JP2697454B2 - 粉状固体燃料用ガス化バーナー及びその使用方法 - Google Patents
粉状固体燃料用ガス化バーナー及びその使用方法Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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- F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
- F23D17/005—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or pulverulent fuel
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2204/00—Burners adapted for simultaneous or alternative combustion having more than one fuel supply
- F23D2204/20—Burners adapted for simultaneous or alternative combustion having more than one fuel supply gaseous and pulverulent fuel
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】鉄及び非鉄金属の還元製錬炉、特
に亜鉛の還元製錬炉における還元性ガス及び熱の供給に
供する粉状固体燃料用ガス化バーナーとその使用方法に
関する。
に亜鉛の還元製錬炉における還元性ガス及び熱の供給に
供する粉状固体燃料用ガス化バーナーとその使用方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】乾式亜鉛製錬法の主流であるＩＳＰ法で
は、硫化亜鉛精鉱を焙焼し、得た焼結塊を塊状コークス
と共に熔鉱炉に投入し、亜鉛を揮発させて亜鉛蒸気を含
む還元性ガスを得、このガス中の亜鉛蒸気を鉛スプラッ
シュコンデンサーで吸収し、回収して粗亜鉛を得てい
る。
は、硫化亜鉛精鉱を焙焼し、得た焼結塊を塊状コークス
と共に熔鉱炉に投入し、亜鉛を揮発させて亜鉛蒸気を含
む還元性ガスを得、このガス中の亜鉛蒸気を鉛スプラッ
シュコンデンサーで吸収し、回収して粗亜鉛を得てい
る。
【０００３】このＩＳＰ法は、他の乾式法と比べて鉛と
亜鉛とを同時に処理できる等の利点があり、コスト競争
力の高いものとなっている。
亜鉛とを同時に処理できる等の利点があり、コスト競争
力の高いものとなっている。
【０００４】しかしながら、近時のコスト競争の激化
は、このＩＳＰ法のコスト競争力すら無力のものとしつ
つある。この主因は高価な塊状コークスの使用にある。
は、このＩＳＰ法のコスト競争力すら無力のものとしつ
つある。この主因は高価な塊状コークスの使用にある。
【０００５】一方、電力単価の高いわが国では、湿式製
錬法は不利である。
錬法は不利である。
【０００６】従って、ＩＳＰ法のようにコスト競争力を
高めた種々の乾式法の改良が提案され検討されている。
高めた種々の乾式法の改良が提案され検討されている。
【０００７】これらの提案の中で有望視されているもの
の一つに特公昭６１−２８００４号公報に開示された
「吹き込み熔錬による亜鉛製錬法」がある。この方法
は、あらかじめ亜鉛精鉱中のＦｅ／ＳｉＯ２比に近い組
成のスラグと粗鉛層からなる熔融浴を炉内に溜め、該熔
融浴中に亜鉛精鉱の焙焼粉と還元剤と高酸素富化空気と
をランスを介して吹き込むものであり、還元剤として粉
コークス及び／または微粉炭材を使用するものである。
この方法は、ＩＳＰ法と比較すると、塊状コークスの代
わりに粉コークス及び／または微粉炭材を使用するため
に、操業費用の大幅な低下が可能となる。
の一つに特公昭６１−２８００４号公報に開示された
「吹き込み熔錬による亜鉛製錬法」がある。この方法
は、あらかじめ亜鉛精鉱中のＦｅ／ＳｉＯ２比に近い組
成のスラグと粗鉛層からなる熔融浴を炉内に溜め、該熔
融浴中に亜鉛精鉱の焙焼粉と還元剤と高酸素富化空気と
をランスを介して吹き込むものであり、還元剤として粉
コークス及び／または微粉炭材を使用するものである。
この方法は、ＩＳＰ法と比較すると、塊状コークスの代
わりに粉コークス及び／または微粉炭材を使用するため
に、操業費用の大幅な低下が可能となる。
【０００８】しかし、この方法では、粉コークスの炉内
での滞留時間が短いため、塊コークスに比較して粒径が
小さいにもかかわらず、粉コークスの利用率、すなわち
どれだけの炭素が燃焼しガス成分となるかというガス化
率は、ＩＳＰ法に比べて著しく悪い。その結果、未燃焼
の粉コークスが多量に後工程のコンデンサーに飛散し、
亜鉛の凝固を阻害し、Ｚｎの回収率を著しく低くしてい
る。
での滞留時間が短いため、塊コークスに比較して粒径が
小さいにもかかわらず、粉コークスの利用率、すなわち
どれだけの炭素が燃焼しガス成分となるかというガス化
率は、ＩＳＰ法に比べて著しく悪い。その結果、未燃焼
の粉コークスが多量に後工程のコンデンサーに飛散し、
亜鉛の凝固を阻害し、Ｚｎの回収率を著しく低くしてい
る。
【０００９】この欠点を解消すべく２件の発明が提案さ
れ、公開されている。特開昭６２−８０２３４号公報と
特開平１−１２９９３３号公報記載の発明である。これ
らの２件の発明は、いずれも吹き込みランスに関するも
のである。
れ、公開されている。特開昭６２−８０２３４号公報と
特開平１−１２９９３３号公報記載の発明である。これ
らの２件の発明は、いずれも吹き込みランスに関するも
のである。
【００１０】特開昭６２−８０２３４号公報記載の発明
は、ランスを二重管構造とし、内管に微粉炭材を、外管
に燃焼用気体としての酸素あるいは酸素富化空気を供給
し、該ランスの先端部に設けられた混合部で微粉炭材と
燃焼用気体とを混合するものである。
は、ランスを二重管構造とし、内管に微粉炭材を、外管
に燃焼用気体としての酸素あるいは酸素富化空気を供給
し、該ランスの先端部に設けられた混合部で微粉炭材と
燃焼用気体とを混合するものである。
【００１１】特開平１−１２９９３３号公報記載の発明
は、亜鉛原料吐出ノズルを中央に配し、複数個の微粉炭
材と燃焼用気体との混合物吐出ノズルを前記亜鉛原料吐
出ノズルの周囲に配設したものである。
は、亜鉛原料吐出ノズルを中央に配し、複数個の微粉炭
材と燃焼用気体との混合物吐出ノズルを前記亜鉛原料吐
出ノズルの周囲に配設したものである。
【００１２】これらの両発明の特徴は、いずれもノズル
先端内部の狭い部分に微粉炭と燃焼用気体との混合部を
設けてあり、使用に際しては混合後、ノズルの噴出口か
らほぼ音速で炉内に吐出する。
先端内部の狭い部分に微粉炭と燃焼用気体との混合部を
設けてあり、使用に際しては混合後、ノズルの噴出口か
らほぼ音速で炉内に吐出する。
【００１３】上記２件の発明におけるランスの使用は、
微粉炭のガス化率をある程度改善するものの、いずれも
操業時間の経過と共にガス化率が急速に低下し、亜鉛回
収率も急速に低下するという現象がみられる。この原因
は、あまりに吐出速度が早く、微粉炭によりバーナー先
端部が急速に摩耗し、微粉炭と燃焼用気体との混合状態
が悪化し、微粉炭のガス化、すなわち燃焼性が低下する
