JP2014137174A

JP2014137174A - Burner

Info

Publication number: JP2014137174A
Application number: JP2013005561A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Yamamoto; 潤一郎山本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2013-01-16
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2014-07-28

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate fabrication of a burner that stably gasifies powdered coal.SOLUTION: A burner comprises a straight tube 32 and a plurality of tubules 33-1 to 33-n. The plurality of tubules 33-1 to 33-n include grooves formed along a spiral inside the tubule. The straight tube 32 is arranged among the plurality of tubules 33-1 to 33-n so that a spiral flow path is formed along the spiral between the straight tube 32 and the plurality of tubules 33-1 to 33-n. Such a burner 31 generates the swirl flow of a first gas when injecting the first gas flowing through the spiral flow path so as to suitably mix a second gas flowing through a linear channel 36 inside the straight tube 32 with the first gas so that the mixture gas can be suitably burned. Such a burner 31 can be more easily fabricated by inserting the straight tube 32 among the plurality of tubules 33-1 to 33-n in comparison with other burners separately having swirling blades for generating swirl flow.

Description

本発明は、バーナに関し、特に、石炭等の炭素含有固体物から形成される微粉炭をガス化することに利用されるバーナに関する。 The present invention relates to a burner, and more particularly, to a burner used for gasifying pulverized coal formed from a carbon-containing solid material such as coal.

石炭ガス化複合発電設備が知られている。その石炭ガス化複合発電設備は、石炭ガス化炉とチャー回収装置とガス精製設備とガスタービン設備と排熱回収ボイラと蒸気タービン設備とその発電機とを備えている。その石炭ガス化炉は、微粉炭をガス化することにより、可燃性を有する生成ガスを生成する。その生成ガスは、可燃性ガスにチャー等が混合されている。 Coal gasification combined power generation facilities are known. The coal gasification combined power generation facility includes a coal gasification furnace, a char recovery device, a gas purification facility, a gas turbine facility, an exhaust heat recovery boiler, a steam turbine facility, and a generator thereof. The coal gasification furnace generates combustible product gas by gasifying pulverized coal. The generated gas is a mixture of combustible gas and char.

そのチャー回収装置は、生成ガスからチャーを除去することにより、チャー除去済生成ガスを生成する。そのガス精製設備は、チャー除去済生成ガスを精製することにより、精製済生成ガスを生成する。そのガスタービン設備は、精製済生成ガスを燃焼させることにより高温・高圧の燃焼ガスを生成し、回転動力を生成する。その排熱回収ボイラは、燃焼ガスから熱エネルギを回収し、高圧の蒸気を生成する。その蒸気タービン設備は、蒸気を用いて回転動力を生成する。その発電機は、そのガスタービン設備と蒸気タービン設備とにより生成された回転動力を電力に変換する。 The char recovery device generates char-removed product gas by removing char from the product gas. The gas purification equipment generates purified product gas by purifying the product gas after removal of char. The gas turbine equipment generates high-temperature and high-pressure combustion gas by combusting the purified product gas, and generates rotational power. The exhaust heat recovery boiler recovers thermal energy from the combustion gas and generates high-pressure steam. The steam turbine equipment uses the steam to generate rotational power. The generator converts the rotational power generated by the gas turbine facility and the steam turbine facility into electric power.

その石炭ガス化炉は、石炭ガス化炉本体とバーナとを備えている。その石炭ガス化炉本体は、微粉炭をガス化するための雰囲気を環境から隔離する容器を形成している。そのバーナは、多重管構造を有し、微粉炭とガス化剤を別々に噴射する。そのバーナは、さらに、微粉炭とガス化剤とを石炭ガス化炉本体の内部で化学反応させることにより、生成ガスを生成する。 The coal gasifier includes a coal gasifier body and a burner. The coal gasifier main body forms a container that isolates the atmosphere for gasifying pulverized coal from the environment. The burner has a multi-tube structure and injects pulverized coal and gasifying agent separately. The burner further generates a product gas by chemically reacting the pulverized coal and the gasifying agent inside the coal gasification furnace main body.

旋回翼を備えているバーナが知られている（特開２００６−３４３０３７号公報参照）。このようなバーナは、その旋回翼によりガス化剤の旋回流を生成することにより、微粉炭と酸化剤ガスとをより適切に混合させることができ、微粉炭をより安定してガス化することができる。 A burner having swirl vanes is known (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-343037). Such a burner can mix pulverized coal and oxidant gas more appropriately by generating a swirling flow of the gasifying agent by the swirl blade, and gasify the pulverized coal more stably. Can do.

特開２００６−３４３０３７号公報JP 2006-343037 A

このようなバーナは、さらに、そのガス化剤として純酸素または酸素富化空気を用いることにより、生成ガス中の窒素量を低減することができる。しかしながら、このようなバーナは、そのガス化剤として純酸素または酸素富化空気を用いたときに、そのガス化剤の必要量が低減し、その分ガス化剤の流速を低減させる必要がある。このようなバーナは、そのガス化剤の流速が低減したときに、微粉炭の燃焼を不安定にすることがある。このため、このようなバーナは、ガス化剤の流路の断面積を狭めることにより、ガス化剤の流速を維持する必要がある。 Such a burner can further reduce the amount of nitrogen in the product gas by using pure oxygen or oxygen-enriched air as the gasifying agent. However, in such a burner, when pure oxygen or oxygen-enriched air is used as the gasifying agent, the required amount of the gasifying agent is reduced, and the flow rate of the gasifying agent needs to be reduced accordingly. . Such a burner may destabilize the combustion of pulverized coal when the flow rate of the gasifying agent is reduced. For this reason, such a burner needs to maintain the flow rate of the gasifying agent by narrowing the cross-sectional area of the gasifying agent flow path.

このようなバーナは、ガス化剤の流速を維持するために内外の管の径の差を縮めると、その旋回翼を管に固定する溶接部の影響により、その旋回流を適切に生成することができなくなることがある。旋回流をより適切に生成するバーナが望まれ、より容易に作製されるバーナが望まれている。 Such a burner can generate the swirl flow appropriately due to the influence of the weld that secures the swirl vane to the tube when the difference between the inner and outer tube diameters is reduced to maintain the flow rate of the gasifying agent. May not be possible. A burner that generates a swirl flow more appropriately is desired, and a burner that is more easily manufactured is desired.

本発明の課題は、燃料をより安定して燃焼させ、かつ、より容易に作製されるバーナを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a burner in which fuel is more stably combusted and is more easily manufactured.

本発明によるバーナは、第１噴射口を形成する直管と、その第１噴射口を囲むように配置される複数の第２噴射口をそれぞれ形成する複数の細管とを備えている。その直管は、第１噴射口から噴射される第１流体が流れる直線流路をさらに形成している。その複数の細管の任意の細管は、複数の第２噴射口のうちのその任意の細管により形成される第２噴射口から噴射される第２流体が流れる螺旋流路をさらに形成している。その螺旋流路は、直管の周りを周る螺旋に沿って配置されている。 The burner according to the present invention includes a straight pipe that forms a first injection port, and a plurality of thin tubes that respectively form a plurality of second injection ports that are arranged so as to surround the first injection port. The straight pipe further forms a straight channel through which the first fluid ejected from the first ejection port flows. The arbitrary thin tubes of the plurality of thin tubes further form a spiral flow path through which the second fluid ejected from the second ejection port formed by the arbitrary thin tube among the plurality of second ejection ports flows. The spiral flow path is disposed along a spiral around the straight pipe.

このようなバーナは、その複数の第２噴射口から第２流体を同時に噴射することにより、その第２流体から形成される旋回流を生成することができる。このようなバーナは、その旋回流を生成する旋回翼を備える必要がなく、その旋回翼を備える他のバーナに比較して、より容易に作製されることができる。このようなバーナは、さらに、適当な径の管をその複数の細管に適用することにより、その第２流体を所望の流速で噴射させることができる。 Such a burner can generate a swirl flow formed from the second fluid by simultaneously injecting the second fluid from the plurality of second injection ports. Such a burner does not need to be provided with swirling blades that generate the swirling flow, and can be more easily produced as compared to other burners that include the swirling blades. Such a burner can further inject the second fluid at a desired flow rate by applying a tube having an appropriate diameter to the plurality of narrow tubes.

