JP2022165449A - Spray nozzle, gas combustor, boiler and power generating system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、木質チップから生成される木質ガスを燃焼させるためのガス燃焼器で使用される噴射ノズルに関する。また、本発明は、この噴射ノズルを備えるガス燃焼器、このガス燃焼器を備えるボイラー、および、このボイラーを備える発電システムに関する。 The present invention relates to an injection nozzle used in a gas combustor for burning wood gas produced from wood chips. The present invention also relates to a gas combustor provided with this injection nozzle, a boiler provided with this gas combustor, and a power generation system provided with this boiler.
従来、複数の流体を混合して対象物に吹き付ける流体ノズルが知られている(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の流体ノズルは、第1流体が流れる流路が中心に形成されるとともに先端が開口するノズル部を有する本体部と、ノズル部を覆う筒状のキャップとを備えている。キャップの内周側には、第2流体を通過させる旋回溝が形成されている。また、キャップには、旋回溝を通過した第2流体を通過させる貫通穴が形成されている。
Conventionally, a fluid nozzle that mixes a plurality of fluids and sprays them onto an object is known (see, for example, Patent Document 1). The fluid nozzle described in
本願発明者は、木質チップから生成される木質ガスを燃焼させるためのガス燃焼器で使用される噴射ノズル(流体ノズル)の構造を検討している。この噴射ノズルは、木質ガスを噴射する。一般に、木質ガスに含まれる水分量は比較的多いため、木質ガスは燃えにくい。すなわち、ガス燃焼器において、木質ガスを燃焼させることは容易ではない。 The inventor of the present application is studying the structure of an injection nozzle (fluid nozzle) used in a gas combustor for burning wood gas generated from wood chips. This injection nozzle injects woody gas. In general, wood gas is difficult to burn because it contains a relatively large amount of moisture. That is, it is not easy to burn woody gas in a gas burner.
そこで、本発明の課題は、木質チップから生成される木質ガスを燃焼させるためのガス燃焼器で使用される噴射ノズルにおいて、木質ガスを容易に燃焼させることが可能となる噴射ノズルを提供することにある。また、本発明の課題は、この噴射ノズルを備えるガス燃焼器、このガス燃焼器を備えるボイラー、および、このボイラーを備える発電システムを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an injection nozzle for use in a gas combustor for burning wood gas generated from wood chips, which can easily burn wood gas. It is in. Another object of the present invention is to provide a gas combustor including this injection nozzle, a boiler including this gas combustor, and a power generation system including this boiler.
上記の課題を解決するため、本発明の噴射ノズルは、木質チップから生成される木質ガスを燃焼させるためのガス燃焼器で使用される噴射ノズルであって、木質ガスが流れる本体側第1流路が中心に形成される筒状のノズル本体と、ノズル本体の先端側に固定される筒状のキャップ部材とを備え、ノズル本体は、ノズル本体の先端部を構成する円筒状の小径筒部と、小径筒部に繋がるとともに小径筒部よりも外径が大きい円筒状の大径筒部とを備え、ノズル本体には、圧縮空気が流れる本体側第2流路と、補助燃料ガスが流れる本体側第3流路とが形成され、本体側第2流路の一端および本体側第3流路の一端は、大径筒部の外周面で開口し、本体側第2流路の他端および本体側第3流路の他端は、ノズル本体の外周側で小径筒部と大径筒部との境界部分に形成される段差面で開口し、キャップ部材は、小径筒部の外周側に配置される円筒状の第1筒部と、第1筒部に繋がるとともに大径筒部に固定される円筒状の第2筒部とを備え、第1筒部の内径は、第2筒部の内径よりも小さくなっており、キャップ部材には、本体側第2流路の他端の開口および本体側第3流路の他端の開口から流出した圧縮空気および補助燃料ガスが流入する環状のキャップ側第1流路と、キャップ側第1流路から第1筒部の内周面に通じる複数のキャップ側第2流路とが形成され、キャップ側第1流路は、キャップ部材の内周側で第1筒部と第2筒部との境界部分に形成される段差面から第1筒部側に向かって窪むように形成されるとともに、筒状に形成されるキャップ部材の軸方向から見たときのキャップ側第1流路の形状は、円環状となっており、キャップ側第2流路の一端は、キャップ側第1流路に繋がり、キャップ側第2流路の他端は、第1筒部の内周面で開口するとともに、キャップ側第2流路の一端とキャップ側第2流路の他端とは、第1筒部の周方向でずれており、小径筒部の先端の開口から木質ガスが噴射され、小径筒部および第1筒部の先端側における小径筒部の外周面と第1筒部の内周面との間から圧縮空気と補助燃料ガスとが混合された混合ガスが噴射されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the injection nozzle of the present invention is an injection nozzle used in a gas combustor for burning wood gas generated from wood chips, the main body side first flow through which the wood gas flows. It comprises a cylindrical nozzle body in which a channel is formed in the center, and a cylindrical cap member fixed to the tip side of the nozzle body, and the nozzle body is a cylindrical small-diameter cylindrical portion that constitutes the tip of the nozzle body. and a cylindrical large-diameter cylinder portion connected to the small-diameter cylinder portion and having an outer diameter larger than that of the small-diameter cylinder portion, and the nozzle body includes a main-body-side second flow passage through which compressed air flows, and an auxiliary fuel gas flows through the nozzle main body. one end of the main body-side second flow channel and one end of the main body-side third flow channel are opened on the outer peripheral surface of the large-diameter cylindrical portion, and the other end of the main body-side second flow channel and the other end of the main-body-side third flow path opens at a stepped surface formed at the boundary between the small-diameter cylindrical portion and the large-diameter cylindrical portion on the outer peripheral side of the nozzle body, and the cap member is located on the outer peripheral side of the small-diameter cylindrical portion. and a cylindrical second cylindrical portion connected to the first cylindrical portion and fixed to the large-diameter cylindrical portion, wherein the inner diameter of the first cylindrical portion is equal to that of the second cylindrical portion The compressed air and auxiliary fuel gas flowing out from the opening at the other end of the second body-side flow path and the opening at the other end of the third body-side flow path flow into the cap member. An annular cap-side first flow channel and a plurality of cap-side second flow channels communicating from the cap-side first flow channel to the inner peripheral surface of the first cylindrical portion are formed, and the cap-side first flow channel is formed in the cap member. The axis of the cap member formed in a cylindrical shape and formed so as to be recessed toward the first cylindrical portion from a stepped surface formed at the boundary portion between the first cylindrical portion and the second cylindrical portion on the inner peripheral side of the The shape of the first cap-side flow path when viewed from the direction is annular, and one end of the second cap-side flow path is connected to the first cap-side flow path, and the other end of the second cap-side flow path is connected to the second cap-side flow path. The end is open on the inner peripheral surface of the first cylindrical portion, and one end of the cap-side second flow channel and the other end of the cap-side second flow channel are displaced in the circumferential direction of the first cylindrical portion, and have a small diameter. Wood gas is injected from an opening at the tip of the cylindrical portion, and compressed air and auxiliary fuel gas are injected from between the outer peripheral surface of the small-diameter cylindrical portion and the inner peripheral surface of the first cylindrical portion on the tip side of the small-diameter cylindrical portion and the first cylindrical portion. and a mixed gas is jetted.