ことにある。
微粉炭のガス化率をある程度改善するものの、いずれも
操業時間の経過と共にガス化率が急速に低下し、亜鉛回
収率も急速に低下するという現象がみられる。この原因
は、あまりに吐出速度が早く、微粉炭によりバーナー先
端部が急速に摩耗し、微粉炭と燃焼用気体との混合状態
が悪化し、微粉炭のガス化、すなわち燃焼性が低下する
ことにある。
【００１４】また、上記２件の発明におけるようにラン
スを用いて吹き込まれた微粉炭は、炉内で酸素不足の状
態でガス化されるが、炉内温度は、煉瓦保護のため１５
００℃以下に保たれているために、いかに微粉炭と燃焼
用気体との混合をよくしても、以下の理由により、微粉
炭のガス化率の改善には自ずと限界がある。
スを用いて吹き込まれた微粉炭は、炉内で酸素不足の状
態でガス化されるが、炉内温度は、煉瓦保護のため１５
００℃以下に保たれているために、いかに微粉炭と燃焼
用気体との混合をよくしても、以下の理由により、微粉
炭のガス化率の改善には自ずと限界がある。
【００１５】微粉炭の主成分である炭素は周知のように
酸素不足の状態では、以下の式に従ってガス化する。
酸素不足の状態では、以下の式に従ってガス化する。
【００１６】
【式６】Ｃ（ｓ）＋Ｏ2 （ｇ）＝ＣＯ2 （ｇ）
【００１７】
【式７】Ｃ（ｓ）＋ＣＯ2 （ｇ）＝２ＣＯ（ｇ）
【００１８】すなわち、酸素は、まず式６に従って炭素
と反応し、酸素量に応じたＣＯ2 を生成し、次いでこの
ＣＯ2 は残存する炭素と式７に従って反応し、ＣＯを生
成する。周知のように式６の反応は、発熱反応であり、
速やかに進行するが、式７の反応は、吸熱反応であり、
その反応速度は温度と正相関の関係にある。１５００℃
程度では、この式７の反応速度は比較的遅く、残存する
炭素を完全にＣＯにするためには炭素の炉内滞留時間を
長くすることが不可欠となる。しかし、上記２つの発明
を用いる場合には該炭素の炉内滞留時間の長期化は図れ
ない。
と反応し、酸素量に応じたＣＯ2 を生成し、次いでこの
ＣＯ2 は残存する炭素と式７に従って反応し、ＣＯを生
成する。周知のように式６の反応は、発熱反応であり、
速やかに進行するが、式７の反応は、吸熱反応であり、
その反応速度は温度と正相関の関係にある。１５００℃
程度では、この式７の反応速度は比較的遅く、残存する
炭素を完全にＣＯにするためには炭素の炉内滞留時間を
長くすることが不可欠となる。しかし、上記２つの発明
を用いる場合には該炭素の炉内滞留時間の長期化は図れ
ない。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高燃
焼率を長時間維持できる固体燃料用ガス化バーナーの提
供にある。
焼率を長時間維持できる固体燃料用ガス化バーナーの提
供にある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本願
第１の発明の粉状固体燃料用ガス化バーナーは、中央部
に孔を有する天井が設けられた燃焼筒と、上部側面にノ
ズルが設けられ、下端が前記燃焼筒の天井の孔に接合さ
れた予混合管とからなる。該予混合管と前記燃焼筒とが
同軸状に設けられ、予混合管の下端と前記天井の下面と
により形成される平面が予混合管の中心に対して実質的
に直角をなすように配置される。予混合管の内径をｄｍ
ｍ、上部側面のノズルの中心線と予混合管の中心線との
交点より予混合管下端までの距離を１ｍｍとし、燃焼筒
の内径をＤｍｍ、長さをＬｍｍとしたときに１≧５ｄと
なり、下記式８により求めたαが５〜２０度となり、さ
らに好ましくは下記式９により求めたＡの値が０〜１０
０ｍｍとなるものである。なお、少なくとも燃焼筒に水
冷ジャケットを設けるのが望ましい。
第１の発明の粉状固体燃料用ガス化バーナーは、中央部
に孔を有する天井が設けられた燃焼筒と、上部側面にノ
ズルが設けられ、下端が前記燃焼筒の天井の孔に接合さ
れた予混合管とからなる。該予混合管と前記燃焼筒とが
同軸状に設けられ、予混合管の下端と前記天井の下面と
により形成される平面が予混合管の中心に対して実質的
に直角をなすように配置される。予混合管の内径をｄｍ
ｍ、上部側面のノズルの中心線と予混合管の中心線との
交点より予混合管下端までの距離を１ｍｍとし、燃焼筒
の内径をＤｍｍ、長さをＬｍｍとしたときに１≧５ｄと
なり、下記式８により求めたαが５〜２０度となり、さ
らに好ましくは下記式９により求めたＡの値が０〜１０
０ｍｍとなるものである。なお、少なくとも燃焼筒に水
冷ジャケットを設けるのが望ましい。
【００２１】
【式８】ｔａｎα＝（Ｄ−ｄ）／２／Ｌ
【００２２】
【式９】ｔａｎ１２°＝｛（Ｄ−ｄ）／２−Ａ｝／Ｌ
【００２３】そして、上記課題を解決する本願第２の発
明は、第１の発明の粉状固体燃料用ガス化バーナーの燃
焼筒天井部に副混合管を設けたものである。好ましく
は、燃焼筒外周と予混合管との間に、予混合管と同心円
状で等間隔となるように複数個の副混合管を設ける。
明は、第１の発明の粉状固体燃料用ガス化バーナーの燃
焼筒天井部に副混合管を設けたものである。好ましく
は、燃焼筒外周と予混合管との間に、予混合管と同心円
状で等間隔となるように複数個の副混合管を設ける。
【００２４】さらに、上記課題を解決する本願第３の発
明は、本願第２の発明の固体燃料用ガス化バーナーの使
用方法であり、酸素比ｍを式１０で得られる値としたと
きに、予混合管の酸素比ｍを副混合管の酸素比ｍ以上と
するとすることを特徴とする。好ましくは、予混合管の
酸素比ｍを０．９〜１．０とし、さらに好ましくは燃焼
用気体の少なくとも大部分を予混合管に供給し、予混合
管の酸素比ｍが０．９〜１．０となるように粉状固体燃
料を予混合管に供給し、燃焼用気体の残部と粉状固体燃
料の残部とを副混合管に供給する。
明は、本願第２の発明の固体燃料用ガス化バーナーの使
用方法であり、酸素比ｍを式１０で得られる値としたと
きに、予混合管の酸素比ｍを副混合管の酸素比ｍ以上と
するとすることを特徴とする。好ましくは、予混合管の
酸素比ｍを０．９〜１．０とし、さらに好ましくは燃焼
用気体の少なくとも大部分を予混合管に供給し、予混合
管の酸素比ｍが０．９〜１．０となるように粉状固体燃
料を予混合管に供給し、燃焼用気体の残部と粉状固体燃
料の残部とを副混合管に供給する。
【００２５】
【式１０】ｍ＝（実際に供給する酸素量）／（燃料中の
ＣとＨとを全量ＣＯ2 とＨ2 Ｏとに酸化するのに必要と
される酸素量）
ＣとＨとを全量ＣＯ2 とＨ2 Ｏとに酸化するのに必要と
される酸素量）
【００２６】
【作用】一般に、吹き込み管を用いて気体を炉内に吹き
込む場合、吹き込まれた気体は円錐状の気流を形成す
る。そして、この気流の円錐面より吹き込み管側の上部
空間は、反応に対して何の役にもたたない未利用空間と
なる。しかし、この円錐状の気流を覆うように円筒状フ
ードを設けると、該フードと気流の円錐面とに囲まれた
領域内に気流の再循環流を形成することができ、これに
より気体の実質的な滞留時間の延長を図ることが可能と
なる。本発明者らは、これを利用することにより本発明
に到った。
込む場合、吹き込まれた気体は円錐状の気流を形成す
る。そして、この気流の円錐面より吹き込み管側の上部
空間は、反応に対して何の役にもたたない未利用空間と
なる。しかし、この円錐状の気流を覆うように円筒状フ
