JP3220679U - バーナシールボックス取合部構造及びガス化炉 - Google Patents

Abstract

【課題】ガイド管やシールボックスのサイズが大きくなった場合においても、取り付け時のガイド管の位置調整が容易で、ガイド管内部のメンテナンスが容易なバーナシールボックス取合部構造を提供する。
【解決手段】バーナシールボックス取合部構造１８１においては、取合部１６３の径は、ガイド管１６０の径よりも大きく、ガイド管１６０は、炉内側の端部にガイド管１６０の径方向外側に突出するように設けられたガイド管フランジ１６１を有し、取合部１６３は、取合部１６３の炉外側の端部に径方向内側に突出するように設けられ、ガイド管フランジ１６１の炉外側の面に対して着脱可能に係止するかぎ状部１７４を有する。
【選択図】図３

Description

本考案は、バーナシールボックス取合部構造及びこれを備えたガス化炉に関する。

従来、ガス化炉設備として、石炭等の炭素含有固体燃料をガス化炉内に供給し、炭素含有固体燃料を部分燃焼させてガス化することで、可燃性ガスを生成する炭素含有燃料ガス化設備（石炭ガス化設備）が知られている。

このような石炭ガス化設備においては、ガス化炉壁には、バーナが挿入されていて、炭素含有固体燃料（微粉炭及びチャー）と酸化剤（空気）とをバーナによりガス化炉壁内に投入して、炭素含有固体燃料の燃焼により高温燃焼ガスが発生させられている。従来より、ガス化炉壁に形成されたバーナの貫通部分での開口部を覆うようにガス化炉壁の炉外側にシールボックスが設けられている。シールボックスとしては、一般にＳＵＳ系材が使用されており、シールボックス内には、耐火材が充填されている。このようなシールボックスにより、加圧されたガス化炉壁内の圧力を維持するとともに、開口部とバーナとの隙間からの高温燃焼ガスや輻射やスラグ等のガス化炉壁外側への漏出を可及的に防止している。

シールボックスのガス化炉壁外側は、バーナを覆うようにバーナの軸方向に沿って設けられたガイド管を接続する取合部構造が形成されている。この取合部構造の例としては、特許文献１には、シールボックスのフランジ部において、バーナパネル側に溶接したフランジとバーナ風箱側に溶接したフランジとをボルト締めした構造が報告されている。また、特許文献２には、シールボックスの前後部に高温用グランドパッキンを取り付けて、高温用グランドパッキンとガイド管とでシールした構造が開示されている。

実開昭６０−１２２６０８号公報 実開平３−３００１０号公報

シールボックスとバーナを軸方向に沿って覆うガイド管とを接続する取合部と、バーナの空気供給管との間に形成される領域には、バーナ先端部用に必要な各フランジ類やバーナ先端部用の冷却管を配置するため、十分なスペースを確保する必要がある。従って、ガイド管とシールボックスとの取合部は、ガイド管やシールボックスのサイズが大きくなった場合においても、この取合部での取り付け時の位置調整が容易で、ガイド管内部のメンテナンスも容易となる構造が求められている。しかしながら、従来の技術では、バーナ先端部やシールボックス等の交換などのメンテナンス時に取合部を取り外し、再度取り付ける際は都度ガイド管の位置調整が必要となるため、多くの手間がかかってしまうという問題があった。

本考案はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ガイド管やシールボックスのサイズが大きくなった場合においても、取り付け時のガイド管の位置調整が容易で、ガイド管内部のメンテナンスが容易なバーナシールボックス取合部構造及びガス化炉を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本考案は以下の手段を採用する。
本考案は、ガス化炉の炉内側と炉外側とを仕切っている炉壁に形成された開口部を挿通して設けられたバーナの前記炉外側を覆うように前記バーナの同軸線上に設けられたガイド管と、前記開口部を覆うように前記炉外側に設けられたシールボックスと、前記ガイド管と前記シールボックスとを接続する取合部と、を備え、前記取合部の径は、前記ガイド管の径よりも大きく、前記ガイド管は、前記炉内側の端部に前記ガイド管の径方向外側に突出するように設けられたガイド管フランジを有し、前記取合部は、前記取合部の前記炉外側の端部に径方向内側に突出するように設けられ、前記ガイド管フランジの前記炉外側の面に対して着脱可能に係止するかぎ状部を有するバーナシールボックス取合部構造を提供する。

