    投入口および各バーナ挿通口のバルブ間に加圧ガスを供
    給するためのガス供給手段を設けた請求項2又は請求項
    4記載のガス化炉。
  7. 【請求項7】 上記ピストン部材を上記バーナ支持シリ
    ンダ内壁に着座させるべく、バーナ支持シリンダのバー
    ナ挿通口側および他端側をテーパ状に形成した請求項4
    記載のガス化炉。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011526671A (ja) * 2008-07-02 2011-10-13 レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード 適応性の向上したバーナーアセンブリ

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