ードを設けると、該フードと気流の円錐面とに囲まれた
領域内に気流の再循環流を形成することができ、これに
より気体の実質的な滞留時間の延長を図ることが可能と
なる。本発明者らは、これを利用することにより本発明
に到った。
【００２７】
【実施例】以下、図を用いて本願発明の実施例を説明す
る。
る。
【００２８】図１は、本願第１の発明のガス化バーナー
の実施例である。このガス化バーナーは、中央部に孔１
１を有する天井１２が設けられた燃焼筒１３と、その上
部側面１４にノズル１５が設けられ、前記孔１１にて上
記天井１２と嵌合して設けられた予混合管１６とから成
る。該予混合管１６と前記燃焼筒１３とが同心円状に設
けられ、予混合管１６の下端１７と前記天井１２の下面
１８とにより形成される平面１９が予混合管１６の中心
軸２０に対して実質的に直角をなすように配置されてい
る。
の実施例である。このガス化バーナーは、中央部に孔１
１を有する天井１２が設けられた燃焼筒１３と、その上
部側面１４にノズル１５が設けられ、前記孔１１にて上
記天井１２と嵌合して設けられた予混合管１６とから成
る。該予混合管１６と前記燃焼筒１３とが同心円状に設
けられ、予混合管１６の下端１７と前記天井１２の下面
１８とにより形成される平面１９が予混合管１６の中心
軸２０に対して実質的に直角をなすように配置されてい
る。
【００２９】燃焼筒１３と、前記天井１２と予混合管１
６の下部とに水冷ジャケット２１、２２’、２１”を設
けてある。予混合管１６の内径ｄを１００ｍｍ、上部側
面１４のノズル１５の中心線２２と予混合管１６の中心
軸２０との交点２３より予混合管下端１７までの距離ｌ
を１０００ｍｍとし、燃焼筒１３の内径Ｄを５００ｍ
ｍ、長さＬを６００ｍｍとしてある。そして、上記式８
により求めたαが１８．４度、上記式９により求めたＡ
の値が７０ｍｍとなっている。なお、式９のＡは拡張値
であり、気流円錐面と燃焼筒側壁との間隔を示す値であ
る。
６の下部とに水冷ジャケット２１、２２’、２１”を設
けてある。予混合管１６の内径ｄを１００ｍｍ、上部側
面１４のノズル１５の中心線２２と予混合管１６の中心
軸２０との交点２３より予混合管下端１７までの距離ｌ
を１０００ｍｍとし、燃焼筒１３の内径Ｄを５００ｍ
ｍ、長さＬを６００ｍｍとしてある。そして、上記式８
により求めたαが１８．４度、上記式９により求めたＡ
の値が７０ｍｍとなっている。なお、式９のＡは拡張値
であり、気流円錐面と燃焼筒側壁との間隔を示す値であ
る。
【００３０】上記ガス化バーナーの使用に際しては、各
水冷ジャケット２１、２１’、２１”に冷却水を流しつ
つ、予混合管１６の上端２４より粉状固体燃料を流送用
空気を用いて予混合管１６内に吹き込み、ノズル１５よ
り工業用酸素を吹き込む。この際、図２に示されるよう
に燃焼筒内部に燃焼ガスの再循環流３５が形成される。
水冷ジャケット２１、２１’、２１”に冷却水を流しつ
つ、予混合管１６の上端２４より粉状固体燃料を流送用
空気を用いて予混合管１６内に吹き込み、ノズル１５よ
り工業用酸素を吹き込む。この際、図２に示されるよう
に燃焼筒内部に燃焼ガスの再循環流３５が形成される。
【００３１】すなわち、吹き込み管を用いて気体を炉内
に吹き込む場合、吹き込まれた気体は円錐状の気流３２
を形成する。そして、この気流３２の円錐面３３より吹
き込み管側の上部空間は、反応に対して何の役にもたた
ない未利用空間となる。しかし、この円錐状の気流３２
に対して、図２のような円筒状フード３１を設けると、
該フード３１と気流３２の円錐面３３とに囲まれた領域
３４内に気流の再循環流３５を形成することができ、こ
れにより気体の実質的な滞留時間の延長を図ることが可
能となる。
に吹き込む場合、吹き込まれた気体は円錐状の気流３２
を形成する。そして、この気流３２の円錐面３３より吹
き込み管側の上部空間は、反応に対して何の役にもたた
ない未利用空間となる。しかし、この円錐状の気流３２
に対して、図２のような円筒状フード３１を設けると、
該フード３１と気流３２の円錐面３３とに囲まれた領域
３４内に気流の再循環流３５を形成することができ、こ
れにより気体の実質的な滞留時間の延長を図ることが可
能となる。
【００３２】本願第１の発明の構造のガス化バーナーに
おいても、予混合管内のガススピードが遅い場合には、
図２に示すような燃焼ガスの再循環流は燃焼筒内に形成
されない。しかし、実際にはこの心配はない。すなわ
ち、粉コークス、微粉炭といった粉状固体燃料と、これ
らを燃焼するための燃焼用気体との混合度を良好に維持
するためには、予混合管内のガススピードは少なくとも
５ｍ／ｓ以上が必要とされ、この条件を満たす限りにお
いて上記再循環流は確実に発生する。
おいても、予混合管内のガススピードが遅い場合には、
図２に示すような燃焼ガスの再循環流は燃焼筒内に形成
されない。しかし、実際にはこの心配はない。すなわ
ち、粉コークス、微粉炭といった粉状固体燃料と、これ
らを燃焼するための燃焼用気体との混合度を良好に維持
するためには、予混合管内のガススピードは少なくとも
５ｍ／ｓ以上が必要とされ、この条件を満たす限りにお
いて上記再循環流は確実に発生する。
【００３３】ところで、粉状固体燃料と燃焼用気体とを
予混合管より吐出させると、予混合管先端付近では粉状
固体燃料と燃焼用気体の広がり角度はほぼ同じであり、
その角度は吐出速度により変化するものの一般に１０°
〜４０°である。ちなみに、粉状固体燃料としてコーク
スを用いた場合、コークスによる予混合管内面の摩耗が
問題とならないような範囲で採りうる最大ガス速度はほ
ぼ１０ｍ／ｓであり、この場合の広がり角度は２４°で
ある。
予混合管より吐出させると、予混合管先端付近では粉状
固体燃料と燃焼用気体の広がり角度はほぼ同じであり、
その角度は吐出速度により変化するものの一般に１０°
〜４０°である。ちなみに、粉状固体燃料としてコーク
スを用いた場合、コークスによる予混合管内面の摩耗が
問題とならないような範囲で採りうる最大ガス速度はほ
ぼ１０ｍ／ｓであり、この場合の広がり角度は２４°で
ある。
【００３４】広がり角度を頂角とする円錐状気流の表面
と燃焼筒下端との位置関係により、上記再循環流の強さ
と燃焼筒の寿命が決まる。すなわち、燃焼筒下端が円錐
状気流中に進入すればするほど再循環流は強くなり、燃
焼筒の寿命は短縮する。そして、燃焼筒下端が円錐状気
流表面から離れれば離れるほど再循環流は急速に弱ま
り、燃焼筒の寿命は長くなる。
と燃焼筒下端との位置関係により、上記再循環流の強さ
と燃焼筒の寿命が決まる。すなわち、燃焼筒下端が円錐
状気流中に進入すればするほど再循環流は強くなり、燃
焼筒の寿命は短縮する。そして、燃焼筒下端が円錐状気
流表面から離れれば離れるほど再循環流は急速に弱ま
り、燃焼筒の寿命は長くなる。
【００３５】本願第１の発明で、予混合管の内径をｄｍ
ｍ、燃焼筒の内径をＤｍｍ、長さをＬｍｍとし、広がり
角度を２αとしたときに、αが５〜２０度の範囲内で上
記式８を満たすようにｄ、Ｄ、Ｌを選定するのは、この
条件で求められた値を用いて作成されたガス化バーナー
は粉状固体燃料のガス化率と燃焼筒の寿命との関係で、
双方が共に良好となるからである。
ｍ、燃焼筒の内径をＤｍｍ、長さをＬｍｍとし、広がり
角度を２αとしたときに、αが５〜２０度の範囲内で上
記式８を満たすようにｄ、Ｄ、Ｌを選定するのは、この