本発明によるバーナは、その複数の細管を囲むように配置される外側直管をさらに備えている。その外側直管は、第１噴射口を囲むように配置される複数の第３噴射口と、その複数の第３噴射口からそれぞれ噴射される複数の第３流体がそれぞれ流れる複数の外側螺旋流路とを形成している。複数の外側螺旋流路の任意の外側螺旋流路は、外側直管と複数の細管のうちの第１細管と複数の細管のうちのその第１細管と異なる第２細管とに囲まれるように形成されている。 The burner according to the present invention further includes an outer straight pipe arranged so as to surround the plurality of thin tubes. The outer straight pipe includes a plurality of third injection ports arranged so as to surround the first injection port, and a plurality of outer spiral flows through which a plurality of third fluids respectively injected from the plurality of third injection ports flow. Form a road. An arbitrary outer spiral channel of the plurality of outer spiral channels is surrounded by an outer straight tube, a first capillary tube of the plurality of capillary tubes, and a second capillary tube different from the first capillary tube of the plurality of capillary tubes. Is formed.

このような外側螺旋流路は、その直管の周りを周る螺旋に沿うように、形成される。このため、このようなバーナは、その複数の第３噴射口からその複数の第３流体をそれぞれ同時に噴射することにより、その複数の第３流体から形成される旋回流を生成することができる。このようなバーナは、その外側直管にその複数の細管を挿入することにより、その第３気体の旋回流を生成する旋回翼を備える他のバーナに比較して、より容易に作製されることができる。 Such an outer spiral flow path is formed so as to follow a spiral around the straight pipe. For this reason, such a burner can generate a swirl flow formed from the plurality of third fluids by simultaneously injecting the plurality of third fluids from the plurality of third injection ports, respectively. Such a burner can be manufactured more easily than other burners having swirl vanes that generate swirl flow of the third gas by inserting the plurality of narrow tubes into the outer straight tube. Can do.

第１流体は、第２流体を燃焼させる酸化剤を含有している。第３流体は、水蒸気を含有している。 The first fluid contains an oxidant that burns the second fluid. The third fluid contains water vapor.

このようなバーナは、その第１流体が燃焼することにより生成される火炎にその第３流体を供給することにより、その酸化剤の濃度を低下させ、かつ、その第２流体と水蒸気との吸熱反応を促進させることにより、その火炎の温度を低減させることができ、その直管に印加される熱負荷を低減し、その直管が変形・焼損することを防止することができる。さらに、このようなバーナは、その複数の螺旋流路が、その直線流路とその外側螺旋流路との間に配置される。このため、このようなバーナは、その外側螺旋流路がその第１流体により冷却され難く、その第１流体を加熱することなく、その第３流体に含まれる水蒸気がその外側螺旋流路で凝縮することをより確実に防止することができる。 Such a burner reduces the concentration of the oxidizer by supplying the third fluid to a flame generated by the combustion of the first fluid, and absorbs heat of the second fluid and water vapor. By promoting the reaction, the temperature of the flame can be reduced, the heat load applied to the straight pipe can be reduced, and the straight pipe can be prevented from being deformed or burnt. Further, in such a burner, the plurality of spiral channels are arranged between the straight channel and the outer spiral channel. For this reason, in such a burner, the outer spiral flow path is hardly cooled by the first fluid, and the water vapor contained in the third fluid is condensed in the outer spiral flow path without heating the first fluid. It can prevent more reliably.

本発明によるバーナは、バンドをさらに備えている。複数の細管は、バンドと直管との間に配置されている。バンドは、複数の細管を直管に押し付けることにより、複数の細管を直管に固定している。 The burner according to the present invention further comprises a band. The plurality of thin tubes are disposed between the band and the straight tube. The band fixes the plurality of thin tubes to the straight pipe by pressing the plurality of thin tubes against the straight pipe.

このようなバーナは、溶接によりその複数の細管をその直管に固定する他のバーナに比較して、より容易に作製されることができる。 Such a burner can be manufactured more easily than other burners that fix the plurality of narrow tubes to the straight tube by welding.

本発明による石炭ガス化炉は、本発明によるバーナと、第２ガスがガス化される雰囲気を生成するガス化炉本体とを備えている。第２ガスは、炭素を含有する炭素含有物質が混合されている。 The coal gasifier according to the present invention includes the burner according to the present invention and a gasifier main body that generates an atmosphere in which the second gas is gasified. The second gas is mixed with a carbon-containing material containing carbon.

このような石炭ガス化炉は、そのバーナが容易に作製されることにより、より容易に作製されることができる。 Such a coal gasification furnace can be manufactured more easily because the burner is easily manufactured.

本発明によるバーナ製造方法は、直線流路を形成する直管を準備すること、複数の螺旋流路をそれぞれ形成する複数の細管を準備すること、その直管の周りを周る螺旋に沿ってその複数の螺旋流路の任意の螺旋流路が配置されるように、その複数の細管をその直管に巻きつけることとを備えている。その複数の細管は、さらに、その複数の第２噴射口がその第１噴射口の周りに配置されるように、配置されている。 The burner manufacturing method according to the present invention prepares a straight pipe that forms a straight flow path, prepares a plurality of thin tubes that respectively form a plurality of spiral flow paths, and follows a spiral that surrounds the straight pipe Winding the plurality of narrow tubes around the straight tube so that an arbitrary spiral channel of the plurality of spiral channels is disposed. The plurality of capillaries are further arranged such that the plurality of second injection ports are arranged around the first injection port.

このようなバーナ製造方法により作製されたバーナは、その複数の第２噴射口から第２流体を同時に噴射することにより、その第２流体の旋回流を生成することができる。このようなバーナ製造方法は、その旋回流を生成する旋回翼を備える他のバーナを作成する他のバーナ製造方法に比較して、そのバーナをより容易に作製することができる。 The burner produced by such a burner manufacturing method can generate a swirling flow of the second fluid by simultaneously injecting the second fluid from the plurality of second injection ports. Such a burner manufacturing method can produce the burner more easily than other burner manufacturing methods for producing another burner having swirl vanes that generate the swirl flow.

本発明によるバーナ製造方法は、さらに、外側直管を準備すること、その第１噴射口を囲むように配置される複数の第３噴射口とその複数の第３噴射口からそれぞれ噴射される複数の第３流体がそれぞれ流れる複数の外側螺旋流路とが形成されるように、外側直管に複数の細管を挿入することとを備えている。その複数の外側螺旋流路の任意の外側螺旋流路は、外側直管と複数の細管のうちの第１細管と複数の細管のうちのその第１細管と異なる第２細管とに囲まれるように形成されている。 The burner manufacturing method according to the present invention further includes preparing an outer straight pipe, a plurality of third injection ports arranged so as to surround the first injection port, and a plurality of jets respectively injected from the plurality of third injection ports. And inserting a plurality of thin tubes into the outer straight pipe so that a plurality of outer spiral flow paths through which the third fluid flows are formed. An arbitrary outer spiral channel of the plurality of outer spiral channels is surrounded by an outer straight tube, a first capillary tube of the plurality of capillary tubes, and a second capillary tube different from the first capillary tube of the plurality of capillary tubes. Is formed.

このような外側螺旋流路は、その直管の周りを周る螺旋に沿うように、形成される。このため、このようなバーナ製造方法により作製されたバーナは、その複数の第３噴射口からその複数の第３流体をそれぞれ同時に噴射することにより、その複数の第３流体から形成される旋回流を生成することができる。このようなバーナ製造方法は、その第３気体の旋回流を生成する旋回翼を備える他のバーナを作製する他のバーナ製造方法に比較して、より容易に作製されることができる。 Such an outer spiral flow path is formed so as to follow a spiral around the straight pipe. For this reason, the burner produced by such a burner manufacturing method simultaneously injects the plurality of third fluids from the plurality of third injection ports, thereby forming a swirl flow formed from the plurality of third fluids. Can be generated. Such a burner manufacturing method can be manufactured more easily than other burner manufacturing methods for manufacturing another burner including a swirl vane that generates a swirling flow of the third gas.

本発明によるバーナは、噴射する流体をより適切に燃焼させることができ、より容易に作製されることができる。 The burner by this invention can burn the fluid to inject more appropriately, and can be produced more easily.

図１は、本発明によるバーナが適用される石炭ガス化複合発電設備を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a combined coal gasification combined cycle facility to which a burner according to the present invention is applied. 図２は、バーナを示す側面図である。FIG. 2 is a side view showing the burner. 図３は、バーナを示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing the burner. 図４は、他のバーナを示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing another burner. 図５は、他のバーナを示す正面図である。FIG. 5 is a front view showing another burner.