本発明の噴射ノズルでは、キャップ部材は、ノズル本体の小径筒部の外周側に配置される第1筒部を備えており、キャップ部材には、ノズル本体に形成される本体側第2流路の他端の開口および本体側第3流路の他端の開口から流出した圧縮空気および補助燃料ガスが流入する円環状のキャップ側第1流路と、キャップ側第1流路から第1筒部の内周面に通じる複数のキャップ側第2流路とが形成されている。また、本発明では、キャップ側第1流路は、キャップ部材の内周側で第1筒部と第2筒部との境界部分に形成される段差面から第1筒部側に向かって窪むように形成され、キャップ側第2流路の一端は、キャップ側第1流路に繋がり、キャップ側第2流路の他端は、第1筒部の内周面で開口している。 In the injection nozzle of the present invention, the cap member includes the first cylindrical portion arranged on the outer peripheral side of the small-diameter cylindrical portion of the nozzle body, and the cap member includes the body-side second flow path formed in the nozzle body. An annular cap-side first flow path into which the compressed air and the auxiliary fuel gas flowed out from the opening at the other end and the opening at the other end of the main body-side third flow path flow in; A plurality of cap-side second flow paths communicating with the inner peripheral surface of the portion are formed. Further, in the present invention, the cap-side first flow path is recessed toward the first cylindrical portion from the step surface formed at the boundary portion between the first cylindrical portion and the second cylindrical portion on the inner peripheral side of the cap member. One end of the second cap-side flow path is connected to the first cap-side flow path, and the other end of the second cap-side flow path is open on the inner peripheral surface of the first tubular portion.
そのため、本発明では、キャップ側第2流路を通過した圧縮空気および補助燃料ガスは、第1筒部の内周側に向かって流出する。したがって、本発明では、キャップ側第2流路を通過した圧縮空気および補助燃料ガスをノズル本体の小径筒部の外周面に衝突させて、小径筒部の外周面と第1筒部の内周面との間で乱流を効率的に発生させることが可能になる。その結果、本発明では、小径筒部の先端の開口から噴射される木質ガスと、小径筒部および第1筒部の先端側における小径筒部の外周面と第1筒部の内周面との間から噴射される混合ガスとを効率的に混ぜ合わせることが可能になる。したがって、本願発明者の検討によると、本発明の噴射ノズルを使用したガス燃焼器では、木質ガスを容易に燃焼させることが可能になる。 Therefore, in the present invention, the compressed air and the auxiliary fuel gas that have passed through the cap-side second flow path flow out toward the inner peripheral side of the first cylindrical portion. Therefore, in the present invention, the compressed air and the auxiliary fuel gas that have passed through the cap-side second flow path collide with the outer peripheral surface of the small-diameter cylindrical portion of the nozzle body, and the outer peripheral surface of the small-diameter cylindrical portion and the inner circumference of the first cylindrical portion It is possible to efficiently generate turbulence between the surfaces. As a result, in the present invention, the wood gas injected from the opening at the tip of the small-diameter tubular portion, the outer peripheral surface of the small-diameter tubular portion and the inner peripheral surface of the first tubular portion on the tip side of the small-diameter tubular portion and the first tubular portion. It becomes possible to mix efficiently with the mixed gas injected from between. Therefore, according to the studies of the inventors of the present application, the gas combustor using the injection nozzle of the present invention can easily burn the woody gas.
本発明において、本体側第2流路の他端および本体側第3流路の他端は、小径筒部の外周面と第1筒部の内周面との間にも直接、通じており、本体側第2流路の他端の開口および本体側第3流路の他端の開口から流出する圧縮空気および補助燃料ガスは、小径筒部の外周面と第1筒部の内周面との間にも直接、流入することが好ましい。このように構成すると、第1筒部の内周側に向かって小径筒部の外周面と第1筒部の内周面との間に流入する圧縮空気および補助燃料ガスと、小径筒部および第1筒部の先端側に向かって小径筒部の外周面と第1筒部の内周面との間に直接流入する圧縮空気および補助燃料ガスとによって、小径筒部の外周面と第1筒部の内周面との間でより複雑な乱流を発生させることが可能になる。したがって、小径筒部の先端の開口から噴射される木質ガスと、小径筒部および第1筒部の先端側における小径筒部の外周面と第1筒部の内周面との間から噴射される混合ガスとをより効率的に混ぜ合わせることが可能になる。 In the present invention, the other end of the main body-side second flow path and the other end of the main body-side third flow path also directly communicate between the outer peripheral surface of the small-diameter tubular portion and the inner peripheral surface of the first tubular portion. , the compressed air and the auxiliary fuel gas flowing out from the opening at the other end of the main-body-side second flow path and the opening at the other end of the main-body-side third flow path flow through the outer peripheral surface of the small-diameter tubular portion and the inner peripheral surface of the first tubular portion. It is preferable to flow directly between With this configuration, the compressed air and the auxiliary fuel gas flowing toward the inner peripheral side of the first tubular portion between the outer peripheral surface of the small-diameter tubular portion and the inner peripheral surface of the first tubular portion, the small-diameter tubular portion and Compressed air and auxiliary fuel gas flowing directly between the outer peripheral surface of the small-diameter tubular portion and the inner peripheral surface of the first tubular portion toward the distal end side of the first tubular portion cause the outer peripheral surface of the small-diameter tubular portion and the first tubular portion to move. It becomes possible to generate more complicated turbulent flow with the inner peripheral surface of the cylindrical portion. Therefore, the woody gas injected from the opening at the tip of the small-diameter tubular portion and the small-diameter tubular portion and the first tubular portion are injected from between the outer peripheral surface of the small-diameter tubular portion and the inner peripheral surface of the first tubular portion on the tip side of the small-diameter tubular portion. It becomes possible to mix with the mixed gas more efficiently.
本発明において、ノズル本体には、2個の本体側第2流路と、2個の本体側第3流路とが形成され、本体側第2流路と本体側第3流路とが、円筒状に形成される大径筒部の軸心に対して90°ピッチで交互に配置されていることが好ましい。このように構成すると、小径筒部の外周面と第1筒部の内周面との間で発生する乱流の、小径筒部の周方向における偏りを抑制することが可能になる。したがって、小径筒部の先端の開口から噴射される木質ガスと、小径筒部および第1筒部の先端側における小径筒部の外周面と第1筒部の内周面との間から噴射される混合ガスとをより効率的に混ぜ合わせることが可能になる。 In the present invention, two body-side second flow paths and two body-side third flow paths are formed in the nozzle body, and the body-side second flow paths and the body-side third flow paths are It is preferable that they are alternately arranged at a pitch of 90° with respect to the axis of the large-diameter cylindrical portion formed in a cylindrical shape. With this configuration, it is possible to suppress unevenness in the circumferential direction of the small-diameter tubular portion of the turbulent flow generated between the outer peripheral surface of the small-diameter tubular portion and the inner peripheral surface of the first tubular portion. Therefore, the woody gas injected from the opening at the tip of the small-diameter tubular portion and the small-diameter tubular portion and the first tubular portion are injected from between the outer peripheral surface of the small-diameter tubular portion and the inner peripheral surface of the first tubular portion on the tip side of the small-diameter tubular portion. It becomes possible to mix with the mixed gas more efficiently.
本発明において、2個の本体側第3流路のうちの一方の本体側第3流路を流れる補助燃料ガスは、水素ガスであり、他方の本体側第3流路を流れる補助燃料ガスは、プロパンガスであることが好ましい。本願発明者の検討によれば、このように構成すると、本発明の噴射ノズルを使用したガス燃焼器において、木質ガスをより容易に燃焼させることが可能になる。 In the present invention, the auxiliary fuel gas flowing through one of the main body-side third flow passages of the two main body-side third flow passages is hydrogen gas, and the auxiliary fuel gas flowing through the other main body-side third flow passage is , propane gas. According to studies by the inventors of the present application, such a configuration makes it possible to burn woody gas more easily in a gas combustor using the injection nozzle of the present invention.