条件で求められた値を用いて作成されたガス化バーナー
は粉状固体燃料のガス化率と燃焼筒の寿命との関係で、
双方が共に良好となるからである。
【００３６】また、予混合管内面の摩耗が問題とならな
い最高ガス速度は、粉状固体燃料の種類、予混合管の材
質にもよるが、例えば粉状固体燃料として粉コークスを
用いた場合にはほぼ１０ｍ／ｓであり、この場合の広が
り角度は２４°である。この場合、上記式９により求め
たＡの値が０〜１００ｍｍとなるようにｄ、Ｄ、Ｌを選
定すれば、燃焼筒の寿命に対し、よりいっそう効果的で
ある。
い最高ガス速度は、粉状固体燃料の種類、予混合管の材
質にもよるが、例えば粉状固体燃料として粉コークスを
用いた場合にはほぼ１０ｍ／ｓであり、この場合の広が
り角度は２４°である。この場合、上記式９により求め
たＡの値が０〜１００ｍｍとなるようにｄ、Ｄ、Ｌを選
定すれば、燃焼筒の寿命に対し、よりいっそう効果的で
ある。
【００３７】ちなみに、ｄ、Ｄ、Ｌは以下のようにして
決定する。
決定する。
【００３８】まず、粉状固体燃料の流送空気量と燃焼用
気体量との合計量をＷとし、予混合管の摩耗の生じない
範囲で流送速度Ｖを選定し、Ｗ／Ｖ＝ｄ2 ／４π（ｍ
ｍ）よりｄを求める。次いで、式６、式７を用いて生成
燃焼ガス量Ｗ’と燃焼ガス温度Ｔ（絶対温度）とを推定
し、所望の燃焼筒内における滞留時間ｔとを用いて式１
１を関係式として得る。
気体量との合計量をＷとし、予混合管の摩耗の生じない
範囲で流送速度Ｖを選定し、Ｗ／Ｖ＝ｄ2 ／４π（ｍ
ｍ）よりｄを求める。次いで、式６、式７を用いて生成
燃焼ガス量Ｗ’と燃焼ガス温度Ｔ（絶対温度）とを推定
し、所望の燃焼筒内における滞留時間ｔとを用いて式１
１を関係式として得る。
【００３９】
【式１１】（ｄ2 ／４π）・Ｌ＝Ｗ’Ｔｔ／２７３
【００４０】そして、式８と式１１とｄとから式８のα
が５〜２０度となるＤとＬとを決定する。さらに、好ま
しくは、得られたＤとＬと式９とを用いて得たＡの値が
０〜１００ｍｍとなるようなＤとＬとを選定する。な
お、通常Ｔは２４７０〜２７７０Ｋ程度である。よっ
て、少なくとも燃焼筒と、前記天井とに水冷ジャケット
を設けることが必要となる。また、燃焼用気体として高
酸素富化空気を用いると、予混合管内の下部で燃焼反応
が起きることもあり、この場合には予混合管の下部にも
水冷ジャケットを設けることが好ましい。
が５〜２０度となるＤとＬとを決定する。さらに、好ま
しくは、得られたＤとＬと式９とを用いて得たＡの値が
０〜１００ｍｍとなるようなＤとＬとを選定する。な
お、通常Ｔは２４７０〜２７７０Ｋ程度である。よっ
て、少なくとも燃焼筒と、前記天井とに水冷ジャケット
を設けることが必要となる。また、燃焼用気体として高
酸素富化空気を用いると、予混合管内の下部で燃焼反応
が起きることもあり、この場合には予混合管の下部にも
水冷ジャケットを設けることが好ましい。
【００４１】さて、粉状固体燃料と燃焼用気体とを予混
合管内で混合させることもガス化率を高めるための大き
な要素の１つである。この目的を達成する手段として
は、２通りの方法がある。１つはガス速度を速くするこ
とであり。他の１つは予混合管内での滞留時間を長くす
ることである。
合管内で混合させることもガス化率を高めるための大き
な要素の１つである。この目的を達成する手段として
は、２通りの方法がある。１つはガス速度を速くするこ
とであり。他の１つは予混合管内での滞留時間を長くす
ることである。
【００４２】ガス速度を速くすると予混合管の寿命が著
しく短縮されるため、この方法には限界がある。この点
より、本発明では予混合管の中心線と予混合管に設けら
れた上部側面のノズルの中心線との交点より予混合管下
端までの距離を１ｍｍとしたときに１≧５ｄとして滞留
時間を確保し、これにより、予混合管内での粉状固体燃
料と燃焼用気体との良好な混合状態を維持している。
しく短縮されるため、この方法には限界がある。この点
より、本発明では予混合管の中心線と予混合管に設けら
れた上部側面のノズルの中心線との交点より予混合管下
端までの距離を１ｍｍとしたときに１≧５ｄとして滞留
時間を確保し、これにより、予混合管内での粉状固体燃
料と燃焼用気体との良好な混合状態を維持している。
【００４３】本発明の条件である１≧５ｄという条件を
守る限り、予混合管近傍での予混合管横断面の各点にお
ける気流速度、気流密度、粉状固体燃料の分布はほぼ均
一化できる。このため、燃焼筒内に吹き出されたガス流
の中心は、燃焼筒の中心と一致し、ずれることはない。
よって、生成反応ガスの偏芯による燃焼筒側壁の局部的
な損耗は発生しない。
守る限り、予混合管近傍での予混合管横断面の各点にお
ける気流速度、気流密度、粉状固体燃料の分布はほぼ均
一化できる。このため、燃焼筒内に吹き出されたガス流
の中心は、燃焼筒の中心と一致し、ずれることはない。
よって、生成反応ガスの偏芯による燃焼筒側壁の局部的
な損耗は発生しない。
【００４４】次に、本願第２の発明について説明する。
【００４５】図３、４は、それぞれ本願第２の発明の実
施例を示す。図３、４は、共に本願第１の発明のガス化
バーナーの燃焼筒の天井１２に、予混合管１６と同心円
状に２つの副混合管２５、２５’を設けたガス化バーナ
ーの断面図である。
施例を示す。図３、４は、共に本願第１の発明のガス化
バーナーの燃焼筒の天井１２に、予混合管１６と同心円
状に２つの副混合管２５、２５’を設けたガス化バーナ
ーの断面図である。
【００４６】図３では、副混合管２５、２５’の吹き込
み方向を予混合管１６の吹き込み方向と同じ向きにして
あり、図４では、副混合管２５、２５’の吹き込み方向
を予混合管１６の中心軸２０の方向へ向けてある。
み方向を予混合管１６の吹き込み方向と同じ向きにして
あり、図４では、副混合管２５、２５’の吹き込み方向
を予混合管１６の中心軸２０の方向へ向けてある。
【００４７】本願第２の発明において、副混合管を設け
るのは、本願第１の発明における再循環流による燃焼筒
内の未利用空間の有効利用をさらに強化するためであ
る。すなわち、本願第１の発明における再循環流の強さ
は、予混合管と燃焼筒の諸元や予混合管からの吐出速度
等に大きく依存するため、操業条件の変動に追随して常
に最適状態を保つことは困難である。本願第２の発明の
副混合管は、これを解消するためのものであり、副混合
管より前記再循環流の中に粉状固体燃料、あるいは粉状
固体燃料と燃焼用気体とを吹き込むことにより、再循環
流の効果とあいまって未利用空間のより有効な利用を可
能としている。
るのは、本願第１の発明における再循環流による燃焼筒
内の未利用空間の有効利用をさらに強化するためであ
る。すなわち、本願第１の発明における再循環流の強さ
は、予混合管と燃焼筒の諸元や予混合管からの吐出速度
等に大きく依存するため、操業条件の変動に追随して常
に最適状態を保つことは困難である。本願第２の発明の
副混合管は、これを解消するためのものであり、副混合
管より前記再循環流の中に粉状固体燃料、あるいは粉状
固体燃料と燃焼用気体とを吹き込むことにより、再循環
流の効果とあいまって未利用空間のより有効な利用を可
能としている。
【００４８】副混合管を燃焼筒の天井に設けるのは、燃
焼筒の側壁に設けた場合には予混合管により形成される
円錐状気流が大きく乱され、再循環流の強度が大幅に低
下するからである。