図面を参照して、本発明によるバーナの実施の形態を記載する。そのバーナは、石炭ガス化複合発電設備に適用されている。その石炭ガス化複合発電設備１０は、図１に示されているように、石炭ガス化炉１とチャー回収装置２とガス精製設備３とそのガスタービン設備と排熱回収ボイラ６と蒸気タービン設備７と発電機８とを備えている。石炭ガス化炉１は、微粉炭をガス化することにより、可燃性を有する生成ガスを生成する。その生成ガスは、可燃性ガスにチャー等が混合されている。 Embodiments of the burner according to the present invention will be described with reference to the drawings. The burner is applied to coal gasification combined power generation facilities. As shown in FIG. 1, the coal gasification combined power generation facility 10 includes a coal gasification furnace 1, a char recovery device 2, a gas purification facility 3, a gas turbine facility thereof, an exhaust heat recovery boiler 6, and a steam turbine facility. 7 and a generator 8. The coal gasification furnace 1 generates flammable product gas by gasifying pulverized coal. The generated gas is a mixture of combustible gas and char.

チャー回収装置２は、その生成ガスからそのチャーを除去することにより、チャー除去済生成ガスを生成する。ガス精製設備３は、そのチャー除去済生成ガスを精製することにより、精製済生成ガスを生成する。そのガスタービン設備は、その精製済生成ガスを燃焼させることにより高温・高圧の燃焼ガスを生成し、回転動力を生成する。排熱回収ボイラ６は、その燃焼ガスから熱エネルギを回収し、高圧の蒸気を生成する。蒸気タービン設備７は、その蒸気を用いて回転動力を生成する。発電機８は、そのガスタービン設備と蒸気タービン設備７とにより生成された回転動力を電力に変換する。 The char recovery device 2 generates the char-removed product gas by removing the char from the product gas. The gas purification facility 3 generates the purified product gas by purifying the char-removed product gas. The gas turbine equipment generates high-temperature and high-pressure combustion gas by burning the refined product gas, and generates rotational power. The exhaust heat recovery boiler 6 recovers thermal energy from the combustion gas and generates high-pressure steam. The steam turbine equipment 7 generates rotational power using the steam. The generator 8 converts the rotational power generated by the gas turbine facility and the steam turbine facility 7 into electric power.

石炭ガス化炉１は、石炭ガス化炉本体とバーナとを備えている。その石炭ガス化炉本体は、微粉炭をガス化するための雰囲気を環境から隔離する容器を形成している。 The coal gasifier 1 includes a coal gasifier body and a burner. The coal gasifier main body forms a container that isolates the atmosphere for gasifying pulverized coal from the environment.

そのバーナ１１は、その石炭ガス化炉本体の内部に配置され、図２に示されるように、棒状に形成されている。バーナ１１は、直管１２と複数の細管１４−１〜１４−ｎ（ｎ＝２，３，４，…）とを備えている。直管１２は、金属から形成されている。直管１２は、管に形成され、中心軸１５の周りに回転することにより得られる回転体に形成されている。直管１２は、直線流路１６と内側噴射口１７とを形成している。直線流路１６は、直管１２の内側に形成されている。内側噴射口１７は、直管１２の一端に形成され、すなわち、直線流路１６の端に形成されている。 The burner 11 is disposed inside the coal gasifier main body and is formed in a rod shape as shown in FIG. The burner 11 includes a straight tube 12 and a plurality of thin tubes 14-1 to 14-n (n = 2, 3, 4,...). The straight pipe 12 is made of metal. The straight pipe 12 is formed in a pipe and is formed into a rotating body obtained by rotating around the central axis 15. The straight pipe 12 forms a straight channel 16 and an inner injection port 17. The straight channel 16 is formed inside the straight pipe 12. The inner injection port 17 is formed at one end of the straight pipe 12, that is, is formed at the end of the straight flow path 16.

複数の細管１４−１〜１４−ｎの任意の細管１４−ｉ（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）は、金属から形成され、管に形成されている。細管１４−ｉは、径が直管１２の径より細い。細管１４−ｉは、直管１２の外側に配置され、螺旋に沿うように形成されている。その螺旋は、中心軸１５の周りに回転しながら、中心軸１５に平行に平行移動する点の軌跡である。複数の細管１４−１〜１４−ｎのうちの細管１４−ｉと別個の細管１４−（ｉ−１）は、細管１４−ｉが沿う螺旋が中心軸１５を中心に回転移動した他の螺旋に沿うように形成され、細管１４−（ｉ−１）の外側の表面が細管１４−ｉの外側の表面に接するように、配置されている。 Arbitrary capillaries 14-i (i = 1, 2, 3,..., N) of the plurality of capillaries 14-1 to 14-n are formed of metal and formed into tubes. The diameter of the thin tube 14-i is smaller than the diameter of the straight tube 12. The thin tube 14-i is disposed outside the straight tube 12, and is formed along a spiral. The spiral is a locus of a point that translates parallel to the central axis 15 while rotating around the central axis 15. Among the plurality of capillaries 14-1 to 14-n, the capillaries 14- (i-1) that are separate from the capillaries 14-i are other spirals in which the spiral along the capillaries 14-i rotates around the central axis 15. And is arranged so that the outer surface of the capillary tube 14- (i-1) is in contact with the outer surface of the capillary tube 14-i.

複数の細管１４−１〜１４−ｎは、複数の螺旋流路１８−１〜１８−ｎと複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎとを形成している。複数の螺旋流路１８−１〜１８−ｎは、複数の細管１４−１〜１４−ｎに対応している。複数の螺旋流路１８−１〜１８−ｎのうちの細管１４−ｉに対応する螺旋流路１８−ｉは、細管１４−ｉの内側に形成されている。このため、螺旋流路１８−ｉは、螺旋に沿うように形成されている。その螺旋は、中心軸１５の周りに回転しながら、中心軸１５に平行に平行移動する点の軌跡である。 The plurality of thin tubes 14-1 to 14-n form a plurality of spiral channels 18-1 to 18-n and a plurality of outer injection ports 19-1 to 19-n. The plurality of spiral flow paths 18-1 to 18-n correspond to the plurality of thin tubes 14-1 to 14-n. The spiral channel 18-i corresponding to the capillary 14-i among the plurality of spiral channels 18-1 to 18-n is formed inside the capillary 14-i. For this reason, the spiral flow path 18-i is formed along the spiral. The spiral is a locus of a point that translates parallel to the central axis 15 while rotating around the central axis 15.

複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎは、複数の細管１４−１〜１４−ｎに対応している。複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎのうちの細管１４−ｉに対応する外側噴射口１９−ｉは、細管１４−ｉの一端に形成され、すなわち、螺旋流路１８−ｉの端に形成されている。外側噴射口１９−ｉは、外側噴射口１９−ｉを中心軸１５に正射影した点が内側噴射口１７を中心軸１５に正射影した点に一致するように、形成されている。すなわち、複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎは、図３に示されるように、内側噴射口１７の周りを囲むように形成されている。 The plurality of outer injection ports 19-1 to 19-n correspond to the plurality of thin tubes 14-1 to 14-n. Outer injection port 19-i corresponding to the thin tube 14-i among the plurality of outer injection ports 19-1 to 19-n is formed at one end of the thin tube 14-i, that is, the end of the spiral channel 18-i. Is formed. The outer injection port 19-i is formed so that the point obtained by orthogonal projection of the outer injection port 19-i on the central axis 15 coincides with the point obtained by orthogonal projection of the inner injection port 17 on the central axis 15. That is, the plurality of outer injection ports 19-1 to 19-n are formed so as to surround the inner injection port 17, as shown in FIG.

バーナ１１は、このように形成されることにより、複数の細管１４−１〜１４−ｎの本数ｎを用いて、中心軸１５の周りを２π／ｎだけ回転させると自らと概ね重なる回転対称を有している。 By forming the burner 11 in this way, when the number n of the plurality of thin tubes 14-1 to 14-n is used and rotated around the central axis 15 by 2π / n, the burner 11 has a rotational symmetry that substantially overlaps itself. Have.