本考案のバーナシールボックス取合部構造は、取合部でガイド管とシールボックスとを接続しており、取合部がガイド管に設けられたガイド管フランジの炉外側の面に対して着脱可能に係止されるかぎ状部を有している。従って、最初に取合部を取り付ける場合に加えて、メンテナンス等により取合部を取り外し、再度取り付ける場合においては、ガイド管フランジの炉外側の面に取合部のかぎ状部を係止するだけでよいので、取合部のガイド管側について位置決めが容易となる。従って、ガイド管やシールボックスのサイズが大きくなった場合においても取合部の位置調整が容易となるため、ガイド管内部のメンテナンスが容易となる。また、例えばガイド管フランジとかぎ状部とをボルト等で固定する場合、ボルト等を取り外すことで、取合部をバーナの軸方向に沿って炉外側に移動させて取り外す作業を行うことで、メンテナンスが可能となり、ガイド管内部のメンテナンスが容易となる。

また、上記バーナシールボックス取合部構造において、前記取合部は、伸縮可能な二重管として重なり合うように連結された複数の管部材を有し、前記複数の管部材の連結部は管部材の軸方向長さを移動調整してシール溶接されていることが好ましい。

取合部が伸縮可能な二重管として重なり合うように連結された複数の管部材を有していれば、最初に取合部を取り付ける場合において、複数の管部材の連結部をスライド移動させることでバーナの軸方向に沿う取合部の長さを容易に調整可能となる。これにより、シールボックスへの取合部の取付誤差を吸収することが可能となるため、取合部の位置決めが容易となる。従って、ガイド管とシールボックスとの間に取合部を取り付ける際の作業性を向上させることができる。また、取合部の伸縮可能な二重管としての複数の管部材は、相互の径方向の隙間が狭く設けられるとさらに好ましい。取合部の長さを調整して取り付けた後に連結部（スライド調整部）をシール溶接により固定してシール溶接部を形成することで、メンテナンス等により取合部を取り外し、再度取り付ける場合において、取合部の長さを再度調整する必要はなくなる。従って、ガイド管内部のメンテナンスが一層容易となる。

また、上記バーナシールボックス取合部構造において、前記取合部は、前記ガス化炉の炉外側から炉内側に向かって拡径されていることが好ましい。

このような構造であれば、取合部と空気供給管との間の領域に、バーナ先端部用に必要な各フランジ類やバーナ先端部用の冷却管を配置するためのスペースを十分に確保することができる。

また、本考案は、前記炉壁に取り付けられたバーナと、前記炉壁に対して前記バーナを取り付けるための上述のバーナシールボックス取合部構造と、を備えているガス化炉を提供する。

本考案のガス化炉は、上述のバーナシールボックス取合部構造を備えているため、ガイド管内部のバーナ本体や冷却管や空気供給管等の交換またはメンテナンスが容易となる。従って、作業性及び信頼性に優れたガス化炉となる。

本考案に係るバーナシールボックス取合部構造によれば、ガイド管やシールボックスのサイズが大きくなった場合においても、ガイド管の取り付け時の位置調整が容易で、ガイド管内部のメンテナンスが容易となる。

本考案の一実施形態に係る石炭ガス化複合発電設備を示す概略構成図である。 図１のガス化炉設備を示した概略構成図である。 本考案の一実施形態に係るバーナシールボックス取合部構造を示す側断面図である。 図３のバーナシールボックス取合部構造の上視図である。 図３のバーナシールボックス取合部構造から取合部を取り外す状態を示す部分側断面図である。 ガイド管フランジからかぎ状部を取り外す状態の一例を示す部分側断面図である。 炉内側フランジからガイド管取付座フランジを取り外す状態の一例を示す部分側断面図である。 炉内側フランジからガイド管取付座フランジを取り外す状態の別の一例を示す部分側断面図である。