焼筒の側壁に設けた場合には予混合管により形成される
円錐状気流が大きく乱され、再循環流の強度が大幅に低
下するからである。
【００４９】天井における副混合管の取付位置、取付本
数については特にこだわらないが、未利用空間の割合を
可能な限り減少させ、燃焼筒側壁を摩耗させず、かつ予
混合管により形成される円錐状気流を乱さないようにす
ることが必要であり、このためには複数個の副混合管を
予混合管と同心円状で等間隔に配置することが好まし
い。
数については特にこだわらないが、未利用空間の割合を
可能な限り減少させ、燃焼筒側壁を摩耗させず、かつ予
混合管により形成される円錐状気流を乱さないようにす
ることが必要であり、このためには複数個の副混合管を
予混合管と同心円状で等間隔に配置することが好まし
い。
【００５０】次に、本願第３の発明について説明する。
【００５１】図５は、本願第１の発明のガス化バーナー
を用いて測定したｍ値と粉コークスのガス化率との関係
を示したグラフであり、横軸はｍ値、縦軸は粉コークス
のガス化率である。
を用いて測定したｍ値と粉コークスのガス化率との関係
を示したグラフであり、横軸はｍ値、縦軸は粉コークス
のガス化率である。
【００５２】本グラフを求めるに際しては、本願第１の
発明のバーナーを図６に示した炉の反応塔６１の頂部に
設け、該バーナーの予混合管６２にＣ品位８２％の粉コ
ークス１２０Ｋｇ／ｈを５５Ｎｍ3 ／ｈの空気で上端６
３より流送し、予混合管６２の上部側面に設けたノズル
６４の端部６５より濃度９０％の工業用酸素の所定量を
供給し、アップテイク部６６に設けた測定孔（図示せ
ず）より排ガス中のＣＯ2 、ＣＯ、Ｏ2 とを求め、得ら
れた結果より粉コークスのガス化率を求めた。
発明のバーナーを図６に示した炉の反応塔６１の頂部に
設け、該バーナーの予混合管６２にＣ品位８２％の粉コ
ークス１２０Ｋｇ／ｈを５５Ｎｍ3 ／ｈの空気で上端６
３より流送し、予混合管６２の上部側面に設けたノズル
６４の端部６５より濃度９０％の工業用酸素の所定量を
供給し、アップテイク部６６に設けた測定孔（図示せ
ず）より排ガス中のＣＯ2 、ＣＯ、Ｏ2 とを求め、得ら
れた結果より粉コークスのガス化率を求めた。
【００５３】図５よりガス化率は、ｍ値の上昇と共に高
くなり、０．９５で１００％となっていることがわか
る。このガス化率が１００％となるｍ値は、処理するコ
ークス量や燃焼用気体の酸素富化率によって多少変動す
るものの、いずれの場合でも１よりも小さな値となる。
くなり、０．９５で１００％となっていることがわか
る。このガス化率が１００％となるｍ値は、処理するコ
ークス量や燃焼用気体の酸素富化率によって多少変動す
るものの、いずれの場合でも１よりも小さな値となる。
【００５４】次に、図６の装置を用い、該バーナーの予
混合管６２にＣ品位８２％の粉コークス２４０Ｋｇ／ｈ
を５５Ｎｍ3 ／ｈの空気で流送し、予混合管上部側面の
ノズル６４より２８０Ｎｍ3 ／ｈの濃度９０％の工業用
酸素を供給し、ガス化させ、反応塔６１に設けられた測
定口Ａより水冷サンプラー（図示せず）を挿入し、反応
塔６１内の所定の位置のＣＯ2 、ＣＯ濃度を分析すると
共に、該サンプラー上に堆積した未燃の粉状コークス量
を測定した。反応塔６１の中心部（センター）より反応
塔６１の側壁（炉壁）までの半径方向におけるＣＯ2 と
ＣＯの濃度分布を図７に示した。未燃の粉状コークス量
の分布は、反応塔中心から側壁方向へ３６０ｍｍまでが
かなり多く、引き続く４０ｍｍの間で急激に低下し、以
後側壁までは全く検出されなかった。
混合管６２にＣ品位８２％の粉コークス２４０Ｋｇ／ｈ
を５５Ｎｍ3 ／ｈの空気で流送し、予混合管上部側面の
ノズル６４より２８０Ｎｍ3 ／ｈの濃度９０％の工業用
酸素を供給し、ガス化させ、反応塔６１に設けられた測
定口Ａより水冷サンプラー（図示せず）を挿入し、反応
塔６１内の所定の位置のＣＯ2 、ＣＯ濃度を分析すると
共に、該サンプラー上に堆積した未燃の粉状コークス量
を測定した。反応塔６１の中心部（センター）より反応
塔６１の側壁（炉壁）までの半径方向におけるＣＯ2 と
ＣＯの濃度分布を図７に示した。未燃の粉状コークス量
の分布は、反応塔中心から側壁方向へ３６０ｍｍまでが
かなり多く、引き続く４０ｍｍの間で急激に低下し、以
後側壁までは全く検出されなかった。
【００５５】以上の結果は、以下のことを示していると
いえる。すなわち、図５は、粉状コークス中のＣはｍ値
が１より小さくてもガス化が完了することを示してお
り、これは式６に従いＣはまずＣＯ2 まで酸化され、式
７に従いＣＯとなりガス化が完了するが、式７は式６に
比してその反応速度は遅く、全体の反応において律速と
なっていることを示しており、従来の説を裏付けている
といえる。そして、反応塔側壁に近いほどＣＯ2 濃度は
低下し、ＣＯ濃度は上昇しているということを示す図７
の結果と、反応塔側壁に近いほど未燃の粉状コークスが
検出されないという結果より、本実施例では、再循環流
に巻き上げられた未燃の粉状コークスの全てが式７に従
い反応し、巻き上げられなかった未燃の粉コークスはそ
のまま炉内に移行し、その一部は式７に従いＣＯとなる
ものの、残部はそのままコンデンサーに排出されるとい
える。
いえる。すなわち、図５は、粉状コークス中のＣはｍ値
が１より小さくてもガス化が完了することを示してお
り、これは式６に従いＣはまずＣＯ2 まで酸化され、式
７に従いＣＯとなりガス化が完了するが、式７は式６に
比してその反応速度は遅く、全体の反応において律速と
なっていることを示しており、従来の説を裏付けている
といえる。そして、反応塔側壁に近いほどＣＯ2 濃度は
低下し、ＣＯ濃度は上昇しているということを示す図７
の結果と、反応塔側壁に近いほど未燃の粉状コークスが
検出されないという結果より、本実施例では、再循環流
に巻き上げられた未燃の粉状コークスの全てが式７に従
い反応し、巻き上げられなかった未燃の粉コークスはそ
のまま炉内に移行し、その一部は式７に従いＣＯとなる
ものの、残部はそのままコンデンサーに排出されるとい
える。
【００５６】よって、ガス化率を高めるためには、本願
第２の発明のガス化バーナーを用い、予混合管に供給す
る粉状固体燃料と燃焼用気体との関係をｍ値ができるだ
け高い条件とし、副混合管で全体のバランスを調整する
ことが必要となる。また、図５より予混合管に供給する
粉コークスと燃焼用気体との関係をｍ値が０．９〜１と
するようにすることが好ましいといえる。
第２の発明のガス化バーナーを用い、予混合管に供給す
る粉状固体燃料と燃焼用気体との関係をｍ値ができるだ
け高い条件とし、副混合管で全体のバランスを調整する
ことが必要となる。また、図５より予混合管に供給する
粉コークスと燃焼用気体との関係をｍ値が０．９〜１と
するようにすることが好ましいといえる。
【００５７】ちなみに、Ｃが８２％の粉コークスを空気
を用いて流送し、純度９０％の工業用酸素を用いて燃焼
用気体の酸素濃度を７５％とし、ＣＯ2 ／ＣＯ＝０．５
のガスを得る場合を用いて本願第３の発明の方法を具体
的に説明すると以下のようになる。
を用いて流送し、純度９０％の工業用酸素を用いて燃焼
用気体の酸素濃度を７５％とし、ＣＯ2 ／ＣＯ＝０．５
のガスを得る場合を用いて本願第３の発明の方法を具体
的に説明すると以下のようになる。
【００５８】ガス化率を１００％とし、ＣＯ2 ／ＣＯ＝