バーナ１１は、図示されていないバンドをさらに備えている。そのバンドは、金属から形成され、そのバンドと直管１２との間に複数の細管１４−１〜１４−ｎが配置されるように、バーナ１１を複数の細管１４−１〜１４−ｎの外側から囲むように配置されている。そのバンドは、さらに、複数の細管１４−１〜１４−ｎが直管１２に接するように、かつ、直管１２と複数の細管１４−１〜１４−ｎとの間にはたらく最大摩擦力が増加するように、複数の細管１４−１〜１４−ｎに弾性力を印加している。バーナ１１は、そのバンドにより印加される弾性力により、複数の細管１４−１〜１４−ｎが直管１２に固定されている。 The burner 11 further includes a band (not shown). The band is made of metal, and the burner 11 is made up of the plurality of capillaries 14-1 to 14-n so that the plurality of capillaries 14-1 to 14-n are arranged between the band and the straight pipe 12. It is arranged so as to surround from the outside. The band further has a maximum frictional force so that the plurality of thin tubes 14-1 to 14-n are in contact with the straight tube 12 and between the straight tube 12 and the plurality of thin tubes 14-1 to 14-n. Elastic force is applied to the plurality of thin tubes 14-1 to 14-n so as to increase. In the burner 11, a plurality of thin tubes 14-1 to 14-n are fixed to the straight tube 12 by the elastic force applied by the band.

石炭ガス化炉１は、さらに、図示されていない微粉炭供給装置と酸化剤供給装置とを備えている。その微粉炭供給装置は、直線流路１６に燃料流体を供給する。その燃料流体は、微粉炭と搬送ガスとの混合物である。その搬送ガスとしては、窒素が例示される。その酸化剤供給装置は、複数の螺旋流路１８−１〜１８−ｎに酸化剤ガスを供給する。その酸化剤ガスは、微粉炭を酸化させ、その微粉炭から可燃性ガスを生成する酸化剤を含んでいる。その酸化剤ガスとしては、酸素、酸素富化空気、水蒸気と空気との混合ガス、水蒸気と酸素との混合ガスが例示される。 The coal gasification furnace 1 further includes a pulverized coal supply device and an oxidant supply device which are not shown. The pulverized coal supply device supplies a fuel fluid to the straight flow path 16. The fuel fluid is a mixture of pulverized coal and carrier gas. Nitrogen is exemplified as the carrier gas. The oxidant supply device supplies an oxidant gas to the plurality of spiral flow paths 18-1 to 18-n. The oxidant gas contains an oxidant that oxidizes pulverized coal and generates combustible gas from the pulverized coal. Examples of the oxidant gas include oxygen, oxygen-enriched air, a mixed gas of water vapor and air, and a mixed gas of water vapor and oxygen.

バーナ１１は、その燃料流体が直線流路１６に供給されているときに、内側噴射口１７からその燃料流体をその石炭ガス化炉本体の内部に噴射する。バーナ１１は、その酸化剤ガスが複数の螺旋流路１８−１〜１８−ｎに供給されているときに、複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎからその酸化剤ガスをその石炭ガス化炉本体の内部に噴射する。バーナ１１は、複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎからその酸化剤ガスを噴射したときに、複数の螺旋流路１８−１〜１８−ｎがそれぞれ螺旋に沿って形成されていることにより、図２に示されるように、その石炭ガス化炉本体の内部にその酸化剤ガスが中心軸１５の周りに回転しながら進行する旋回流２１を生成する。 The burner 11 injects the fuel fluid from the inner injection port 17 into the coal gasifier main body when the fuel fluid is supplied to the straight flow path 16. When the oxidant gas is supplied to the plurality of spiral flow paths 18-1 to 18-n, the burner 11 sends the oxidant gas to the coal gas from the plurality of outer injection ports 19-1 to 19-n. It sprays into the inside of the main body. When the burner 11 injects the oxidant gas from the plurality of outer injection ports 19-1 to 19-n, the plurality of spiral flow paths 18-1 to 18-n are respectively formed along the spiral. Thus, as shown in FIG. 2, a swirl flow 21 is generated in which the oxidant gas travels around the central axis 15 inside the coal gasification furnace main body.

バーナ１１は、その燃料流体とその酸化剤ガスとが並行して噴射されているときに、旋回流２１が強い乱流を生成することにより、その燃料流体とその酸化剤ガスとがより適切に混合された混合ガスを生成することができる。バーナ１１は、さらに、その石炭ガス化炉本体の内部でその燃料流体とその酸化剤ガスとを化学反応させることにより、その石炭ガス化炉本体の内部のうちの内側噴射口１７からその燃料流体が噴射される領域に火炎２２を生成させ、可燃性を有する生成ガスを生成する。このとき、バーナ１１は、旋回流２１によりその燃料流体とその酸化剤ガスとがより適切に混合されることにより、その燃料流体をより適切に燃焼させることができ、その生成ガスをより安定して生成することができる。 In the burner 11, when the fuel fluid and the oxidant gas are injected in parallel, the swirl flow 21 generates a strong turbulent flow, so that the fuel fluid and the oxidant gas are more appropriate. A mixed gas mixture can be generated. The burner 11 further causes the fuel fluid and the oxidant gas to chemically react inside the coal gasifier main body, thereby causing the fuel fluid from the inner injection port 17 in the coal gasifier main body. The flame 22 is generated in the region where the gas is injected, and the generated gas having combustibility is generated. At this time, the burner 11 can more appropriately burn the fuel fluid by mixing the fuel fluid and the oxidant gas more appropriately by the swirl flow 21, and can stabilize the generated gas. Can be generated.

本発明によるバーナ製造方法の実施の形態は、バーナ１１を生産する方法である。そのバーナ製造方法では、まず、直管１２が準備され、複数の細管が準備される。その複数の細管は、それぞれ、径が直管１２の径より細い直管に形成され、直線に沿うように、形成されている。直管１２とその複数の細管とが準備された後に、その複数の細管は、直管１２に巻きつけられて塑性変形されることにより、複数の細管１４−１〜１４−ｎに形成される。複数の細管１４−１〜１４−ｎが形成された後に、バンドが準備され、そのバンドは、そのバンドと直管１２との間に複数の細管１４−１〜１４−ｎが配置されるように、直管１２を複数の細管１４−１〜１４−ｎの外側から囲むように配置される。そのバンドは、複数の細管１４−１〜１４−ｎが直管１２に接するように、直管１２と複数の細管１４−１〜１４−ｎとの間にはたらく最大摩擦力が増加するように、複数の細管１４−１〜１４−ｎに弾性力を印加し、複数の細管１４−１〜１４−ｎを直管１２に固定する。直管１２と複数の細管１４−１〜１４−ｎとは、複数の細管１４−１〜１４−ｎが直管１２に固定されることにより、バーナ１１に形成される。 The embodiment of the burner manufacturing method according to the present invention is a method for producing the burner 11. In the burner manufacturing method, first, the straight pipe 12 is prepared, and a plurality of thin tubes are prepared. The plurality of thin tubes are each formed into a straight tube having a diameter smaller than that of the straight tube 12 and are formed along a straight line. After the straight tube 12 and the plurality of thin tubes are prepared, the plurality of thin tubes are wound around the straight tube 12 and plastically deformed to form a plurality of thin tubes 14-1 to 14-n. . After the plurality of capillaries 14-1 to 14-n are formed, a band is prepared, and the bands are arranged such that the plurality of capillaries 14-1 to 14-n are arranged between the band and the straight pipe 12. In addition, the straight pipe 12 is arranged so as to surround from the outside of the plurality of thin tubes 14-1 to 14-n. In the band, the maximum frictional force acting between the straight tube 12 and the plurality of thin tubes 14-1 to 14-n is increased so that the plurality of thin tubes 14-1 to 14-n are in contact with the straight tube 12. Then, an elastic force is applied to the plurality of thin tubes 14-1 to 14-n, and the plurality of thin tubes 14-1 to 14-n are fixed to the straight tube 12. The straight tube 12 and the plurality of thin tubes 14-1 to 14-n are formed in the burner 11 by fixing the plurality of thin tubes 14-1 to 14-n to the straight tube 12.

このようなバーナ製造方法は、複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎの前に旋回翼を取り付ける工程がなく、旋回流２１を生成する旋回翼を別個に備える他のバーナを作製する他のバーナ製造方法に比較して、バーナ１１をより容易に作製することができる。 Such a burner manufacturing method does not include a step of attaching swirl vanes in front of the plurality of outer injection nozzles 19-1 to 19-n, and other burners having separate swirl vanes that generate swirl flow 21 are produced. Compared with this burner manufacturing method, the burner 11 can be manufactured more easily.