以下に、本考案に係るバーナシールボックス取合部構造の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、上方とは鉛直上方側の方向を、下方とは鉛直下方側を示している。

〔石炭ガス化複合発電設備〕
以下、本考案の一実施形態に係るバーナシールボックス取合部構造について、図面を用いて説明する。
図１は、本実施形態に係るバーナシールボックス取合部構造を適用する石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。

本実施形態に係るガス化炉設備１４が適用される石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｏａｌ Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｃｙｃｌｅ）１０は、空気を主とする酸化剤として用いており、ガス化炉設備１４において、燃料から可燃性ガス（生成ガス）を生成する空気燃焼方式を採用している。そして、石炭ガス化複合発電設備１０は、ガス化炉設備１４で生成した生成ガスを、ガス精製設備１６で精製して燃料ガスとした後、ガスタービン１７に供給して発電を行っている。すなわち、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０は、空気燃焼方式（空気吹き）の発電設備となっている。ガス化炉設備１４に供給する燃料としては、例えば、石炭等の炭素含有固体燃料が用いられる。

石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）１０は、図１に示すように、給炭設備１１と、ガス化炉設備１４と、チャー回収設備１５と、ガス精製設備１６と、ガスタービン１７と、蒸気タービン１８と、発電機１９と、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Ｈｅａｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｓｔｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２０とを備えている。

給炭設備１１は、原炭として炭素含有固体燃料である石炭が供給され、石炭を石炭ミル（図示略）などで粉砕することで、細かい粒子状に粉砕した微粉炭を製造する。給炭設備１１で製造された微粉炭は、給炭ライン１１ａ出口で後述する空気分離設備４２から供給される搬送用イナートガスとしての窒素ガスによって加圧されて、ガス化炉設備１４へ向けて供給される。イナートガスとは、酸素含有率が約５体積％以下の不活性ガスであり、窒素ガスや二酸化炭素ガスやアルゴンガスなどが代表例であるが、必ずしも約５体積％以下に制限されるものではない。

ガス化炉設備１４は、給炭設備１１で製造された微粉炭が供給されると共に、チャー回収設備１５で回収されたチャー（石炭の未反応分と灰分）が再利用を目的として供給されている。

また、ガス化炉設備１４には、ガスタービン１７（圧縮機６１）からの圧縮空気供給ライン４１が接続されており、ガスタービン１７で圧縮された圧縮空気の一部が昇圧機６８で所定圧力に昇圧されてガス化炉設備１４に供給可能となっている。空気分離設備４２は、大気中の空気から窒素と酸素を分離生成するものであり、第１窒素供給ライン４３によって空気分離設備４２とガス化炉設備１４とが接続されている。そして、この第１窒素供給ライン４３には、給炭設備１１からの給炭ライン１１ａが接続されている。また、第１窒素供給ライン４３から分岐する第２窒素供給ライン４５もガス化炉設備１４に接続されており、この第２窒素供給ライン４５には、チャー回収設備１５からのチャー戻しライン４６が接続されている。更に、空気分離設備４２は、酸素供給ライン４７によって、圧縮空気供給ライン４１と接続されている。そして、空気分離設備４２によって分離された窒素は、第１窒素供給ライン４３及び第２窒素供給ライン４５を流通することで、石炭やチャーの搬送用ガスとして利用される。また、空気分離設備４２によって分離された酸素は、酸素供給ライン４７及び圧縮空気供給ライン４１を流通することで、ガス化炉設備１４において酸化剤として利用される。