０．５とするためには、粉コークス１００Ｋｇに対して
１０２Ｎｍ3 の酸素が必要となる。一方、完全燃焼さ
せ、Ｃの全量をＣＯ2 とするためには、１５３Ｎｍ3 の
酸素が必要となる。よって、この場合のｍの値は、１０
２Ｎｍ3 ÷１５３Ｎｍ3 ＝０．６７となる。
０．５とするためには、粉コークス１００Ｋｇに対して
１０２Ｎｍ3 の酸素が必要となる。一方、完全燃焼さ
せ、Ｃの全量をＣＯ2 とするためには、１５３Ｎｍ3 の
酸素が必要となる。よって、この場合のｍの値は、１０
２Ｎｍ3 ÷１５３Ｎｍ3 ＝０．６７となる。
【００５９】酸素バランスは、下記の式１２で示され
る。
る。
【００６０】
【式１２】０．２１Ｖair ＋０．９ＶO2＝１０２
【００６１】ここにおいて、Ｖair は流送用空気量であ
り、ＶO2は富化する工業用酸素の量である。
り、ＶO2は富化する工業用酸素の量である。
【００６２】そして、酸素濃度バランスは、以下の式１
３で示される。
３で示される。
【００６３】
【式１３】１０２／（Ｖair ＋ＶO2）＝０．７５。
【００６４】式１２と式１３とを解くことにより、Ｖ
air ＝３０Ｎｍ3 、ＶO2＝１０６Ｎｍ3 が解として得ら
れる。粉粒体を気流で流送する場合の限界は、おおむね
１０Ｋｇ物体／Ｋｇガスであるが、本例では、１００Ｋ
ｇ÷３０Ｎｍ3 ×２２．４Ｎｍ3 ／モル÷２８．８Ｋｇ
／モル＝２．６Ｋｇ粉体／Ｋｇガスとなり問題はない。
air ＝３０Ｎｍ3 、ＶO2＝１０６Ｎｍ3 が解として得ら
れる。粉粒体を気流で流送する場合の限界は、おおむね
１０Ｋｇ物体／Ｋｇガスであるが、本例では、１００Ｋ
ｇ÷３０Ｎｍ3 ×２２．４Ｎｍ3 ／モル÷２８．８Ｋｇ
／モル＝２．６Ｋｇ粉体／Ｋｇガスとなり問題はない。
【００６５】上記計算結果を用いて、予混合管と副混合
管とに分配した例を以下の表に示す。
管とに分配した例を以下の表に示す。
【００６６】
【表１】
【００６７】表１は、分配器を用いて粉コークス
を含む気流を予混合管と副混合管とに８：２の割合で分
配し、工業用酸素の９０％を予混合管に吹き込み、残部
を副混合管に吹き込んだものである。
を含む気流を予混合管と副混合管とに８：２の割合で分
配し、工業用酸素の９０％を予混合管に吹き込み、残部
を副混合管に吹き込んだものである。
【００６８】
【表２】
【００６９】表２は、分配器を用いて粉コークス
を含む気流を予混合管にｍ値と同じ割合で分配し、工業
用酸素の全量を予混合管に吹き込んだものである。本例
は、ある程度の酸素富化空気を使用する場合でないと採
用することはできないものの、予混合管でのｍ値を０．
９５以上とすることができるため、より高いガス化率が
得られるものと期待できる。また、副混合管への供給を
粉コークスを含む気流の分配によらず、ロータリーバル
ブ等を用いた落とし込みで行うことも可能であり、この
場合、流送用空気も全量予混合管に供給することが可能
となる。
を含む気流を予混合管にｍ値と同じ割合で分配し、工業
用酸素の全量を予混合管に吹き込んだものである。本例
は、ある程度の酸素富化空気を使用する場合でないと採
用することはできないものの、予混合管でのｍ値を０．
９５以上とすることができるため、より高いガス化率が
得られるものと期待できる。また、副混合管への供給を
粉コークスを含む気流の分配によらず、ロータリーバル
ブ等を用いた落とし込みで行うことも可能であり、この
場合、流送用空気も全量予混合管に供給することが可能
となる。
【００７０】
【実施例１】炭素品位８２％の粉コークスを用いて、Ｃ
Ｏ2 ／ＣＯ＝０．５となる還元性ガスを得るための本発
明のガス化バーナーを表３の条件に基づき作成した。
Ｏ2 ／ＣＯ＝０．５となる還元性ガスを得るための本発
明のガス化バーナーを表３の条件に基づき作成した。
【００７１】
【表３】
【００７２】上記条件より、ｄは１００ｍｍとな
り、この値とＡ＝７０ｍｍとを用い、式８と式１１とか
らＤは５００ｍｍ、Ｌは６００ｍｍとなった。ちなみ
に、これらのｄ、Ｄ、Ｌと式７とを用いて得たαは１
８．４度となっている。これらの値とｌ＝１００ｍｍと
を用いて、図２と同様のガス化バーナーを作成し、図３
に示した炉の反応塔６１の頂部に設置し、上記設計条件
に従い３日間の試験操業を行った。その間、アップテー
ク６６の測定口（図示せず）より排ガスを採取し、オル
ザット法でＣＯ2 、ＣＯ、Ｏ2 濃度を分析した。得られ
た値を検討したところ、３日間の変動は小さく、その平
均値はＣＯ2 ＝３９．５％、ＣＯ＝４１．５％、Ｏ2 ＝
０％であった。そして、マスバランスをとった結果、粉
コークス中のＣの９０％がガス化したことがわかった。
しかしながら、ＣＯ2 ／ＣＯ＝０．５にはならなかっ
た。
り、この値とＡ＝７０ｍｍとを用い、式８と式１１とか
らＤは５００ｍｍ、Ｌは６００ｍｍとなった。ちなみ
に、これらのｄ、Ｄ、Ｌと式７とを用いて得たαは１
８．４度となっている。これらの値とｌ＝１００ｍｍと
を用いて、図２と同様のガス化バーナーを作成し、図３
に示した炉の反応塔６１の頂部に設置し、上記設計条件
に従い３日間の試験操業を行った。その間、アップテー
ク６６の測定口（図示せず）より排ガスを採取し、オル
ザット法でＣＯ2 、ＣＯ、Ｏ2 濃度を分析した。得られ
た値を検討したところ、３日間の変動は小さく、その平
均値はＣＯ2 ＝３９．５％、ＣＯ＝４１．５％、Ｏ2 ＝
０％であった。そして、マスバランスをとった結果、粉
コークス中のＣの９０％がガス化したことがわかった。
しかしながら、ＣＯ2 ／ＣＯ＝０．５にはならなかっ
た。
【００７３】なお、試験終了後燃焼筒の内側を観察した
ところ、粉コークスの灰分が熔解して形成された厚み２
０ｍｍ程度のスラグ層が内面全体を均一に覆っており、
粉コークスの衝突による摩耗は見当たらなかった。
ところ、粉コークスの灰分が熔解して形成された厚み２
０ｍｍ程度のスラグ層が内面全体を均一に覆っており、
粉コークスの衝突による摩耗は見当たらなかった。
【００７４】
【実施例２】工業用酸素量を１９２Ｎｍ3 ／ｈとし、実
施例１と同じガス化バーナーを用いて３日間の試験操業
を行った。その結果、排ガス中のＣＯ2 、ＣＯ、Ｏ2 濃
度の３日間の平均値はＣＯ2 ＝２７．５％、ＣＯ＝５
４．０％、Ｏ2 ＝０％であった。そして、マスバランス
をとった結果、ガス化率は９０％であった。よって、本
例では、ＣＯ2 ／ＣＯ＝０．５を９０％のガス化率で達
成することができた。
施例１と同じガス化バーナーを用いて３日間の試験操業
を行った。その結果、排ガス中のＣＯ2 、ＣＯ、Ｏ2 濃
度の３日間の平均値はＣＯ2 ＝２７．５％、ＣＯ＝５
４．０％、Ｏ2 ＝０％であった。そして、マスバランス
をとった結果、ガス化率は９０％であった。よって、本
例では、ＣＯ2 ／ＣＯ＝０．５を９０％のガス化率で達
成することができた。
【００７５】
【実施例３】実施例１に用いたガス化バーナーの燃焼筒
の天井に内径２５ｍｍの２本の副混合管を図３のように
予混合管と平行になるように取り付け、実施例１と同一
条件で３日間の試験操業を行った。ただし、本実施例に
おいては、粉コークスと流送空気の混合物の全量の２／
３を予混合管に供給し、残部の１／３を等分し、それぞ
れの副混合管に供給した。そして、予混合管と副混合管
のｍ値をいずれも０．６７となるようにした。その結