複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎから噴射される酸化剤ガスは、供給量が同じであるときに、複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎの断面積がより小さいときに、複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎからより高速に噴射されることができる。すなわち、バーナ１１は、複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎの断面積が小さくなるように作製されることにより、すなわち、複数の細管１４−１〜１４−ｎが径の小さい管から作製されることにより、酸化剤ガスをより高速に噴射することができる。このようなバーナ製造方法は、酸化剤ガスをより高速に噴射することができるバーナをより容易に作製することができる。 When the supply amount of the oxidant gas injected from the plurality of outer injection ports 19-1 to 19-n is the same, the cross-sectional area of the plurality of outer injection ports 19-1 to 19-n is smaller Further, it can be injected at a higher speed from the plurality of outer injection ports 19-1 to 19-n. That is, the burner 11 is manufactured so that the cross-sectional areas of the plurality of outer injection ports 19-1 to 19-n are reduced, that is, the plurality of thin tubes 14-1 to 14-n are formed from tubes having a small diameter. By being produced, the oxidant gas can be injected at a higher speed. Such a burner manufacturing method can more easily produce a burner that can inject oxidant gas at a higher speed.

なお、直管１２と複数の細管１４−１〜１４−ｎとは、そのバンドを用いる固定手段と異なる他の固定手段により固定されることもできる。その固定手段としては、溶接が例示される。このような固定手段が適用されたバーナ製造方法により作製されたバーナは、既述の実施の形態におけるバーナ１１と同様にして、その燃料流体をより適切に燃焼させることができ、その生成ガスをより安定して生成することができ、より容易に作製されることができる。 The straight tube 12 and the plurality of thin tubes 14-1 to 14-n can be fixed by other fixing means different from the fixing means using the band. As the fixing means, welding is exemplified. The burner produced by the burner manufacturing method to which such fixing means is applied can burn the fuel fluid more appropriately in the same manner as the burner 11 in the above-described embodiment, It can be produced more stably and can be produced more easily.

なお、バーナ１１は、さらに、給水装置を備えることもできる。その給水装置は、複数の螺旋流路１８−１〜１８−ｎのうちのいずれかの水用螺旋流路に水を供給する。このような給水装置を備えたバーナは、その水用螺旋流路に水が供給されているときに、複数の外側噴射口３９−１〜３９−ｎのうちのその水用螺旋流路に対応する水噴射口からその水をその石炭ガス化炉本体の内部に噴射する。そのバーナは、その水噴射口から水を噴射したときに、複数の螺旋流路１８−１〜１８−ｎがそれぞれ螺旋に沿って形成されていることにより、水蒸気が中心軸１５の周りに回転しながら進行する旋回流をその石炭ガス化炉本体の内部に生成する。その水蒸気は、その水が火炎２２により加熱されることにより生成される。このとき、その酸化剤供給装置は、複数の外側螺旋流路１８−１〜１８−ｎのうちの水用螺旋流路を除く酸化剤用螺旋流路にその酸化剤ガスを供給する。そのバーナは、その酸化剤ガスがその酸化剤用螺旋流路に供給されているときに、複数の外側噴射口１９−１〜１９−ｎのうちのその酸化剤用螺旋流路に対応する酸化剤用外側噴射口からその酸化剤ガスをその石炭ガス化炉本体の内部に噴射し、その石炭ガス化炉本体の内部にその酸化剤ガスが中心軸１５の周りに回転しながら進行する旋回流２１を生成する。このため、このようなバーナは、既述の実施の形態におけるバーナ１１と同様にして、その燃料流体をより適切に燃焼させることができ、その生成ガスをより安定して生成することができ、かつ、より容易に作製されることができる。 The burner 11 can further include a water supply device. The water supply device supplies water to any one of the plurality of spiral channels 18-1 to 18-n. The burner provided with such a water supply device corresponds to the water spiral flow path among the plurality of outer injection ports 39-1 to 39-n when water is supplied to the water spiral flow path. The water is injected into the coal gasifier body from the water injection port. In the burner, when water is ejected from the water ejection port, the plurality of spiral flow paths 18-1 to 18-n are formed along the spiral, so that water vapor rotates around the central axis 15. A whirling flow that travels while being generated is generated inside the coal gasifier body. The water vapor is generated when the water is heated by the flame 22. At this time, the oxidant supply device supplies the oxidant gas to the oxidant spiral flow path except the water spiral flow path among the plurality of outer spiral flow paths 18-1 to 18-n. When the oxidant gas is supplied to the oxidant spiral flow path, the burner oxidizes corresponding to the oxidant spiral flow path among the plurality of outer injection ports 19-1 to 19-n. A swirl flow in which the oxidant gas is injected into the coal gasifier main body from the outer injection port for the agent, and the oxidizer gas rotates around the central axis 15 in the coal gasifier main body. 21 is generated. For this reason, such a burner can burn the fuel fluid more appropriately in the same manner as the burner 11 in the above-described embodiment, and can generate the generated gas more stably. And it can be produced more easily.

火炎２２は、熱線を輻射し、その熱線により直管１２と複数の細管１４−１〜１４−ｎとを加熱する。このようなバーナは、火炎２２にその水蒸気が供給されることにより、酸化剤の濃度を低下させ、かつ、石炭をガス化させる化学反応のうちの吸熱反応を促進させ、火炎２２の温度を低減させることができる。このため、このようなバーナは、さらに、直管１２と複数の細管１４−１〜１４−ｎとの温度を低減することができ、直管１２と複数の細管１４−１〜１４−ｎとが変形・焼損することを防止することができる。 The flame 22 radiates heat rays, and heats the straight tube 12 and the plurality of thin tubes 14-1 to 14-n with the heat rays. Such a burner reduces the temperature of the flame 22 by reducing the concentration of the oxidant and promoting the endothermic reaction among the chemical reactions that gasify the coal by supplying the water vapor to the flame 22. Can be made. For this reason, such a burner can further reduce the temperature of the straight pipe 12 and the plurality of thin tubes 14-1 to 14-n, and the straight pipe 12 and the plurality of thin tubes 14-1 to 14-n Can be prevented from being deformed and burned out.

バーナ１１は、その酸化剤ガスが水蒸気を含有しているときに、火炎２２にその水蒸気が供給されることにより、酸化剤の濃度を低下させ、かつ、石炭をガス化させる化学反応のうちの吸熱反応を促進させ、火炎２２の温度を低減させることができる。この場合も、バーナ１１は、直管１２と複数の細管１４−１〜１４−ｎとの温度を低減することができ、直管１２と複数の細管１４−１〜１４−ｎとが変形・焼損することを防止することができる。 When the oxidant gas contains water vapor, the burner 11 is supplied with the water vapor to the flame 22, thereby reducing the concentration of the oxidant and gasifying the coal. The endothermic reaction can be promoted and the temperature of the flame 22 can be reduced. Also in this case, the burner 11 can reduce the temperature of the straight tube 12 and the plurality of thin tubes 14-1 to 14-n, and the straight tube 12 and the plurality of thin tubes 14-1 to 14-n are deformed. Burnout can be prevented.

図４は、本発明によるバーナの実施の他の形態を示している。そのバーナ３１は、その石炭ガス化炉本体の内部に配置され、棒状に形成されている。バーナ３１は、直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎと外側直管３４とを備えている。直管３２は、金属から形成されている。直管３２は、管に形成され、中心軸３５の周りに回転することにより得られる回転体に形成されている。直管３２は、直線流路３６と内側噴射口３７とを形成している。直線流路３６は、直管３２の内側に形成されている。内側噴射口３７は、直管３２の一端に形成され、すなわち、直線流路３６の端に形成されている。 FIG. 4 shows another embodiment of the burner according to the invention. The burner 31 is disposed inside the coal gasifier main body and is formed in a rod shape. The burner 31 includes a straight pipe 32, a plurality of thin tubes 33-1 to 33-n, and an outer straight pipe 34. The straight pipe 32 is made of metal. The straight pipe 32 is formed in a pipe and is formed into a rotating body obtained by rotating around the central axis 35. The straight pipe 32 forms a straight flow path 36 and an inner injection port 37. The straight flow path 36 is formed inside the straight pipe 32. The inner injection port 37 is formed at one end of the straight pipe 32, that is, formed at the end of the straight flow path 36.