ガス化炉設備１４は、例えば、２段噴流床形式のガス化炉１０１（図２参照）を備えている。ガス化炉設備１４は、内部に供給された石炭（微粉炭）及びチャーを酸化剤（空気、酸素）により部分燃焼させることでガス化させ生成ガスとする。なお、ガス化炉設備１４は、微粉炭に混入した異物（スラグ）を除去する異物除去設備４８が設けられている。

そして、このガス化炉設備１４には、チャー回収設備１５に向けて生成ガスを供給する生成ガスライン４９が接続されており、チャーを含む生成ガスが排出可能となっている。この場合、図２に示すように、生成ガスライン４９にシンガスクーラ１０２（ガス冷却器）を設けることで、生成ガスを所定温度まで冷却してからチャー回収設備１５に供給してもよい。

チャー回収設備１５は、集塵設備５１と供給ホッパ５２とを備えている。この場合、集塵設備５１は、１つまたは複数のサイクロンやポーラスフィルタにより構成され、ガス化炉設備１４で生成された生成ガスに含有するチャーを分離することができる。そして、チャーが分離された生成ガスは、ガス排出ライン５３を通してガス精製設備１６に送られる。供給ホッパ５２は、集塵設備５１で生成ガスから分離されたチャーを貯留するものである。なお、集塵設備５１と供給ホッパ５２との間にビンを配置し、このビンに複数の供給ホッパ５２を接続するように構成してもよい。そして、供給ホッパ５２からのチャー戻しライン４６が第２窒素供給ライン４５に接続されている。

ガス精製設備１６は、チャー回収設備１５によりチャーが分離された生成ガスに対して、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物を取り除くことで、ガス精製を行うものである。そして、ガス精製設備１６は、生成ガスを精製して燃料ガスを製造し、これをガスタービン１７に供給する。なお、チャーが分離された生成ガス中にはまだ硫黄分（Ｈ_２Ｓなど）が含まれているため、このガス精製設備１６では、アミン吸収液などによって硫黄分を除去回収して、有効利用する。

ガスタービン１７は、圧縮機６１、燃焼器６２、タービン６３を備えており、圧縮機６１とタービン６３とは、回転軸６４により連結されている。燃焼器６２には、圧縮機６１からの圧縮空気供給ライン６５が接続されると共に、ガス精製設備１６からの燃料ガス供給ライン６６が接続され、また、タービン６３に向かって延びる燃焼ガス供給ライン６７が接続されている。また、ガスタービン１７は、圧縮機６１からガス化炉設備１４に延びる圧縮空気供給ライン４１が設けられており、中途部に昇圧機６８が設けられている。従って、燃焼器６２では、圧縮機６１から供給された圧縮空気の一部とガス精製設備１６から供給された燃料ガスの少なくとも一部とを混合して燃焼させることで燃焼ガスを発生させ、発生させた燃焼ガスをタービン６３へ向けて供給する。そして、タービン６３は、供給された燃焼ガスにより回転軸６４を回転駆動させることで発電機１９を回転駆動させる。

蒸気タービン１８は、ガスタービン１７の回転軸６４に連結されるタービン６９を備えており、発電機１９は、この回転軸６４の基端部に連結されている。排熱回収ボイラ２０は、ガスタービン１７（タービン６３）からの排ガスライン７０が接続されており、排熱回収ボイラ２０への給水とタービン６３の排ガスとの間で熱交換を行うことで、蒸気を生成するものである。そして、排熱回収ボイラ２０は、蒸気タービン１８のタービン６９との間に蒸気供給ライン７１が設けられると共に蒸気回収ライン７２が設けられ、蒸気回収ライン７２に復水器７３が設けられている。また、排熱回収ボイラ２０で生成する蒸気には、ガス化炉１０１のシンガスクーラ１０２で生成ガスと熱交換して生成された蒸気を含んでもよい。従って、蒸気タービン１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気によりタービン６９が回転駆動し、回転軸６４を回転させることで発電機１９を回転駆動させる。

