JP2018162903A - バーナ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、本実施形態に係るガス化バーナ1(バーナ)が用いられる設備の一例として、石炭ガス化炉100について、図1を参照して説明する。石炭ガス化炉100は、炉底部101と、部分酸化部102(反応炉)と、熱分解部103(反応炉)とを備える。炉底部101、部分酸化部102及び熱分解部103は、いずれも筒状を呈しており、下方から上方に向かうにつれてこの順に接続されている。
続いて、図2〜図4を参照して、ガス化バーナ1の詳細について説明する。ガス化バーナ1は、図2に示されるように、断熱材105を介して部分酸化部102の周壁に取り付けられている。ガス化バーナ1は、図2〜図4に示されるように、燃料管10と、ノズルチップ20と、冷却部材30とを備える。
続いて、図5及び図6を参照して、ガス化バーナ1の製造方法について説明する。まず、冷却部材30を用意する。具体的には、図5(a)に示されるように、先端部31の内側管31bの他端と、中間部32の一端とを対向させる。この状態で、内側管31bの他端と中間部32の一端とを溶接する。これにより、図5(b)に示されるように、内側管31bと中間部32とが溶接部W1によって接合される。このとき、内側管31bの他端が外側管31cの他端よりも冷却部材30の基端側に位置しているので、内側管31bの他端と中間部32の一端との間に溶接トーチが向かうことが外側管31cによって妨げられ難い。
以上のような本実施形態では、ノズルチップ20と冷却部材30との間がネジ(雄ネジMs及び雌ネジFs)によって螺合されている。そのため、冷却部材30に対するノズルチップ20の取り付け及び取り外しが極めて容易である。従って、酸化剤が流通する貫通孔21bの向きが異なる複数種類のノズルチップ20を準備しておくことにより、石炭ガス化炉100の改造をすることなくノズルチップ20を交換するだけで、燃料種の変更に対応することができる。その結果、簡易な構成で種々の燃料種に対応することが可能となる。
以上、本開示に係る実施形態について詳細に説明したが、本発明の要旨の範囲内で種々の変形を上記の実施形態に加えてもよい。例えば、図7に示されるように、燃料管10とノズルチップ20とがネジ(雄ネジMs及び雌ネジFs)によって螺合しており、ノズルチップ20と冷却部材30とが嵌合(例えば、隙間嵌め)されていてもよい。また、図8に示されるように、ノズルチップ20と燃料管10とがネジ(雄ネジMs及び雌ネジFs)によって螺合しており、ノズルチップ20と冷却部材30とがネジ(雄ネジMs及び雌ネジFs)によって螺合していてもよい。すなわち、ノズルチップ20と燃料管10との間、及び、ノズルチップ20と冷却部材30との間の少なくとも一方が、ネジによって螺合されていてもよい。
Claims (14)
- 燃料が流通するように構成された燃料管と、
冷却液が内部を循環するように構成された筒状の冷却部材と、
前記燃料管の先端近傍が内部に挿通され且つ自身が前記冷却部材の先端近傍に挿通された筒状のノズルチップとを備え、
前記ノズルチップの筒壁内には、前記ノズルチップの軸方向に沿って延びるように前記ノズルチップを貫通する酸化剤の流路が設けられており、
前記ノズルチップと前記燃料管との間、及び、前記ノズルチップと前記冷却部材との間のうち少なくとも一方は、ネジによって螺合されている、バーナ。 - 前記ノズルチップと前記燃料管との間、及び、前記ノズルチップと前記冷却部材との間のうち一方は、ネジによって螺合されており、
前記ノズルチップと前記燃料管との間、及び、前記ノズルチップと前記冷却部材との間のうち他方は、嵌合されている、請求項1に記載のバーナ。 - 前記ノズルチップと前記燃料管との間、及び、前記ノズルチップと前記冷却部材との間のうち他方は、JIS B 0401−1:2016(ISO286−1:2010)にて定められる穴の公差域がD〜Hのいずれかで且つ軸の公差域がd〜hのいずれかとなるように、隙間嵌めにより嵌合されている、請求項2に記載のバーナ。
- 前記ノズルチップと前記燃料管との間、及び、前記ノズルチップと前記冷却部材との間のうちの他方の隙間嵌めの長さは、1cm以上である、請求項3に記載のバーナ。
- 前記冷却部材の先端部は、当該先端部の全質量に対するNiの含有量が40質量%以上のニッケル合金で構成されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載のバーナ。
- 前記冷却部材の先端部は、溶接によって基端部と接続されており、
前記基端部のうち前記先端部寄りの部分は少なくとも、固溶化処理されたステンレス鋼である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のバーナ。 - 前記冷却部材の先端部は、溶接によって基端部と接続されており、
前記先端部と前記基端部との溶接箇所を含む領域を覆うように、前記先端部の表面に被覆層が配置されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載のバーナ。 - 前記被覆層は、当該先端部の全質量に対するNiの含有量が40質量%以上のニッケル合金で構成されている、請求項7に記載のバーナ。
- 前記先端部は銅によって構成されており、前記基端部はステンレス鋼によって構成されている、請求項8に記載のバーナ。
- 前記冷却部材は、
筒状の外周壁と、
前記外周壁の内側に位置する筒状の内周壁と、
前記外周壁及び前記内周壁の先端を接続する先端壁と、
前記外周壁及び前記内周壁から離間するようにこれらの間に位置する筒状の内部壁とを含み、
前記内部壁と、前記先端壁、前記外周壁又は前記内周壁との間には、スペーサが設けられている、請求項1〜9のいずれか一項に記載のバーナ。 - 前記燃料管の先端は前記ノズルチップの先端面に露出している、請求項1〜10のいずれか一項に記載のバーナ。
- 前記燃料管の熱膨張率は前記ノズルチップの熱膨張率よりも高い、請求項1〜11のいずれか一項に記載のバーナ。
- 燃料が流通するように構成された燃料管を用意する第1の工程と、
冷却液が内部を循環するように構成された筒状の冷却部材を用意する第2の工程と、
軸方向に沿って延びるように貫通する酸化剤の流路が筒壁内に設けられた筒状のノズルチップを用意する第3の工程と、
前記燃料管の先端近傍を前記ノズルチップ内に挿通すると共に、前記ノズルチップを前記冷却部材の先端近傍内に挿通する第4の工程とを含み、
前記第4の工程では、前記ノズルチップと前記燃料管との間、及び、前記ノズルチップと前記冷却部材との間のうち少なくとも一方をネジによって螺合する、バーナの製造方法。 - 前記冷却部材は、
二重管の一端が先端壁で閉塞されると共に他端側において内側管が外側管よりも長くなるように構成された前記冷却部材の先端部と、前記冷却部材の内周壁に対応すると共にステンレス鋼によって構成された内側筒状部と、前記冷却部材の外周壁に対応すると共にステンレス鋼によって構成された外側筒状部とを用意する第1のサブステップと、
前記第1のサブステップの後に、前記内側管の他端と前記内側筒状部の一端とを溶接する第2のサブステップと、
前記第2のサブステップの後に、前記外側管の他端と前記外側筒状部の一端とを溶接して一体化部品を形成する第3のサブステップと、
前記第3のサブステップの後に、(A)前記一体化部品を加熱して、前記内側筒状部及び前記外側筒状部を構成するステンレス鋼を固溶化処理するか、又は、(B)前記先端部と前記外側筒状部との溶接箇所を含む領域を覆うように、前記一体化部品の先端近傍に被覆層を形成する第4のサブステップとを経て得られる、請求項13に記載の方法。
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