果、排ガス中のＣＯ2 、ＣＯ、Ｏ2 濃度の３日間の平均
値はＣＯ2 ＝３５．０％、ＣＯ＝４７．０％、Ｏ2 ＝０
％であり、マスバランスより求めたガス化率は９４％で
あった。
の天井に内径２５ｍｍの２本の副混合管を図３のように
予混合管と平行になるように取り付け、実施例１と同一
条件で３日間の試験操業を行った。ただし、本実施例に
おいては、粉コークスと流送空気の混合物の全量の２／
３を予混合管に供給し、残部の１／３を等分し、それぞ
れの副混合管に供給した。そして、予混合管と副混合管
のｍ値をいずれも０．６７となるようにした。その結
果、排ガス中のＣＯ2 、ＣＯ、Ｏ2 濃度の３日間の平均
値はＣＯ2 ＝３５．０％、ＣＯ＝４７．０％、Ｏ2 ＝０
％であり、マスバランスより求めたガス化率は９４％で
あった。
【００７６】
【実施例４】図４のように副混合管をその吹き込み方向
が予混合管の中心軸方向に向くように設けた以外は、実
施例３と同様にして３日間の試験操業を行った。その結
果、排ガス中のＣＯ2 、ＣＯ、Ｏ2 濃度の３日間の平均
値はＣＯ2 ＝３７．０％、ＣＯ＝４４．０％、Ｏ2 ＝０
％であり、マスバランスより求めたガス化率は９２％で
あった。
が予混合管の中心軸方向に向くように設けた以外は、実
施例３と同様にして３日間の試験操業を行った。その結
果、排ガス中のＣＯ2 、ＣＯ、Ｏ2 濃度の３日間の平均
値はＣＯ2 ＝３７．０％、ＣＯ＝４４．０％、Ｏ2 ＝０
％であり、マスバランスより求めたガス化率は９２％で
あった。
【００７７】
【実施例５】工業用酸素の全量を予混合管に全量供給す
る以外は、実施例３と同様にして３日間の試験操業を行
った。予混合管と副混合管のｍ値は、それぞれ０．９９
と０．０３であった。得られた排ガス中のＣＯ2 、Ｃ
Ｏ、Ｏ2 濃度の３日間の平均値はＣＯ2 ＝３２．５％、
ＣＯ＝４９．５％、Ｏ2 ＝０％であり、マスバランスよ
り求めたガス化率は９６％であった。
る以外は、実施例３と同様にして３日間の試験操業を行
った。予混合管と副混合管のｍ値は、それぞれ０．９９
と０．０３であった。得られた排ガス中のＣＯ2 、Ｃ
Ｏ、Ｏ2 濃度の３日間の平均値はＣＯ2 ＝３２．５％、
ＣＯ＝４９．５％、Ｏ2 ＝０％であり、マスバランスよ
り求めたガス化率は９６％であった。
【００７８】
【比較例１】工業用酸素のうちの１００Ｎｍ3 ／ｈを予
混合管に供給し、工業用酸素の残部を副混合管に供給し
た以外は、実施例３と同様にして３日間の試験操業を行
った。予混合管と副混合管のｍ値は、それぞれ０．４７
９と１．０５であった。得られた排ガス中のＣＯ2 、Ｃ
Ｏ、Ｏ2 濃度の３日間の平均値はＣＯ2 ＝４６．０％、
ＣＯ＝３４．０％、Ｏ2 ＝０％であり、マスバランスよ
り求めたガス化率は８５％であった。
混合管に供給し、工業用酸素の残部を副混合管に供給し
た以外は、実施例３と同様にして３日間の試験操業を行
った。予混合管と副混合管のｍ値は、それぞれ０．４７
９と１．０５であった。得られた排ガス中のＣＯ2 、Ｃ
Ｏ、Ｏ2 濃度の３日間の平均値はＣＯ2 ＝４６．０％、
ＣＯ＝３４．０％、Ｏ2 ＝０％であり、マスバランスよ
り求めたガス化率は８５％であった。
【００７９】
【発明の効果】本発明のガス化バーナーを用いれば、燃
焼筒側壁と粉状固体燃料との接触を避けることができ、
かつ燃焼筒内に再循環流を発生させ、この再循環流を有
効に利用するために粉状固体燃料の燃焼筒内での滞留時
間を延長でき、高いガス化率を安定して長時間得ること
ができる。また、本発明の方法に従えば、本発明のガス
化バーナーの利点を引き出すことが可能である。
焼筒側壁と粉状固体燃料との接触を避けることができ、
かつ燃焼筒内に再循環流を発生させ、この再循環流を有
効に利用するために粉状固体燃料の燃焼筒内での滞留時
間を延長でき、高いガス化率を安定して長時間得ること
ができる。また、本発明の方法に従えば、本発明のガス
化バーナーの利点を引き出すことが可能である。
【図１】本願第１の発明のガス化バーナーの実施例を示
す部分断面図である。
す部分断面図である。
【図２】吹き込み管より気流を吹き込むことにより生ず
る円錐状の気流と円筒状フードとの関係を示した説明図
である。
る円錐状の気流と円筒状フードとの関係を示した説明図
である。
【図３】本願第２の発明の実施例にかかるガス化バーナ
ーの部分断面図である。
ーの部分断面図である。
【図４】本願第２の発明の他の実施例にかかるガス化バ
ーナーの断面図である。
ーナーの断面図である。
【図５】本願第１の発明のガス化バーナーを用いて測定
したｍ値と粉コークスのガス化率との関係を示したグラ
フである。
したｍ値と粉コークスのガス化率との関係を示したグラ
フである。
【図６】図５の関係を求めるためにガス化バーナーを設
置した反応装置の概念断面図である。
置した反応装置の概念断面図である。
【図７】本発明の実施例で得られた反応塔中心部より反
応塔側壁までの半径方向におけるＣＯ2 とＣＯの濃度分
布を示したグラフである。
応塔側壁までの半径方向におけるＣＯ2 とＣＯの濃度分
布を示したグラフである。
１１ 孔 １２ 天井 １３ 燃焼筒 １４ 上部側面 １５ ノズル １６ 予混合管 １７ 下端 １８ 下面 １９ 水平面 ２０ 中心軸 ２１ 水冷ジャケット ２１’ 水冷ジャケット ２１” 水冷ジャケット ２２ 中心線 ２３ 交点 ２４ 上端 ２５ 副混合管 ２５’ 副混合管 ３１ 円筒状フード ３２ 気流 ３３ 円錐面 ３４ 領域 ３５ 循環流 ６１ 反応塔 ６２ 予混合管 ６３ 上端 ６４ ノズル ６５ 側端 ６６ アップテイク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−134412（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−129933（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−80234（ＪＰ，Ａ) 特公 昭60−33887（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (9)
- 【請求項１】 中央部に孔を有する天井が設けられた燃
焼筒と、上部側面にノズルが設けられ、下端が前記燃焼
筒の天井の孔に接合された予混合管とから成り、該予混
合管と前記燃焼筒とが同心円状に設けられ、予混合管の
下端と前記天井の下面とにより形成される平面が予混合
管の中心軸に対して実質的に直角をなすように配置さ
れ、少なくとも燃焼筒に水冷ジャケットを設けてなり、
予混合管の内径をｄｍｍ、上部側面のノズルの中心線と
予混合管の中心線との交点より予混合管下端までの距離
を１ｍｍとし、燃焼筒の内径をＤｍｍ、長さをＬｍｍと
したときに１≧５ｄとなり、下記式１により求めたαが
５〜２０度となることを特徴とする粉状固体燃料用ガス
化バーナー。 【式１】ｔａｎα＝（Ｄ−ｄ）／２／Ｌ - 【請求項２】 請求項１記載のガス化バーナーにおい
て、１≧５ｄとなり、上記式１により求めたαが５〜２
０度となり、かつ下記式２により求めたＡの値が０〜１
００ｍｍとなることを特徴とする粉状固体燃料用ガス化
バーナー。 【式２】ｔａｎ１２°＝｛（Ｄ−ｄ）／２−Ａ｝／Ｌ - 【請求項３】 請求項１記載の粉状固体燃料のガス化バ
ーナーの燃焼筒の天井に副混合管を設けたことを特徴と