そして、排熱回収ボイラ２０の出口から煙突７５までには、ガス浄化設備７４を備えている。

ここで、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０の作動について説明する。

本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０において、給炭設備１１に原炭（石炭）が供給されると、石炭は、給炭設備１１において細かい粒子状に粉砕されることで微粉炭となる。給炭設備１１で製造された微粉炭は、空気分離設備４２から供給される窒素により第１窒素供給ライン４３を流通してガス化炉設備１４に供給される。また、後述するチャー回収設備１５で回収されたチャーが、空気分離設備４２から供給される窒素により第２窒素供給ライン４５を流通してガス化炉設備１４に供給される。更に、後述するガスタービン１７から抽気された圧縮空気が昇圧機６８で昇圧された後、空気分離設備４２から供給される酸素と共に圧縮空気供給ライン４１を通してガス化炉設備１４に供給される。

ガス化炉設備１４では、供給された微粉炭及びチャーが圧縮空気（酸素）により燃焼し、微粉炭及びチャーがガス化することで、生成ガスを生成する。そして、この生成ガスは、ガス化炉設備１４から生成ガスライン４９を通って排出され、チャー回収設備１５に送られる。

このチャー回収設備１５にて、生成ガスは、まず、集塵設備５１に供給されることで、生成ガスに含有する微粒のチャーが分離される。そして、チャーが分離された生成ガスは、ガス排出ライン５３を通してガス精製設備１６に送られる。一方、生成ガスから分離した微粒のチャーは、供給ホッパ５２に堆積され、チャー戻しライン４６を通ってガス化炉設備１４に戻されてリサイクルされる。

チャー回収設備１５によりチャーが分離された生成ガスは、ガス精製設備１６にて、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物が取り除かれてガス精製され、燃料ガスが製造される。圧縮機６１が圧縮空気を生成して燃焼器６２に供給する。この燃焼器６２は、圧縮機６１から供給される圧縮空気と、ガス精製設備１６から供給される燃料ガスとを混合し、燃焼することで燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスによりタービン６３を回転駆動することで、回転軸６４を介して圧縮機６１及び発電機１９を回転駆動する。このようにして、ガスタービン１７は発電を行うことができる。

そして、排熱回収ボイラ２０は、ガスタービン１７におけるタービン６３から排出された排ガスと排熱回収ボイラ２０への給水とで熱交換を行うことにより蒸気を生成し、この生成した蒸気を蒸気タービン１８に供給する。蒸気タービン１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気によりタービン６９を回転駆動することで、回転軸６４を介して発電機１９を回転駆動し、発電を行うことができる。
なお、ガスタービン１７と蒸気タービン１８は同一軸として１つの発電機１９を回転駆動しなくてもよく、別の軸として複数の発電機を回転駆動しても良い。

その後、ガス浄化設備７４では、排熱回収ボイラ２０から排出された排気ガスの有害物質が除去され、浄化された排気ガスが煙突７５から大気へ放出される。

次に、図１及び図２を参照して、上述した石炭ガス化複合発電設備１０におけるガス化炉設備１４について詳細に説明する。図２は、図１のガス化炉設備を示した概略構成図である。

ガス化炉設備１４は、図２に示すように、ガス化炉１０１と、シンガスクーラ１０２と、を備えている。

ガス化炉１０１は、鉛直方向に延びて形成されており、鉛直方向の下方側に微粉炭及び酸素が供給され、部分燃焼させてガス化した生成ガスが鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通している。ガス化炉１０１は、圧力容器１１０と、圧力容器１１０の内部に設けられるガス化炉壁（炉壁）１１１とを有している。そして、ガス化炉１０１は、圧力容器１１０とガス化炉壁１１１との間の空間にアニュラス部１１５を形成している。また、ガス化炉１０１は、ガス化炉壁１１１の内部の空間において、鉛直方向の下方側（つまり、生成ガスの流通方向の上流側）から順に、コンバスタ部１１６、ディフューザ部１１７、リダクタ部１１８を形成している。