複数の細管３３−１〜３３−ｎの任意の細管３３−ｉは、金属から形成され、管に形成されている。細管３３−ｉは、径が直管３２の径より細い。細管３３−ｉは、直管３２の外側に配置され、螺旋に沿うように形成されている。その螺旋は、中心軸３５の周りに回転しながら、中心軸３５に平行に平行移動する点の軌跡である。複数の細管３３−１〜３３−ｎのうちの細管３３−ｉと別個の細管３３−（ｉ−１）は、細管３３−ｉが沿う螺旋が中心軸３５を中心に回転移動した他の螺旋に沿うように形成され、細管３３−（ｉ−１）の外側の表面が細管３３−ｉの外側の表面に接するように、配置されている。 Arbitrary capillaries 33-i of the plurality of capillaries 33-1 to 33-n are made of metal and formed into tubes. The diameter of the thin tube 33-i is smaller than the diameter of the straight tube 32. The thin tube 33-i is disposed outside the straight tube 32 and is formed along a spiral. The spiral is a locus of a point that translates in parallel to the central axis 35 while rotating around the central axis 35. Among the plurality of capillaries 33-1 to 33-n, the capillaries 33- (i-1) separate from the capillaries 33-i are other spirals in which the spiral along the capillaries 33-i rotates around the central axis 35. Are arranged so that the outer surface of the capillary tube 33- (i-1) is in contact with the outer surface of the capillary tube 33-i.

複数の細管３３−１〜３３−ｎは、複数の螺旋流路３８−１〜３８−ｎと複数の外側噴射口３９−１〜３９−ｎとを形成している。複数の螺旋流路３８−１〜３８−ｎは、複数の細管３３−１〜３３−ｎに対応している。複数の螺旋流路３８−１〜３８−ｎのうちの細管３３−ｉに対応する螺旋流路３８−ｉは、細管３３−ｉの内側に形成されている。このため、螺旋流路３８−ｉは、螺旋に沿うように形成されている。その螺旋は、中心軸３５の周りに回転しながら、中心軸３５に平行に平行移動する点の軌跡である。 The plurality of thin tubes 33-1 to 33-n form a plurality of spiral channels 38-1 to 38-n and a plurality of outer injection ports 39-1 to 39-n. The plurality of spiral flow paths 38-1 to 38-n correspond to the plurality of thin tubes 33-1 to 33-n. The spiral flow path 38-i corresponding to the narrow pipe 33-i among the multiple spiral flow paths 38-1 to 38-n is formed inside the narrow pipe 33-i. For this reason, the spiral flow path 38-i is formed along the spiral. The spiral is a locus of a point that translates in parallel to the central axis 35 while rotating around the central axis 35.

複数の外側噴射口３９−１〜３９−ｎは、複数の細管３３−１〜３３−ｎに対応している。複数の外側噴射口３９−１〜３９−ｎのうちの細管３３−ｉに対応する外側噴射口３９−ｉは、細管３３−ｉの一端に形成され、すなわち、螺旋流路３８−ｉの端に形成されている。外側噴射口３９−ｉは、外側噴射口３９−ｉを中心軸３５に正射影した点が内側噴射口３７を中心軸３５に正射影した点に一致するように、形成されている。 The plurality of outer injection ports 39-1 to 39-n correspond to the plurality of thin tubes 33-1 to 33-n. Outer injection port 39-i corresponding to the thin tube 33-i among the plurality of outer injection ports 39-1 to 39-n is formed at one end of the thin tube 33-i, that is, the end of the spiral flow path 38-i. Is formed. The outer injection port 39-i is formed so that a point obtained by orthogonal projection of the outer injection port 39-i on the central axis 35 coincides with a point obtained by orthogonal projection of the inner injection port 37 on the central axis 35.

外側直管３４は、金属から形成されている。外側直管３４は、管に形成され、中心軸３５の周りに回転することにより得られる回転体に形成されている。外側直管３４は、外側直管３４の内側に直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎとが配置されるように、直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎとを囲むように配置されている。外側直管３４は、さらに、複数の細管３３−１〜３３−ｎが直管３２に接するように、かつ、直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎとの間にはたらく最大摩擦力が増加するように、複数の細管３３−１〜３３−ｎに弾性力を印加している。バーナ３１は、外側直管３４により印加される弾性力により、複数の細管３３−１〜３３−ｎが直管３２に固定されている。 The outer straight pipe 34 is made of metal. The outer straight pipe 34 is formed in a pipe and is formed into a rotating body obtained by rotating around a central axis 35. The outer straight pipe 34 includes the straight pipe 32 and the plurality of thin tubes 33-1 to 33-n so that the straight pipe 32 and the plurality of thin tubes 33-1 to 33-n are disposed inside the outer straight pipe 34. It is arranged to surround. The outer straight pipe 34 further has a maximum friction so that the plurality of thin tubes 33-1 to 33-n are in contact with the straight tube 32 and between the straight tube 32 and the plurality of thin tubes 33-1 to 33-n. Elastic force is applied to the plurality of thin tubes 33-1 to 33-n so that the force increases. In the burner 31, a plurality of thin tubes 33-1 to 33-n are fixed to the straight tube 32 by an elastic force applied by the outer straight tube 34.

外側直管３４は、複数の外側螺旋流路４１−１〜４１−ｎと複数の外側噴射口４２−１〜４２−ｎとを形成している。複数の外側螺旋流路４１−１〜４１−ｎは、複数の細管３３−１〜３３−ｎに対応している。複数の外側螺旋流路４１−１〜４１−ｎのうちの細管３３−ｉに対応する外側螺旋流路４１−ｉは、外側直管３４と外側螺旋流路４１−ｉと外側螺旋流路４１−（ｉ−１）とに囲まれた空間から形成されている。すなわち、外側螺旋流路４１−ｉは、螺旋に沿うように形成されている。その螺旋は、中心軸３５の周りに回転しながら、中心軸３５に平行に平行移動する点の軌跡である。 The outer straight pipe 34 forms a plurality of outer spiral channels 41-1 to 41-n and a plurality of outer injection ports 42-1 to 42-n. The plurality of outer spiral flow paths 41-1 to 41-n correspond to the plurality of thin tubes 33-1 to 33-n. Outer spiral channels 41-i corresponding to the thin tubes 33-i among the plurality of outer spiral channels 41-1 to 41-n are an outer straight tube 34, an outer spiral channel 41-i, and an outer spiral channel 41. -It is formed from the space enclosed by (i-1). That is, the outer spiral channel 41-i is formed along the spiral. The spiral is a locus of a point that translates in parallel to the central axis 35 while rotating around the central axis 35.

複数の外側噴射口４２−１〜４２−ｎは、複数の細管３３−１〜３３−ｎに対応している。複数の外側噴射口４２−１〜４２−ｎのうちの細管３３−ｉに対応する外側噴射口４２−ｉは、細管３３−ｉの端と細管３３−（ｉ−１）の端と外側直管３４の端とから形成され、すなわち、複数の外側螺旋流路４１−１〜４１−ｎのうちの細管３３−ｉに対応する外側螺旋流路４１−ｉの端に形成されている。 The plurality of outer injection ports 42-1 to 42-n correspond to the plurality of thin tubes 33-1 to 33-n. Outer injection ports 42-i corresponding to the thin tubes 33-i among the plurality of outer injection ports 42-1 to 42-n are the ends of the thin tubes 33-i, the ends of the thin tubes 33- (i-1), and the outer straight ports. That is, it is formed at the end of the outer spiral channel 41-i corresponding to the narrow tube 33-i among the plurality of outer spiral channels 41-1 to 41-n.

すなわち、複数の外側噴射口３９−１〜３９−ｎは、図５に示されるように、内側噴射口３７の周りを囲むように形成されている。複数の外側噴射口４２−１〜４２−ｎは、内側噴射口３７の周りを囲むように形成され、中心軸３５から外側噴射口４２−ｉまでの距離が中心軸３５から外側噴射口３９−ｉまでの距離より大きくなるように、配置されている。 That is, the plurality of outer injection ports 39-1 to 39-n are formed so as to surround the inner injection port 37 as shown in FIG. The plurality of outer injection ports 42-1 to 42-n are formed so as to surround the inner injection port 37, and the distance from the central axis 35 to the outer injection port 42-i is the distance from the central axis 35 to the outer injection port 39-. It arrange | positions so that it may become larger than the distance to i.

バーナ３１は、このように形成されることにより、複数の細管３３−１〜３３−ｎの本数ｎを用いて、中心軸３５の周りを２π／ｎだけ回転させると自らと概ね重なる回転対称を有している。 When the burner 31 is formed in this way, the number n of the plurality of thin tubes 33-1 to 33-n is used to rotate the central axis 35 by 2π / n so that the burner 31 substantially overlaps itself. Have.