する粉状固体燃料用ガス化バーナー。 - 【請求項４】 請求項３記載の粉状固体燃料用ガス化バ
ーナーにおいて、複数個の副混合管を、燃焼筒外周と予
混合管との間の天井に、予混合管と同心円状で等間隔と
なるように設けたことを特徴とする粉状固体燃料用ガス
化バーナー。 - 【請求項５】 請求項２記載の粉状固体燃料のガス化バ
ーナーの燃焼筒の天井に副混合管を設けたことを特徴と
する粉状固体燃料用ガス化バーナー。 - 【請求項６】 請求項５記載の粉状固体燃料用ガス化バ
ーナーにおいて、複数個の副混合管を、燃焼筒外周と予
混合管との間の天井に、予混合管と同心円状で等間隔と
なるように設けたことを特徴とする粉状固体燃料用ガス
化バーナー。 - 【請求項７】 酸素比ｍを式３で得られる値としたとき
に、予混合管の酸素比ｍを副混合管の酸素比ｍ以上とす
ることを特徴とする請求項３〜６記載の粉状固体燃料用
ガス化バーナーの使用方法。 【式３】ｍ＝（実際に供給する酸素量）／（燃料中のＣ
とＨとを全量ＣＯ2 とＨ2 Ｏとに酸化するのに必要とさ
れる酸素量） - 【請求項８】 酸素比ｍを式４で得られる値としたとき
に、予混合管の酸素比ｍを０．９〜１．０とし、副混合
量の酸素比ｍ以上とすることを特徴とする請求項３〜６
記載の粉状固体燃料用ガス化バーナーの使用方法。 【式４】ｍ＝（実際に供給する酸素量）／（燃料中のＣ
とＨとを全量ＣＯ２とＨ２Ｏとに酸化するのに必要とさ
れる酸素量） - 【請求項９】 酸素比ｍを式５で得られる値としたとき
に、燃焼用気体の少なくとも大部分を予混合管に供給
し、予混合管における酸素比ｍが副混合量の酸素比ｍ以
上で０．９〜１．０となるように粉状固体燃料を予混合
管に供給し、燃焼用気体の残部と粉状固体燃料の残部と
を副混合管に供給することを特徴とする請求項３〜６記
載の粉状固体燃料用ガス化バーナーの使用方法。 【式５】ｍ＝（実際に供給する酸素量）／（燃料中のＣ
とＨとを全量ＣＯ２とＨ２Ｏとに酸化するのに必要とさ
れる酸素量）
Priority Applications (8)
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|---|---|---|---|
| JP4032804A JP2697454B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 粉状固体燃料用ガス化バーナー及びその使用方法 |
| ITMI930108A IT1263810B (it) | 1992-01-24 | 1993-01-22 | Bruciatore gassificatore per combustibili solidi polverizzati e metodo per il suo uso |
| CA002087878A CA2087878C (en) | 1992-01-24 | 1993-01-22 | Gasifier burner for powdered solid fuels and method for using the same |
| US08/008,818 US5355814A (en) | 1992-01-24 | 1993-01-25 | Gasifier burner for powdered solid fuels and method for using the same |
| GB9301419A GB2263544B (en) | 1992-01-24 | 1993-01-25 | Gasifier burner for powdered solid fuels and method for using the same |
| KR1019930000878A KR100225388B1 (ko) | 1992-01-24 | 1993-01-25 | 분말상의 고체연료용 가스버어너 및 그 사용방법 |
| AU32022/93A AU648454B2 (en) | 1992-01-24 | 1993-01-25 | Gasifier burner for powdered solid fuels and method for using the same |
| DE4301911A DE4301911C2 (de) | 1992-01-24 | 1993-01-25 | Vergasungsbrenner für pulverisierten Festbrennstoff und Verbrennungsverfahren |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05203113A JPH05203113A (ja) | 1993-08-10 |
| JP2697454B2 true JP2697454B2 (ja) | 1998-01-14 |
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ID=12369032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4032804A Expired - Fee Related JP2697454B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 粉状固体燃料用ガス化バーナー及びその使用方法 |
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| KR (1) | KR100225388B1 (ja) |
| AU (1) | AU648454B2 (ja) |
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| CN2763701Y (zh) * | 2005-02-25 | 2006-03-08 | 贾臻 | 预热型煤粉燃烧器 |
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| DE3766374D1 (de) * | 1986-01-08 | 1991-01-10 | Hitachi Ltd | Verfahren und vorrichtung zur verbrennung eines kohlenstaub-wassergemisches. |
| JPH01129933A (ja) * | 1987-11-16 | 1989-05-23 | Seiren Shinkiban Gijutsu Kenkyu Kumiai | 亜鉛製錬用吹き込みランス |
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| DE4100596A1 (de) * | 1991-01-08 | 1992-07-09 | Ver Energiewerke Ag | Kohlenstaubbrenner |
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- 1993-01-25 GB GB9301419A patent/GB2263544B/en not_active Expired - Lifetime
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