本発明の噴射ノズルは、ガス燃焼器に用いることができる。このガス燃焼器は、筒状の外側筒部と外側筒部の一端を塞ぐ外側底部とを有する有底の筒状に形成される金属製の外筒と、筒状の内側筒部と内側筒部の一端を塞ぐ内側底部とを有する有底の筒状に形成され外筒の内側に配置される金属製の内筒と、内筒の内側に配置されるセラミック製のセラミック部材とを備え、内筒は、内側底部が外側底部側に配置されるように外筒の内側に挿入されており、外側筒部と内側筒部との間、および、外側底部と内側底部との間には、隙間が形成され、外側筒部、外側底部、内側筒部および内側底部には、多数の貫通穴が形成され、噴射ノズルは、内筒の内側に向かって混合ガスが混ざった木質ガスを噴射し、少なくとも外側筒部の外側および外側底部の外側で炎が発生することが好ましい。 The injection nozzle of the present invention can be used in gas combustors. This gas combustor comprises a bottomed metal outer cylinder having a cylindrical outer cylinder portion and an outer bottom portion that closes one end of the outer cylinder portion; A metal inner cylinder arranged inside the outer cylinder formed in a bottomed cylinder shape having an inner bottom closing one end of the part, and a ceramic member arranged inside the inner cylinder, The inner cylinder is inserted inside the outer cylinder so that the inner bottom part is arranged on the outer bottom side, and between the outer cylinder part and the inner cylinder part and between the outer bottom part and the inner bottom part, A gap is formed, and a large number of through holes are formed in the outer cylinder part, the outer bottom part, the inner cylinder part and the inner bottom part, and the injection nozzle injects the wood gas mixed with the mixed gas toward the inside of the inner cylinder. Preferably, the flame is generated at least outside the outer cylinder and outside the outer bottom.
このガス燃焼器では、木質ガスを容易に燃焼させることが可能になる。また、このガス燃焼器は、外筒と、外筒の内側に配置される内筒と、内筒の内側に配置されるセラミック製のセラミック部材とを備えており、外側筒部と内側筒部との間、および、外側底部と内側底部との間に、隙間が形成されている。また、外側筒部、外側底部、内側筒部および内側底部に多数の貫通穴が形成されており、少なくとも外側筒部の外側および外側底部の外側で炎が発生する。そのため、本願発明者の検討によれば、このガス燃焼器では、木質ガスをより容易に燃焼させることが可能になる。 With this gas burner, woody gas can be easily burned. Further, this gas combustor includes an outer cylinder, an inner cylinder arranged inside the outer cylinder, and a ceramic member made of ceramic arranged inside the inner cylinder. and between the outer bottom and the inner bottom. In addition, a large number of through holes are formed in the outer tubular portion, the outer bottom portion, the inner tubular portion, and the inner bottom portion, and flames are generated at least outside the outer tubular portion and outside the outer bottom portion. Therefore, according to the studies of the inventors of the present application, it is possible to burn the woody gas more easily in this gas combustor.
なお、本願発明者の検討によると、このガス燃焼器では、内筒の内側に配置されるセラミック部材の作用によって内筒の内側で木質ガスの水分量を低減することができるため、また、熱せられたセラミック部材の作用によって内筒の内側の温度低下を抑制することができるため、さらに、内筒の貫通穴(すなわち、内側筒部の貫通穴および内側底部の貫通穴)から噴き出した木質ガスを内筒と外筒との間の隙間に滞留させることで内筒と外筒との間の隙間の温度低下を抑制することができるため、さらにまた、内筒の貫通穴から噴き出す木質ガスの作用によって内筒と外筒との間の隙間で滞留する木質ガスに乱流を生じさせて、内筒と外筒との間の隙間で滞留する木質ガスを攪拌させるとともに、攪拌されることで均質化された木質ガスを外筒の貫通穴(すなわち、外側筒部の貫通穴および外側底部の貫通穴)から噴き出させて外側筒部の外側および外側底部の外側で燃やすことができるため、木質ガスをより容易に燃焼させることが可能になると推定される。 According to the study of the inventor of the present application, in this gas combustor, the moisture content of the woody gas can be reduced inside the inner cylinder by the action of the ceramic member arranged inside the inner cylinder. Since the temperature drop inside the inner cylinder can be suppressed by the action of the ceramic member, the woody gas blown out from the through-holes of the inner cylinder (that is, the through-holes of the inner cylinder and the through-holes of the inner bottom) is retained in the gap between the inner cylinder and the outer cylinder, it is possible to suppress the temperature drop in the gap between the inner cylinder and the outer cylinder. By this action, the wood gas remaining in the gap between the inner cylinder and the outer cylinder is turbulent, and the wood gas remaining in the gap between the inner cylinder and the outer cylinder is agitated and stirred. Since the homogenized woody gas can be ejected from the through-holes of the outer cylinder (that is, the through-holes of the outer cylinder part and the through-holes of the outer bottom part) and burned outside the outer cylinder part and outside the outer bottom part, It is presumed that wood gas can be burned more easily.
本発明において、セラミック部材は、内側底部に固定されていることが好ましい。このように構成すると、内筒の内側に配置されるセラミック部材を容易に位置決めすることが可能になるとともに容易に固定することが可能になる。 In the present invention, the ceramic member is preferably fixed to the inner bottom. With this configuration, it becomes possible to easily position and fix the ceramic member arranged inside the inner cylinder.
本発明の噴射ノズルを備えるガス燃焼器は、たとえば、ボイラーで使用することができる。このボイラーは、ガス燃焼器で発生する熱によって水蒸気を生成する。また、このボイラーは、噴射ノズルに供給される木質ガスを木質チップから生成するガス化炉と、ボイラーで生成された水蒸気によって回転する蒸気タービンを有する発電機とを備える発電システムで使用することができる。このボイラーおよび発電システムでは、ガス燃焼器において、木質ガスをより容易に燃焼させることが可能になる。 Gas combustors with injection nozzles of the invention can be used, for example, in boilers. This boiler produces steam from the heat generated in the gas combustor. Also, this boiler can be used in a power generation system comprising a gasification furnace that generates wood gas supplied to the injection nozzle from wood chips, and a generator having a steam turbine that is rotated by the steam generated by the boiler. can. This boiler and power generation system allows wood gas to be burned more easily in the gas combustor.