バーナ３１が適用される石炭ガス化炉は、さらに、図示されていない微粉炭供給装置と酸化剤供給装置と給水装置とを備えている。その微粉炭供給装置は、直線流路３６に燃料流体を供給する。その燃料流体は、微粉炭と搬送ガスとの混合物である。その搬送ガスとしては、窒素が例示される。その酸化剤供給装置は、複数の外側螺旋流路４１−１〜４１−ｎに酸化剤ガスを供給する。その酸化剤ガスは、微粉炭を酸化させ、その微粉炭から可燃性ガスを生成する酸化剤を含んでいる。その酸化剤ガスとしては、酸素、酸素富化空気、水蒸気と空気との混合ガス、水蒸気と酸素との混合ガスが例示される。その給水装置は、複数の螺旋流路３８−１〜３８−ｎに水を供給する。 The coal gasification furnace to which the burner 31 is applied further includes a pulverized coal supply device, an oxidant supply device, and a water supply device (not shown). The pulverized coal supply device supplies a fuel fluid to the straight flow path 36. The fuel fluid is a mixture of pulverized coal and carrier gas. Nitrogen is exemplified as the carrier gas. The oxidant supply device supplies oxidant gas to the plurality of outer spiral flow paths 41-1 to 41-n. The oxidant gas contains an oxidant that oxidizes pulverized coal and generates combustible gas from the pulverized coal. Examples of the oxidant gas include oxygen, oxygen-enriched air, a mixed gas of water vapor and air, and a mixed gas of water vapor and oxygen. The water supply device supplies water to the plurality of spiral flow paths 38-1 to 38-n.

バーナ３１は、その燃料流体が直線流路３６に供給されているときに、内側噴射口３７からその燃料流体をその石炭ガス化炉本体の内部に噴射する。バーナ３１は、その酸化剤ガスが複数の外側螺旋流路４１−１〜４１−ｎに供給されているときに、複数の外側噴射口４２−１〜４２−ｎからその酸化剤ガスをその石炭ガス化炉本体の内部に噴射する。 The burner 31 injects the fuel fluid from the inner injection port 37 into the coal gasifier main body when the fuel fluid is supplied to the straight flow path 36. When the oxidant gas is supplied to the plurality of outer spiral flow paths 41-1 to 41-n, the burner 31 transfers the oxidant gas from the plurality of outer injection ports 42-1 to 42-n to the coal. It is injected into the gasifier body.

バーナ３１は、複数の外側噴射口４２−１〜４２−ｎからその酸化剤ガスを噴射したときに、複数の外側螺旋流路４１−１〜４１−ｎがそれぞれ螺旋に沿って形成されていることにより、図４に示されるように、その石炭ガス化炉本体の内部にその酸化剤ガスが中心軸３５の周りに回転しながら進行する旋回流５１を生成する。 In the burner 31, when the oxidant gas is injected from the plurality of outer injection ports 42-1 to 42-n, a plurality of outer spiral flow paths 41-1 to 41-n are respectively formed along the spiral. As a result, as shown in FIG. 4, a swirl flow 51 is generated in which the oxidant gas travels around the central axis 35 while rotating inside the coal gasifier main body.

バーナ３１は、その燃料流体とその酸化剤ガスとが並行して噴射されているときに、旋回流５１が強い乱流を生成することにより、その燃料流体とその酸化剤ガスとがより適切に混合された混合ガスを生成することができる。バーナ３１は、さらに、その石炭ガス化炉本体の内部でその燃料流体とその酸化剤ガスとを化学反応させることにより、その石炭ガス化炉本体の内部のうちの内側噴射口３７からその燃料流体が噴射される領域に火炎５３を生成させ、可燃性を有する生成ガスを生成する。このとき、バーナ３１は、旋回流５１によりその燃料流体とその酸化剤ガスとがより適切に混合されることにより、その燃料流体をより適切に燃焼させることができ、その生成ガスをより安定して生成することができる。 In the burner 31, when the fuel fluid and the oxidant gas are injected in parallel, the swirl flow 51 generates a strong turbulent flow, so that the fuel fluid and the oxidant gas are more appropriately A mixed gas mixture can be generated. The burner 31 further causes the fuel fluid and the oxidant gas to chemically react inside the coal gasifier main body, thereby causing the fuel fluid from the inner injection port 37 inside the coal gasifier main body. The flame 53 is generated in the region where the gas is injected, and a product gas having combustibility is generated. At this time, the burner 31 can more appropriately burn the fuel fluid by mixing the fuel fluid and the oxidant gas more appropriately by the swirl flow 51, and can stabilize the generated gas more stably. Can be generated.

バーナ３１は、その水が複数の螺旋流路３８−１〜３８−ｎに供給されているときに、複数の外側噴射口３９−１〜３９−ｎからその水をその石炭ガス化炉本体の内部に噴射する。バーナ３１は、複数の外側噴射口３９−１〜３９−ｎから水を噴射したときに、複数の螺旋流路３８−１〜３８−ｎがそれぞれ螺旋に沿って形成されていることにより、水蒸気が中心軸３５の周りに回転しながら進行する旋回流５２をその石炭ガス化炉本体の内部に生成する。その水蒸気は、その水が火炎５３により加熱されることにより生成される。 When the water is supplied to the plurality of spiral flow paths 38-1 to 38-n, the burner 31 supplies the water from the plurality of outer injection ports 39-1 to 39-n to the coal gasifier main body. Spray inside. When the burner 31 injects water from the plurality of outer injection ports 39-1 to 39-n, the plurality of spiral flow paths 38-1 to 38-n are formed along the spiral, respectively. Produces a swirl flow 52 that rotates around the central axis 35 inside the coal gasifier body. The water vapor is generated when the water is heated by the flame 53.

火炎５３は、熱線を輻射し、その熱線により直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎと外側直管３４とを加熱する。バーナ３１は、その水が複数の螺旋流路３８−１〜３８−ｎを流れることにより、直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎと外側直管３４とを冷却する。バーナ３１は、さらに、複数の外側噴射口３９−１〜３９−ｎから水を噴射することにより、火炎５３にその水蒸気を供給することができる。バーナ３１は、火炎５３にその水蒸気を供給することにより、酸化剤の濃度を低下させ、かつ、石炭をガス化させる化学反応のうちの吸熱反応を促進させ、火炎５３の温度を低減させることができる。このため、バーナ３１は、直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎと外側直管３４との温度を低減することができる。その結果、バーナ３１は、直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎと外側直管３４とが変形・焼損することを防止することができる。 The flame 53 radiates heat rays, and heats the straight tube 32, the plurality of thin tubes 33-1 to 33-n, and the outer straight tube 34 with the heat rays. The burner 31 cools the straight pipe 32, the plurality of thin tubes 33-1 to 33-n, and the outer straight pipe 34 by the water flowing through the plurality of spiral flow paths 38-1 to 38-n. The burner 31 can further supply the water vapor to the flame 53 by injecting water from the plurality of outer injection ports 39-1 to 39-n. The burner 31 supplies the water vapor to the flame 53, thereby reducing the concentration of the oxidant and promoting the endothermic reaction of the chemical reaction for gasifying the coal, thereby reducing the temperature of the flame 53. it can. For this reason, the burner 31 can reduce the temperature of the straight pipe 32, the plurality of thin tubes 33-1 to 33-n, and the outer straight pipe 34. As a result, the burner 31 can prevent the straight pipe 32, the plurality of thin tubes 33-1 to 33-n, and the outer straight pipe 34 from being deformed or burnt.