圧力容器１１０は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、上端部にガス排出口１２１が形成される一方、下端部（底部）にスラグホッパ１２２が形成されている。ガス化炉壁１１１は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、その壁面が圧力容器１１０の内面と対向して設けられている。本実施形態では圧力容器１１０は円筒形状で、ガス化炉壁１１１のディフューザ部１１７も円筒形状に形成されている。そして、ガス化炉壁１１１は、図示しない支持部材により圧力容器１１０内面に連結されている。

ガス化炉壁１１１は、圧力容器１１０の内部を内部空間１４４と外部空間１４６に分離する。ガス化炉壁１１１は、後述するが、横断面形状がコンバスタ部１１６とリダクタ部１１８との間のディフューザ部１１７で変化する形状とされている。ガス化炉壁１１１は、鉛直上方側となるその上端部が、圧力容器１１０のガス排出口１２１に接続され、鉛直下方側となるその下端部が圧力容器１１０の底部と隙間を空けて設けられている。そして、圧力容器１１０の底部に形成されるスラグホッパ１２２には、貯留水が溜められており、ガス化炉壁１１１の下端部が貯留水に浸水することで、ガス化炉壁１１１の内外を封止している。ガス化炉壁１１１には、バーナ１２６、１２７が挿入され、内部空間１４４にシンガスクーラ１０２が配置されている。ガス化炉壁１１１の構造については後述する。

アニュラス部１１５は、圧力容器１１０の内側とガス化炉壁１１１の外側に形成された空間、つまり外部空間１４６であり、空気分離設備４２で分離された不活性ガスである窒素が、図示しない窒素供給ラインを通って供給される。このため、アニュラス部１１５は、窒素が充満する空間となる。なお、このアニュラス部１１５の鉛直方向の上部付近には、ガス化炉１０１内を均圧にするための図示しない炉内均圧管が設けられている。炉内均圧管は、ガス化炉壁１１１の内外を連通して設けられ、ガス化炉壁１１１の内部（コンバスタ部１１６、ディフューザ部１１７及びリダクタ部１１８）と外部（アニュラス部１１５）との圧力差を所定圧力以内となるよう略均圧にしている。

コンバスタ部１１６は、微粉炭及びチャーと空気とを一部燃焼させる空間となっており、コンバスタ部１１６におけるガス化炉壁１１１には、複数のバーナ１２６からなる燃焼装置が配置されている。コンバスタ部１１６で微粉炭及びチャーの一部を燃焼した高温の燃焼ガスは、ディフューザ部１１７を通過してリダクタ部１１８に流入する。

リダクタ部１１８は、ガス化反応に必要な高温状態に維持されコンバスタ部１１６からの燃焼ガスに微粉炭を供給し部分燃焼させて、微粉炭を揮発分（一酸化炭素、水素、低級炭化水素等）へと分解してガス化されて生成ガスを生成する空間となっており、リダクタ部１１８におけるガス化炉壁１１１には、複数のバーナ１２７からなる燃焼装置が配置されている。

シンガスクーラ１０２は、ガス化炉壁１１１の内部に設けられると共に、リダクタ部１１８のバーナ１２７の鉛直方向の上方側に設けられている。シンガスクーラ１０２は熱交換器であり、ガス化炉壁１１１の鉛直方向の下方側（生成ガスの流通方向の上流側）から順に、蒸発器（エバポレータ）１３１、過熱器（スーパーヒータ）１３２、節炭器（エコノマイザ）１３４が配置されている。これらのシンガスクーラ１０２は、リダクタ部１１８において生成された生成ガスと熱交換を行うことで、生成ガスを冷却する。また、蒸発器（エバポレータ）１３１、過熱器（スーパーヒータ）１３２、節炭器（エコノマイザ）１３４は、図に記載されたその数量を限定するものではない。