以上のように、本発明の噴射ノズルを使用したガス燃焼器では、木質ガスを容易に燃焼させることが可能になる。 As described above, the gas combustor using the injection nozzle of the present invention can easily burn woody gas.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(発電システム、ガス化炉およびガス燃焼器の構成)
図1は、本発明の実施の形態にかかる発電システム1の構成を説明するための概略図である。図2は、図1に示すガス燃焼器5の構成を説明するための概略図である。
(Configuration of power generation system, gasification furnace and gas combustor)
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the configuration of a
本形態の発電システム1は、ガス化炉2とボイラー3と発電機4とを備えている。ガス化炉2は、木質チップを乾留して木質チップから木質ガスを生成する。本形態の木質チップは、チップ状に粉砕された木材からなる木材チップである。木材チップの大きさは、数mm程度となっている。ボイラー3には、ガス化炉2で生成された木質ガスが供給される。具体的には、ガス化炉2で生成された木質ガスがそのまま、ボイラー3に供給される。ボイラー3は、木質ガスを燃焼させて水蒸気を生成する。ボイラー3は、木質ガスを燃焼させるためのガス燃焼器5等を備えている。発電機4には、ボイラー3で生成された水蒸気が供給される。発電機4は、ボイラー3で生成された水蒸気によって回転する蒸気タービン6等を備えている。
A
ガス化炉2は、内部に1次燃焼室10および2次燃焼室11が形成されるガス化炉本体12と、ガス化炉本体12の内部に配置される仕切り部材13とを備えている。仕切り部材13は、上下方向でガス化炉本体12の内部を仕切っている。ガス化炉本体12では、ガス化炉本体12の内部の、仕切り部材13の上側が1次燃焼室10となっており、ガス化炉本体12の内部の、仕切り部材13の下側が2次燃焼室11となっている。1次燃焼室10には、上側から木質チップが供給される。1次燃焼室10では、たとえば、300~600℃程度で木質チップが加熱されて、炭化した木質チップからなる炭化物と1次生成ガスとが生成される。
The
仕切り部材13は、たとえば、パンチングメタルであり、仕切り部材13には、1次燃焼室10で生成された炭化物が2次燃焼室11に向かって通過する複数の通過穴が形成されている。1次燃焼室10で生成された炭化物は、自重によって仕切り部材13の通過穴を通過して2次燃焼室11に落下する。2次燃焼室11では、1次燃焼室10で生成された炭化物が、たとえば、1000~1200℃程度で加熱される。2次燃焼室11には、1次燃焼室10で生成された1次生成ガスが供給される。2次燃焼室11では、炭化物と1次生成ガスとを用いて木質ガスが生成される。なお、2次燃焼室11には、圧縮空気が供給されても良い。
The
また、ガス化炉2は、ガス化炉本体12に供給される木質チップが収容されるチップ収容部14と、2次燃焼室11で生成された木質ガスを取り出すための取出用配管15と、1次燃焼室10で生成された1次生成ガスを2次燃焼室11に供給するための供給用配管16とを備えている。チップ収容部14は、ガス化炉本体12の上側に配置されている。チップ収容部14には、上側から木質チップが供給される。具体的には、粉砕機で粉砕された木材チップがコンベヤ等によって上側からチップ収容部14に供給される。ガス化炉本体12には、チップ収容部14に収容される木質チップが自重で順次供給される。
The
取出用配管15は、2次燃焼室11とガス燃焼器5との間に配置されている。取出用配管15の一端は、2次燃焼室11の上面側に繋がっている。取出用配管15は、2次燃焼室11から上側に向かって引き回されており、取出用配管15の一部は、1次燃焼室10の内部およびチップ収容部14の内部に配置されている。2次燃焼室11から取り出される木質ガスは、1次燃焼室10の内部およびチップ収容部14の内部に配置される取出用配管15の一部を通過する。取出用配管15の途中には、2次燃焼室11で生成された木質ガスをガス燃焼器5に送る送風機が配置されている。
The
供給用配管16は、1次燃焼室10と2次燃焼室11との間に配置されている。供給用配管16の途中には、1次燃焼室10で生成された1次生成ガスを2次燃焼室11に送る送風機17が配置されている。供給用配管16の一端は、2次燃焼室11の内壁の接線方向に1次生成ガスが供給されるように2次燃焼室11の外周側から2次燃焼室11に繋がっている。そのため、2次燃焼室11では、炭化物と1次生成ガスとが旋回する。すなわち、2次燃焼室11では、炭化物と1次生成ガスとが旋回しながら燃焼する。
The
上述のように、ボイラー3は、ガス燃焼器5を備えている。ガス燃焼器5は、ボイラー3の燃焼室の中に設置されており、ボイラー3は、ガス燃焼器5で発生する熱によって水蒸気を生成する。ガス燃焼器5は、有底の筒状に形成される金属製の外筒20と、有底の筒状に形成され外筒20の内側に配置される金属製の内筒21と、内筒21の内側に配置されるセラミック製のセラミック部材22と、ガス化炉2から供給される木質ガス(すなわち、木質チップから生成される木質ガス)を内筒21の内側に向かって噴射する噴射ノズル23とを備えている。外筒20および噴射ノズル23は、ガス燃焼器5のフレーム(図示省略)に固定されている。また、ガス燃焼器5は、木質ガスに火をつけるための着火機構(図示省略)を備えている。
As mentioned above, the
外筒20は、たとえば、ステンレス鋼で形成されている。外筒20は、筒状の外側筒部20aと、外側筒部20aの一端を塞ぐ外側底部20bとを備えている。本形態の外筒20は、有底の円筒状に形成されている。すなわち、外側筒部20aは、円筒状に形成され、外側底部20bは、円板状に形成されている。外側筒部20aおよび外側底部20bには、多数の貫通穴20cが形成されている。すなわち、外筒20には、多数の貫通穴20cが形成されている。貫通穴20cは、たとえば、丸穴である。
Outer cylinder 20 is made of, for example, stainless steel. The outer cylinder 20 includes a tubular outer tubular portion 20a and an
内筒21は、たとえば、ステンレス鋼で形成されている。内筒21は、筒状の内側筒部21aと、内側筒部21aの一端を塞ぐ内側底部21bとを備えている。本形態の内筒21は、有底の円筒状に形成されており、内側筒部21aは、円筒状に形成され、内側底部21bは、円板状に形成されている。内側筒部21aの外径は、外側筒部20aの内径よりも小さくなっている。内側筒部21aおよび内側底部21bには、多数の貫通穴21cが形成されている。すなわち、内筒21には、多数の貫通穴21cが形成されている。貫通穴21cは、たとえば、丸穴である。内筒21は、外筒20を介してガス燃焼器5のフレーム(図示省略)に固定されている。
Inner cylinder 21 is made of, for example, stainless steel. The inner cylinder 21 includes a tubular inner tubular portion 21a and an
内筒21は、内側底部21bが外側底部20b側に配置されるように外筒20の内側に挿入されている。すなわち、内筒21の開口は、外筒20の開口側に配置されている。本形態では、内筒21の全体が外筒20の内側に配置されている。外側筒部20aと内側筒部21aとの間には隙間が形成されている。すなわち、外側筒部20aの内周面と内側筒部21aの外周面との間には隙間が形成されている。また、外側底部20bと内側底部21bとの間にも隙間が形成されている。セラミック部材22は、円板状に形成されている。セラミック部材22には、所定の大きさの空隙が形成されている。セラミック部材22は、内側底部21bに固定されている。セラミック部材22は、噴射ノズル23から噴射された木質ガスが衝突する位置に配置されている。
The inner cylinder 21 is inserted inside the outer cylinder 20 so that the
噴射ノズル23は、外筒20および内筒21の開口側に配置されている。また、噴射ノズル23は、外筒20および内筒21の外側に配置されている。噴射ノズル23には、取出用配管15が繋がっており、ガス化炉2で生成された木質ガスが供給される。噴射ノズル23は、上述のように、内筒21の内側に向かって木質ガスを噴射する。噴射ノズル23の具体的な構成については後述する。
The
噴射ノズル23から噴射された木質ガスは、内筒21の内側に配置されるセラミック部材22に衝突した後、内筒21の貫通穴21cから内筒21と外筒20との間の隙間に噴き出す。内筒21と外筒20との間の隙間に噴き出した木質ガスは、その後、外筒20の貫通穴20cから外筒20の外側に噴き出す。木質ガスは、少なくとも外側筒部20aの外側および外側底部20bの外側で燃える。すなわち、ガス燃焼器5では、少なくとも外側筒部20aの外側および外側底部20bの外側で炎Bが発生する。なお、炎Bは、外筒20の内側で発生することもある。
The woody gas injected from the
(噴射ノズルの構成)
図3は、図2に示す噴射ノズル23の断面図である。図4(A)は、図3に示すノズル本体27の側面図であり、図4(B)は、図4(A)のE-E断面の断面図である。図5(A)は、図3に示すキャップ部材28の側面図であり、図5(B)は、図5(A)のF-F断面の断面図である。図6は、図5(B)のG-G断面の断面図である。
(Structure of injection nozzle)
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
上述のように、ガス燃焼器5は、噴射ノズル23を備えている。すなわち、噴射ノズル23は、ガス燃焼器5で使用される。噴射ノズル23は、多流体ノズルである。噴射ノズル23には、木質ガスに加えて、圧縮空気と補助燃料ガスとが供給される。本形態では、補助燃料ガスとして、水素ガスおよびプロパンガスが噴射ノズル23に供給される。噴射ノズル23は、補助燃料ガスと圧縮空気とが混合された混合ガスが混ざった木質ガスを内筒21の内側に向かって噴射する。すなわち、噴射ノズル23は、主成分となる木質ガスに、水素ガスとプロパンガスと圧縮空気とが混合された混合ガスが混ざっているガスを内筒21の内側に向かって噴射する。