本発明によるバーナ製造方法の実施の他の形態は、バーナ３１を生産する方法である。そのバーナ製造方法では、まず、直管３２が準備され、複数の細管が準備され、外側直管３４が準備される。その複数の細管は、それぞれ、径が直管３２の径より細い直管に形成され、直線に沿うように、形成されている。直管３２とその複数の細管とが準備された後に、その複数の細管は、直管３２に巻きつけられて塑性変形されることにより、複数の細管３３−１〜３３−ｎに形成される。複数の細管３３−１〜３３−ｎが形成された後に、直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎとは、外側直管３４の内部に挿入されることにより、バーナ３１に形成される。このとき、外側直管３４は、複数の細管３３−１〜３３−ｎが直管３２に接するように、直管３２と複数の細管３３−１〜３３−ｎとの間にはたらく最大摩擦力が増加するように、複数の細管３３−１〜３３−ｎに弾性力を印加し、複数の細管３３−１〜３３−ｎを直管３２に固定する。 Another embodiment of the burner manufacturing method according to the present invention is a method for producing the burner 31. In the burner manufacturing method, first, the straight pipe 32 is prepared, a plurality of thin tubes are prepared, and the outer straight pipe 34 is prepared. The plurality of thin tubes are each formed in a straight tube having a diameter smaller than that of the straight tube 32 and are formed along a straight line. After the straight tube 32 and the plurality of thin tubes are prepared, the plurality of thin tubes are wound around the straight tube 32 and plastically deformed to form a plurality of thin tubes 33-1 to 33-n. . After the plurality of thin tubes 33-1 to 33-n are formed, the straight tube 32 and the plurality of thin tubes 33-1 to 33-n are formed in the burner 31 by being inserted into the outer straight tube 34. Is done. At this time, the outer straight tube 34 has a maximum frictional force acting between the straight tube 32 and the plurality of thin tubes 33-1 to 33-n so that the plurality of thin tubes 33-1 to 33-n are in contact with the straight tube 32. The elastic force is applied to the plurality of thin tubes 33-1 to 33-n so that the plurality of thin tubes 33-1 to 33-n are fixed to the straight tube 32.

このようなバーナ製造方法は、複数の外側噴射口３９−１〜３９−ｎと複数の外側噴射口４２−１〜４２−ｎの前に旋回翼を取り付ける工程がなく、旋回流５１と旋回流５２とを生成する旋回翼を別個に備える他のバーナを作製する他のバーナ製造方法に比較して、バーナ３１をより容易に作製することができる。 Such a burner manufacturing method does not include a step of attaching swirl blades in front of the plurality of outer injection ports 39-1 to 39-n and the plurality of outer injection ports 42-1 to 42-n. The burner 31 can be more easily produced as compared with other burner manufacturing methods for producing other burners that are separately provided with swirling blades that generate 52.

複数の外側噴射口４２−１〜４２−ｎから噴射される酸化剤ガスは、供給量が同じであるときに、複数の外側噴射口４２−１〜４２−ｎの断面積がより小さいときに、複数の外側噴射口４２−１〜４２−ｎからより高速に噴射されることができる。すなわち、バーナ３１は、４２−１〜４２−ｎの断面積が小さくなるように作製されることにより、すなわち、複数の細管３３−１〜３３−ｎが径の小さい管から作製されることにより、酸化剤ガスをより高速に噴射することができる。すなわち、このようなバーナ製造方法は、酸化剤ガスをより高速に噴射することができるバーナをより容易に作製することができる。 When the supply amount of the oxidizing gas injected from the plurality of outer injection ports 42-1 to 42-n is the same, the cross-sectional area of the plurality of outer injection ports 42-1 to 42-n is smaller , The plurality of outer injection ports 42-1 to 42-n can be injected at higher speed. That is, the burner 31 is manufactured so that the cross-sectional area of 42-1 to 42-n becomes small, that is, the plurality of thin tubes 33-1 to 33-n are manufactured from tubes having a small diameter. The oxidant gas can be injected at a higher speed. That is, such a burner manufacturing method can more easily produce a burner that can inject oxidant gas at a higher speed.

なお、バーナ３１は、複数の螺旋流路３８−１〜３８−ｎにその酸化剤ガスを供給し、複数の外側螺旋流路４１−１〜４１−ｎに水を供給することもできる。このようなバーナも、旋回流５１を生成することができ、旋回流５２を生成することができる。このため、このようなバーナは、既述の実施の形態におけるバーナ３１と同様にして、その燃料流体をより適切に燃焼させることができ、その生成ガスをより安定して生成することができ、かつ、より容易に作製されることができる。 Note that the burner 31 can also supply the oxidant gas to the plurality of spiral channels 38-1 to 38-n and supply water to the plurality of outer spiral channels 41-1 to 41-n. Such a burner can also generate the swirl flow 51 and can generate the swirl flow 52. For this reason, such a burner can burn the fuel fluid more appropriately in the same manner as the burner 31 in the above-described embodiment, and can generate the generated gas more stably. And it can be produced more easily.

１：石炭ガス化炉
２：チャー回収装置
３：ガス精製設備
６：排熱回収ボイラ
７：蒸気タービン設備
８：発電機
１０：その石炭ガス化複合発電設備
１１：バーナ
１２：直管
１４−１〜１４−ｎ：複数の細管
１５：中心軸
１６：直線流路
１７：内側噴射口
１９−１〜１９−ｎ：複数の外側噴射口
２１：旋回流
２２：火炎
３１：バーナ
３２：直管
３３−１〜３３−ｎ：複数の細管
３４：外側直管
３５：中心軸
３６：直線流路
３７：内側噴射口
３９−１〜３９−ｎ：複数の外側噴射口
４１−１〜４１−ｎ：複数の外側螺旋流路
４２−１〜４２−ｎ：複数の外側噴射口
５１：旋回流
５２：旋回流
５３：火炎 1: Coal gasification furnace 2: Char recovery device 3: Gas purification equipment 6: Waste heat recovery boiler 7: Steam turbine equipment 8: Generator 10: The coal gasification combined power generation equipment 11: Burner 12: Straight pipe 14-1 -14-n: a plurality of thin tubes 15: a central axis 16: a straight channel 17: an inner injection port 19-1 to 19-n: a plurality of outer injection ports 21: a swirl flow 22: a flame 31: a burner 32: a straight pipe 33 -1 to 33-n: a plurality of thin tubes 34: an outer straight tube 35: a central axis 36: a straight channel 37: an inner injection port 39-1 to 39-n: a plurality of outer injection ports 41-1 to 41-n: A plurality of outer spiral flow paths 42-1 to 42-n: a plurality of outer injection ports 51: swirling flow 52: swirling flow 53: flame

Claims

A straight pipe forming the first injection port;
A plurality of thin tubes each forming a plurality of second injection ports arranged so as to surround the first injection port;
The straight pipe further forms a straight channel through which the first fluid ejected from the first ejection port flows,
An arbitrary thin tube of the plurality of thin tubes further forms a spiral flow path through which a second fluid ejected from a second ejection port formed by the arbitrary narrow tube among the plurality of second ejection ports flows.
The spiral flow path is a burner disposed along a spiral that surrounds the straight pipe.

An outer straight pipe arranged so as to surround the plurality of thin tubes;
The outer straight pipe is
A plurality of third injection ports arranged to surround the first injection port;
Forming a plurality of outer spiral flow paths through which a plurality of third fluids respectively injected from the plurality of third injection ports respectively flow;
Arbitrary outer spiral channels of the plurality of outer spiral channels are divided into the outer straight tube, a first capillary tube of the plurality of capillary tubes, and a second capillary tube different from the first capillary tube of the plurality of capillary tubes. The burner according to claim 1 formed so as to be surrounded.

The first fluid contains an oxidant that burns the second fluid;
The burner according to claim 2, wherein the third fluid contains water vapor.

Further equipped with a band,
The plurality of thin tubes are disposed between the band and the straight tube,
The burner according to claim 1, wherein the band fixes the plurality of thin tubes to the straight tube by pressing the plurality of thin tubes against the straight tube.

A burner according to any one of claims 1 to 4;
A gasification furnace main body for generating an atmosphere in which the second gas is gasified,
The second gas is a coal gasification furnace in which a carbon-containing material containing carbon is mixed.

Preparing a straight pipe that forms a straight flow path;
Preparing a plurality of capillaries that respectively form a plurality of spiral channels;
Wrapping the plurality of thin tubes around the straight tube such that an arbitrary spiral channel of the plurality of spiral channels is disposed along a spiral around the straight tube;
The plurality of capillaries are burner manufacturing methods further arranged such that the plurality of second injection ports are arranged around the first injection port.

Preparing the outer straight pipe,
A plurality of third injection ports arranged so as to surround the first injection port and a plurality of outer spiral flow paths through which a plurality of third fluids respectively injected from the plurality of third injection ports flow are formed. And further inserting the plurality of thin tubes into the outer straight tube,
Arbitrary outer spiral channels of the plurality of outer spiral channels are divided into the outer straight tube, a first capillary tube of the plurality of capillary tubes, and a second capillary tube different from the first capillary tube of the plurality of capillary tubes. The burner manufacturing method of Claim 6 formed so that it may be enclosed.