As mentioned above, the
噴射ノズル23は、木質ガスが流れる流路27aが中心に形成される筒状のノズル本体27と、ノズル本体27の先端側に固定される筒状のキャップ部材28と、ノズル本体27に固定される円環状の固定部材29とを備えている。筒状に形成されるノズル本体27の軸心と、筒状に形成されるキャップ部材28の軸心と、円環状に形成される固定部材29の軸心とは一致している。
The
以下の説明では、噴射ノズル23の軸方向を左右方向とする。また、左右方向の一方側である図3等のX1方向側を「左」側とし、その反対側である図3等のX2方向側を「右」側とする。左右方向は、筒状に形成されるノズル本体27の軸方向であるとともに、筒状に形成されるキャップ部材28の軸方向である。本形態では、噴射ノズル23の左端が噴射ノズル23の先端となっている。また、ノズル本体27の左端がノズル本体27の先端となっており、キャップ部材28の左端がキャップ部材28の先端となっている。
In the following description, the axial direction of the
また、以下の説明では、噴射ノズル23の径方向を「径方向」とし、噴射ノズル23の周方向を「周方向」とする。噴射ノズル23の径方向は、ノズル本体27およびキャップ部材28の径方向でもある。また、噴射ノズル23の径方向は、ノズル本体27の一部を構成する後述の小径筒部27b、大径筒部27c、および、キャップ部材28の一部を構成する後述の第1筒部28a、第2筒部28bの径方向でもある。また、噴射ノズル23の周方向は、ノズル本体27およびキャップ部材28の周方向でもあるとともに、小径筒部27b、大径筒部27c、第1筒部28aおよび第2筒部28bの周方向でもある。
Further, in the following description, the radial direction of the
ノズル本体27は、ノズル本体27の先端部(左端部)を構成する円筒状の小径筒部27bと、小径筒部27bよりも外径が大きい円筒状の大径筒部27cと、ガス燃焼器5のフレーム(図示省略)に固定される四角筒状の被固定部27dとを備えている。大径筒部27cは、小径筒部27bの右端に繋がっている。被固定部27dは、大径筒部27cの右端に繋がっている。本形態のノズル本体27は、小径筒部27bと大径筒部27cと被固定部27dとによって構成されている。小径筒部27bの軸心と大径筒部27cの軸心と被固定部27dの軸心とは一致している。
The nozzle
小径筒部27b、大径筒部27cおよび被固定部27dの内周側が流路27aとなっている。流路27aは、左右方向でノズル本体27を貫通している。流路27aの一端は、小径筒部27bの左端(先端)で開口し、流路27aの他端は、被固定部27dの右端で開口している。流路27aには、ガス化炉2で生成された木質ガスが右側から流れ込む。すなわち、噴射ノズル23には、被固定部27dの右端の開口から木質ガスが流れ込む。小径筒部27bの左端の開口は、木質ガスを噴射する噴射口となっている。すなわち、噴射ノズル23では、小径筒部27bの先端の開口から木質ガスが噴射される。本形態の流路27aは、本体側第1流路である。
A
小径筒部27bの外径は一定になっている。一方、大径筒部27cは段付きの円筒状に形成されており、大径筒部27cの外径は一定にはなっていない。大径筒部27cは、大径筒部27cの左端部を構成する円筒状の第1大径筒部27eと、第1大径筒部27eよりも外径が大きい円筒状の第2大径筒部27fと、第2大径筒部27fより外径が大きい円筒状の第3大径筒部27gとによって構成されている。第1大径筒部27eは、小径筒部27bの右端に繋がっている。また、第2大径筒部27fは、第1大径筒部27eの右端に繋がり、第3大径筒部27gは、第2大径筒部27fの右端に繋がっている。
The outer diameter of the small-diameter
第1大径筒部27eの外周面には、キャップ部材28の内周面に形成されるメネジが係合するオネジが形成されている。第2大径筒部27fの外周面には、固定部材29の内周面に形成されるメネジが係合するオネジが形成されている。大径筒部27cの内径は一定になっている。また、小径筒部27bの内径は一定になっている。大径筒部27cの内径は、小径筒部27bの内径と等しくなっている。
A male thread is formed on the outer peripheral surface of the first large-diameter
ノズル本体27には、圧縮空気が流れる2個の流路27hと、水素ガスが流れる1個の流路27jと、プロパンガスが流れる1個の流路27jとが形成されている。すなわち、ノズル本体27には、圧縮空気が流れる2個の流路27hと、補助燃料ガスが流れる2個の流路27jとが形成されている。本形態の流路27hは、本体側第2流路である。また、本形態の流路27jは、本体側第3流路であり、2個の本体側第3流路のうちの一方の本体側第3流路を流れる補助燃料ガスが水素ガスとなっており、他方の本体側第3流路を流れる補助燃料ガスがプロパンガスとなっている。
The
流路27h、27jは、径方向において、流路27aよりも外側に形成されている。流路27h、27jの一端は、大径筒部27cの外周面で開口している。具体的には、流路27h、27jの一端は、第3大径筒部27gの外周面で開口している。流路27h、27jの他端は、ノズル本体27の外周側で小径筒部27bと大径筒部27cとの境界部分(より具体的には、小径筒部27bと第1大径筒部27eとの境界部分)に形成される段差面27kで開口している。流路27hと流路27jとは、円筒状に形成される大径筒部27cの軸心に対して90°ピッチで交互に配置されている。
The
流路27h、27jは、第3大径筒部27gの外周面から径方向の内側に向かって伸びる直線状の径方向流路27pと、径方向流路27pの径方向の内側端から左側に向かって伸びる直線状の軸方向流路27rとから構成されている。すなわち、流路27h、27jの一端と流路27h、27jの他端とは、周方向において同じ位置に配置されており、流路27h、27jの断面形状は、図4(B)等に示すように、L形状となっている。径方向流路27pおよび軸方向流路27rは丸穴である。本形態では、径方向流路27pの内径が軸方向流路27rの内径よりも大きくなっている。
The
第3大径筒部27gの外周面に形成される流路27hの一端の開口には、配管を介して圧縮空気の供給装置(図示省略)が接続されている。流路27hに供給された圧縮空気は、段差面27kに形成される流路27hの他端の開口から流出する。第3大径筒部27gの外周面に形成される一方の流路27jの一端の開口には、配管を介して水素ガスの供給装置(図示省略)が接続され、第3大径筒部27gの外周面に形成される他方の流路27jの一端の開口には、配管を介してプロパンガスの供給装置(図示省略)が接続されている。流路27jに供給された水素ガスやプロパンガスは、段差面27kに形成される流路27jの他端の開口から流出する。
A compressed air supply device (not shown) is connected via a pipe to an opening at one end of the
キャップ部材28は、ノズル本体27の小径筒部27bの外周側に配置される円筒状の第1筒部28aと、大径筒部27cに固定される円筒状の第2筒部28bとを備えている。第1筒部28aは、キャップ部材28の左端部(先端部)を構成している。第2筒部28bは、第1筒部28aの右端に繋がっている。本形態のキャップ部材28は、第1筒部28aと第2筒部28bとによって構成されている。第1筒部28aの軸心と第2筒部28bの軸心とは一致している。第1筒部28aの内径は、第2筒部28bの内径よりも小さくなっている。
The
第2筒部28bの外径および内径は一定となっている。第2筒部28bの内周面には、第1大径筒部27eの外周面に形成されるオネジに係合するメネジが形成されている。第2筒部28bの内周面のメネジと第1大径筒部27eの外周面のオネジとが係合することで、キャップ部材28は、ノズル本体27に固定されている。キャップ部材28の内周側で第1筒部28aと第2筒部28bとの境界部分に形成される段差面28cは、ノズル本体27の段差面27kと所定の接触圧で接触している。
The outer diameter and inner diameter of the second
キャップ部材28には、ノズル本体27の流路27h、27jの他端の開口から流出した圧縮空気および補助燃料ガス(すなわち、圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガス)が流入する環状の流路28dと、流路28dから第1筒部28aの内周面に通じる複数の流路28eが形成されている。本形態では、8個の流路28eがキャップ部材28に形成されている。本形態の流路28dは、キャップ側第1流路であり、流路28eは、キャップ側第2流路である。
The
流路28dは、段差面28cから左側に向かって窪むように形成されている。すなわち、流路28dは、段差面28cから第1筒部28a側に向かって窪むように形成されている。流路28dは、第1筒部28aの右端から、第1筒部28aの左右方向の中間位置まで形成されている。左右方向から見たときの流路28dの形状(すなわち、筒状に形成されるキャップ部材28の軸方向から見たときの流路28dの形状)は、円環状になっている。左右方向から見たときの流路28dの曲率中心は、キャップ部材28の軸心と一致している。
28 d of flow paths are formed so that it may become depressed toward the left from the level|
径方向における流路28dの外側面は、径方向における軸方向流路27rの外側端よりも径方向において内側に配置され、径方向における流路28dの内側面は、径方向における軸方向流路27rの内側端よりも径方向において外側に配置されている。第1筒部28aの、径方向において流路28dの内側に配置される部分は、円筒状の内側第1筒部28fとなっている。内側第1筒部28fの右端面は、段差面28cよりも左側に配置されている。
The radially outer surface of the
第1筒部28aの外周面は、左側に向かうにしたがって(すなわち、キャップ部材28の先端側に向かうにしたがって)径方向の内側に向かって傾斜する傾斜面となっている。第1筒部28aの内周面の左端部は、左側に向かうにしたがって径方向の外側に向かって傾斜する傾斜面28gとなっている。第1筒部28aの、傾斜面28gを除いた部分の内径は一定になっている。第1筒部28aの内径は、小径筒部27bの外径よりも大きくなっている。小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間には、周方向の全域に亘って隙間が形成されている。第1筒部28aの内周面は、径方向における軸方向流路27rの内側端よりも径方向においてわずかに外側に配置されている。第1筒部28aの左端面は、小径筒部27bの左端面と左右方向において同じ位置に配置されているか、小径筒部27bの左端面よりもわずかに左側に配置されている。
The outer peripheral surface of the first
流路28eは丸穴である。流路28eの一端は、流路28dに繋がっている。流路28eの他端は、第1筒部28aの内周面で開口している。具体的には、流路28eの他端は、内側第1筒部28fの内周面で開口している。流路28eの一端と流路28eの他端とは、左右方向において同じ位置に配置されている。また、流路28eの一端と流路28eの他端とは、周方向でずれている。本形態の流路28eは、渦巻き状に形成されており、左右方向から見たときの流路28eの形状は、曲線状となっている。8個の流路28eは、周方向において一定のピッチで配置されている。すなわち、8個の流路28eは、第1筒部28aの軸心に対して45°ピッチで配置されている。
The
噴射ノズル23では、ノズル本体27の流路27h、27jの他端の開口から流出する圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスは、流路28dを通過した後、流路28eを通過して、小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間に流入する。本形態では、流路27h、27jの他端の開口から流出する圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスが円環状の流路28dに流入するため、流路28dにおいて圧縮空気と水素ガスとプロパンガスとを混合させることが可能になっている。
In the
また、上述のように、内側第1筒部28fの右端面は、段差面28cよりも左側に配置されており、内側第1筒部28fの右端面と段差面27kとの間には隙間が形成されているため、流路27h、27jの他端は、小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間にも直接、通じている。したがって、流路27h、27jの他端の開口から流出する圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスは、小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間にも直接、流入する。
In addition, as described above, the right end surface of the inner first
小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間に流入した圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスは、小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間で混合されて、小径筒部27bおよび第1筒部28aの左端側における小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間から噴射される。すなわち、噴射ノズル23では、小径筒部27bおよび第1筒部28aの先端側における小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間から圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスとが混合された混合ガスが噴射されており、噴射ノズル23の先端の、小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間には、混合ガスを噴射する噴射口が形成されている。
Compressed air, hydrogen gas, and propane gas that flowed between the outer peripheral surface of the small-
上述のように、流路28eの一端と流路28eの他端とが周方向でずれているため、噴射ノズル23の先端の、小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間から噴射される混合ガスは、概ね渦巻き状に旋回している。噴射ノズル23の先端の、小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間から噴射される混合ガスは、噴射ノズル23の先端において、小径筒部27bの先端の開口から噴射される木質ガスと混合される。噴射ノズル23から噴射されるガス(すなわち、混合ガスが混ざっている木質ガス)は、圧縮空気の作用によって細かな霧状になっている。また、噴射ノズル23から噴射されるガスは、概ね渦巻き状に旋回している。すなわち、噴射ノズル23から噴射されるガスの流れは渦流となっている。
As described above, one end of the
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態の噴射ノズル23では、キャップ部材28は、ノズル本体27の小径筒部27bの外周側に配置される第1筒部28aを備えており、キャップ部材28には、ノズル本体27に形成される流路27h、27jの他端の開口から流出した圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスが流入する円環状の流路28dと、流路28dから第1筒部28aの内周面に通じる8個の流路28eとが形成されている。また、本形態では、流路28eの一端は、流路28dに繋がり、流路28eの他端は、第1筒部28aの内周面で開口している。
(Main effects of this form)
As described above, in the
そのため、本形態では、流路28eを通過した圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスは、第1筒部28aの内周側に向かって流出する。したがって、本形態では、流路28eを通過した圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスを小径筒部27bの外周面に衝突させて、小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間で乱流を効率的に発生させることが可能になる。その結果、本形態では、小径筒部27bの先端の開口から噴射される木質ガスと、噴射ノズル23の先端の、小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間から噴射される混合ガスとを効率的に混ぜ合わせることが可能になる。したがって、本願発明者の検討によると、本形態の噴射ノズル23を使用したガス燃焼器5では、木質ガスを容易に燃焼させることが可能になる。
Therefore, in this embodiment, the compressed air, hydrogen gas, and propane gas that have passed through the
本形態では、流路27h、27jの他端は、小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間にも直接、通じており、流路27h、27jの他端の開口から流出する圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスは、小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間にも直接、流入する。そのため、本形態では、第1筒部28aの内周側に向かって小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間に流入する圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスと、噴射ノズル23の先端側に向かって小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間に直接流入する圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスとによって、小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間でより複雑な乱流を発生させることが可能になる。したがって、本形態では、小径筒部27bの先端の開口から噴射される木質ガスと、噴射ノズル23の先端の、小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間から噴射される混合ガスとをより効率的に混ぜ合わせることが可能になる。
In this embodiment, the other ends of the
本形態では、ノズル本体27において、圧縮空気が流れる流路27hと、水素ガスまたはプロパンガスが流れる流路27jとが大径筒部27cの軸心に対して90°ピッチで交互に配置されている。そのため、本形態では、小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間で発生する乱流の周方向における偏りを抑制することが可能になる。したがって、本形態では、小径筒部27bの先端の開口から噴射される木質ガスと、噴射ノズル23の先端の、小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間から噴射される混合ガスとをより効率的に混ぜ合わせることが可能になる。
In this embodiment, in the
本形態では、ガス燃焼器5は、外筒20と、外筒20の内側に配置される内筒21と、内筒21の内側に配置されるセラミック部材22とを備えている。また、本形態では、外側筒部20aと内側筒部21aとの間、および、外側底部20bと内側底部21bとの間に、隙間が形成されている。さらに、本形態では、外側筒部20aおよび外側底部20bに多数の貫通穴20cが形成されるとともに、内側筒部21aおよび内側底部21bに多数の貫通穴21cが形成されており、少なくとも外側筒部20aの外側および外側底部20bの外側で炎Bが発生する。そのため、本願発明者の検討によれば、本形態のガス燃焼器5では、木質ガスをより容易に燃焼させることが可能になる。
In this embodiment, the
なお、本形態では、内筒21の内側に配置されるセラミック部材22の作用によって、内筒21の内側で木質ガスの水分量を低減することが可能になる。また、本形態では、熱せられたセラミック部材22の作用によって、内筒21の内側の温度低下を抑制することが可能になる。さらに、本形態では、内筒21の貫通穴21cから噴き出した木質ガスを内筒21と外筒20との間の隙間に滞留させることで、内筒21と外筒20との間の隙間の温度低下を抑制することが可能になる。
In this embodiment, it is possible to reduce the water content of the woody gas inside the inner cylinder 21 by the action of the
また、本形態では、内筒21の貫通穴21cから噴き出す木質ガスの作用によって、内筒21と外筒20との間の隙間で滞留する木質ガスに乱流を生じさせて、内筒21と外筒20との間の隙間で滞留する木質ガスを攪拌させるとともに、攪拌されて均質化された木質ガスを外筒20の貫通穴20cから噴き出させて外側筒部20aの外側および外側底部20bの外側で燃やすことが可能になる。本形態では、これらが相まって、ガス燃焼器5において、木質ガスをより容易に燃焼させることが可能になると推定される。
Further, in this embodiment, the action of the woody gas spouting out from the through
本形態では、補助燃料ガスとして水素ガスおよびプロパンガスが噴射ノズル23に供給されている。そのため、本願発明者の検討によれば、本形態では、噴射ノズル23を使用したガス燃焼器5において、木質ガスをより容易に燃焼させることが可能になる。また、本形態では、セラミック部材22が内側底部21bに固定されているため、内筒21の内側に配置されるセラミック部材22を容易に位置決めすることが可能になるとともに容易に固定することが可能になる。
In this embodiment, hydrogen gas and propane gas are supplied to the
(他の実施の形態)
上述した形態において、ノズル本体27の大径筒部27cの外径は一定であっても良い。また、上述した形態において、キャップ部材28の流路28eの一端と流路28eの他端とが左右方向においてずれていても良い。また、上述した形態において、流路28eは、直線状に形成されていても良い。さらに、上述した形態において、キャップ部材28に形成される流路28eの数は、7個以下の複数個であっても良いし、9個以上であっても良い。また、上述した形態において、流路27h、27jの他端は、小径筒部27bの外周面と第1筒部28aの内周面との間に直接、通じていなくても良い。
(Other embodiments)
In the form mentioned above, the outer diameter of the large
上述した形態において、流路27h、27jの一端と流路27h、27jの他端とが周方向においてずれていても良い。また、上述した形態において、圧縮空気が流れる3個以上の流路27hがノズル本体27に形成されていても良い。また、上述した形態において、水素ガスが流れる2個以上の流路27jがノズル本体27に形成されていても良いし、プロパンガスが流れる2個以上の流路27jがノズル本体27に形成されていても良い。さらに、上述した形態において、噴射ノズル23に、水素ガスおよびプロパンガスのいずれか一方が供給されなくても良い。
In the form mentioned above, the one end of flow-
上述した形態において、セラミック部材22は、内側筒部21aに、直接または所定の部材を介して固定されていても良い。この場合には、セラミック部材22と内側底部21bとの間に隙間が形成されていても良い。また、上述した形態において、内筒21の一部分が外筒20の外側に配置されていても良い。さらに、上述した形態において、取出用配管15の一端は2次燃焼室11の側面に繋がっていても良いし、ガス化炉本体12の内部に1個のみの燃焼室が形成されていても良い。
In the form mentioned above, the
1 発電システム
2 ガス化炉
3 ボイラー
4 発電機
5 ガス燃焼器
6 蒸気タービン
20 外筒
20a 外側筒部
20b 外側底部
20c 貫通穴
21 内筒
21a 内側筒部
21b 内側底部
21c 貫通穴
22 セラミック部材
23 噴射ノズル
27 ノズル本体
27a 流路(本体側第1流路)
27b 小径筒部
27c 大径筒部
27h 流路(本体側第2流路)
27j 流路(本体側第3流路)
27k 段差面
28 キャップ部材
28a 第1筒部
28b 第2筒部
28c 段差面
28d 流路(キャップ側第1流路)
28e 流路(キャップ側第2流路)
27b Small-diameter
27j channel (main body side third channel)
27k stepped
28e channel (cap-side second channel)
Claims (8)
前記木質ガスが流れる本体側第1流路が中心に形成される筒状のノズル本体と、前記ノズル本体の先端側に固定される筒状のキャップ部材とを備え、
前記ノズル本体は、前記ノズル本体の先端部を構成する円筒状の小径筒部と、前記小径筒部に繋がるとともに前記小径筒部よりも外径が大きい円筒状の大径筒部とを備え、
前記ノズル本体には、圧縮空気が流れる本体側第2流路と、補助燃料ガスが流れる本体側第3流路とが形成され、
前記本体側第2流路の一端および前記本体側第3流路の一端は、前記大径筒部の外周面で開口し、前記本体側第2流路の他端および前記本体側第3流路の他端は、前記ノズル本体の外周側で前記小径筒部と前記大径筒部との境界部分に形成される段差面で開口し、
前記キャップ部材は、前記小径筒部の外周側に配置される円筒状の第1筒部と、前記第1筒部に繋がるとともに前記大径筒部に固定される円筒状の第2筒部とを備え、
前記第1筒部の内径は、前記第2筒部の内径よりも小さくなっており、
前記キャップ部材には、前記本体側第2流路の他端の開口および前記本体側第3流路の他端の開口から流出した前記圧縮空気および前記補助燃料ガスが流入する環状のキャップ側第1流路と、前記キャップ側第1流路から前記第1筒部の内周面に通じる複数のキャップ側第2流路とが形成され、
前記キャップ側第1流路は、前記キャップ部材の内周側で前記第1筒部と前記第2筒部との境界部分に形成される段差面から前記第1筒部側に向かって窪むように形成されるとともに、筒状に形成される前記キャップ部材の軸方向から見たときの前記キャップ側第1流路の形状は、円環状となっており、
前記キャップ側第2流路の一端は、前記キャップ側第1流路に繋がり、前記キャップ側第2流路の他端は、前記第1筒部の内周面で開口するとともに、前記キャップ側第2流路の一端と前記キャップ側第2流路の他端とは、前記第1筒部の周方向でずれており、
前記小径筒部の先端の開口から前記木質ガスが噴射され、
前記小径筒部および前記第1筒部の先端側における前記小径筒部の外周面と前記第1筒部の内周面との間から前記圧縮空気と前記補助燃料ガスとが混合された混合ガスが噴射されることを特徴とする噴射ノズル。 An injection nozzle used in a gas combustor for burning wood gas produced from wood chips,
a tubular nozzle body in which a main body-side first channel through which the woody gas flows is formed at the center; and a tubular cap member fixed to the tip side of the nozzle body,
The nozzle body includes a cylindrical small-diameter cylindrical portion forming a tip portion of the nozzle body, and a cylindrical large-diameter cylindrical portion connected to the small-diameter cylindrical portion and having an outer diameter larger than that of the small-diameter cylindrical portion,
The nozzle body is formed with a body-side second flow path through which compressed air flows and a body-side third flow path through which auxiliary fuel gas flows,
One end of the main-body-side second flow path and one end of the main-body-side third flow path are opened at the outer peripheral surface of the large-diameter cylindrical portion, and the other end of the main-body-side second flow path and the main-body-side third flow path are opened. the other end of the passage opens at a step surface formed at the boundary between the small-diameter cylindrical portion and the large-diameter cylindrical portion on the outer peripheral side of the nozzle body;
The cap member includes a cylindrical first cylindrical portion disposed on the outer peripheral side of the small-diameter cylindrical portion, and a cylindrical second cylindrical portion connected to the first cylindrical portion and fixed to the large-diameter cylindrical portion. with
The inner diameter of the first cylindrical portion is smaller than the inner diameter of the second cylindrical portion,
The cap member has an annular cap-side fuel gas into which the compressed air and the auxiliary fuel gas flowing out from the opening at the other end of the second body-side flow path and the opening at the other end of the third body-side flow path flow. 1 channel and a plurality of cap-side second channels communicating from the cap-side first channel to the inner peripheral surface of the first cylindrical portion are formed,
The cap-side first flow path is recessed toward the first cylindrical portion from a step surface formed at the boundary portion between the first cylindrical portion and the second cylindrical portion on the inner peripheral side of the cap member. The shape of the cap-side first flow path when viewed from the axial direction of the cap member formed in a cylindrical shape is annular,
One end of the second cap-side flow path is connected to the first cap-side flow path, and the other end of the second cap-side flow path is open on the inner peripheral surface of the first tubular portion, one end of the second flow path and the other end of the cap-side second flow path are displaced in the circumferential direction of the first cylinder,
The woody gas is injected from an opening at the tip of the small-diameter cylindrical portion,
Mixed gas in which the compressed air and the auxiliary fuel gas are mixed from between the outer peripheral surface of the small-diameter tubular portion and the inner peripheral surface of the first tubular portion on the distal end side of the small-diameter tubular portion and the first tubular portion. An injection nozzle characterized in that the is injected.
前記本体側第2流路の他端の開口および前記本体側第3流路の他端の開口から流出する前記圧縮空気および前記補助燃料ガスは、前記小径筒部の外周面と前記第1筒部の内周面との間にも直接、流入することを特徴とする請求項1記載の噴射ノズル。 The other end of the main-body-side second flow path and the other end of the main-body-side third flow path also directly communicate between the outer peripheral surface of the small-diameter tubular portion and the inner peripheral surface of the first tubular portion. ,
The compressed air and the auxiliary fuel gas flowing out from the opening at the other end of the second body-side flow path and the opening at the other end of the third body-side flow path flow through the outer peripheral surface of the small-diameter cylindrical portion and the first cylinder. 2. The injection nozzle according to claim 1, characterized in that it also directly flows into a space between the portion and the inner peripheral surface of the portion.
前記本体側第2流路と前記本体側第3流路とが、円筒状に形成される前記大径筒部の軸心に対して90°ピッチで交互に配置されていることを特徴とする請求項1または2記載の噴射ノズル。 Two body-side second flow paths and two body-side third flow paths are formed in the nozzle body,
The main-body-side second flow path and the main-body-side third flow path are alternately arranged at a pitch of 90° with respect to the axis of the large-diameter cylindrical portion formed in a cylindrical shape. 3. The injection nozzle according to claim 1 or 2.
前記内筒は、前記内側底部が前記外側底部側に配置されるように前記外筒の内側に挿入されており、
前記外側筒部と前記内側筒部との間、および、前記外側底部と前記内側底部との間には、隙間が形成され、
前記外側筒部、前記外側底部、前記内側筒部および前記内側底部には、多数の貫通穴が形成され、
前記噴射ノズルは、前記内筒の内側に向かって前記混合ガスが混ざった前記木質ガスを噴射し、
少なくとも前記外側筒部の外側および前記外側底部の外側で炎が発生することを特徴とするガス燃焼器。 The injection nozzle according to any one of claims 1 to 4, and a metal outer cylinder formed in a bottomed cylindrical shape having a cylindrical outer cylinder portion and an outer bottom portion closing one end of the outer cylinder portion. a metal inner cylinder formed in a bottomed cylindrical shape having a cylindrical inner cylinder part and an inner bottom part closing one end of the inner cylinder part and arranged inside the outer cylinder; A ceramic member made of ceramic disposed in
The inner cylinder is inserted inside the outer cylinder so that the inner bottom portion is arranged on the outer bottom side,
A gap is formed between the outer tubular portion and the inner tubular portion and between the outer bottom portion and the inner bottom portion,
A large number of through holes are formed in the outer cylindrical portion, the outer bottom portion, the inner cylindrical portion and the inner bottom portion,
The injection nozzle injects the woody gas mixed with the mixed gas toward the inside of the inner cylinder,
A gas combustor, wherein flames are generated at least outside the outer tubular portion and outside the outer bottom portion.
前記ガス燃焼器で発生する熱によって水蒸気を生成することを特徴とするボイラー。 A gas combustor according to claim 5 or 6,
A boiler, wherein steam is generated by heat generated in the gas combustor.
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