ここで、上述のガス化炉設備１４の動作について説明する。
ガス化炉設備１４のガス化炉１０１において、リダクタ部１１８のバーナ１２７により窒素と微粉炭が投入されて点火されると共に、コンバスタ部１１６のバーナ１２６により微粉炭及びチャーと圧縮空気（酸素）が投入されて点火される。すると、コンバスタ部１１６では、微粉炭とチャーの燃焼により高温燃焼ガスが発生する。また、コンバスタ部１１６では、微粉炭とチャーの燃焼により高温ガス中で溶融スラグが生成され、この溶融スラグがガス化炉壁１１１へ付着すると共に、炉底へ落下し、最終的にスラグホッパ１２２内の貯水へ排出される。そして、コンバスタ部１１６で発生した高温燃焼ガスは、ディフューザ部１１７を通ってリダクタ部１１８に上昇する。このリダクタ部１１８では、ガス化反応に必要な高温状態に維持されて、微粉炭が高温燃焼ガスと混合し、高温の還元雰囲気において微粉炭を部分燃焼させてガス化反応が行われ、生成ガスが生成される。ガス化した生成ガスが鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通する。

［バーナシールボックス取合部構造］
次に、本実施形態に係るバーナシールボックス取合部構造について図３，４を示して説明する。
本実施形態に係るバーナシールボックス取合部構造は、例えば図２のバーナ１２６やバーナ１２７に適用される。以下では、本実施形態に係るバーナシールボックス取合部構造を図２のバーナ１２６に適用した場合を一例として挙げて説明する。

図３は本考案の一実施形態に係るバーナシールボックス取合部構造を示す側断面図である。図３中、紙面水平右方向は炉外側を示し、紙面水平左方向は炉内側を示している。図３に示すように、ガス化炉のガス化炉壁（炉壁）１１１は炉壁管１５１により構成されており、炉壁１１１にはバーナ１２６が挿通するための開口部１５２が形成されている。炉壁１１１に形成される開口部１５２は、炉壁管１５１の一部を炉外側にかつ側方に曲成することによって形成されている。

バーナ１２６は、炉外から炉内にわたって配置される空気供給管１５３と、空気供給管１５３と同じ方向に延在して、長手方向の軸中心を共通とするバーナ本体（燃料供給管）１５４と、空気供給管１５３の周囲に巻回された冷却管１５５とを備えている。なお、バーナ１２６が空気供給管１５３を備えない態様としてもよい。

空気供給管１５３は、空気供給管１５３の外径を構成する二次空気管１５６と、二次空気管１５６の炉外側の端部に接続され、炉外側に配置されている炉外管１５７とを有する。二次空気管１５６の炉外側端部の外周面には該外周面から直交して径方向外側に突出する方向に延びる円環板状の供給管フランジ１５８が設けられており、炉外管１５７の外周面には、該外周面と直交して径方向外側に突出する方向に延びる円環板状の炉外管フランジ１５９が設けられている。

炉外管１５７の外径は、二次空気管１５６の内径よりわずかに小さな径とされ、炉外管１５７の炉内側の端部が二次空気管１５６内に同じ長手軸方向に挿入されることで、二次空気管１５６と炉外管１５７とは接続される。供給管フランジ１５８は、炉外管フランジ１５９とボルト１６７ａ及びナット１６７ｂによって固定される。

バーナ１２６の炉外管１５７の外周側には、炉外管１５７を覆うようにバーナ１２６の同軸線上にガイド管１６０が設けられている。ガイド管１６０は、円形の横断面を有している。ガイド管１６０の炉内側の端部には、ガイド管１６０の外周面から径方向外側に突出するように円環板状のガイド管フランジ１６１が設けられている。

炉外側には、炉壁１１１に形成された開口部１５２を覆うように略中央部分にバーナ１２６が挿通する貫通孔のあるシールボックス１６２が設けられている。ガイド管１６０とシールボックス１６２との間には、ガイド管１６０とシールボックス１６２とを接続する取合部１６３が設けられている。

取合部１６３は、円筒状の各種部材により構成されており、取合部１６３の径は、ガイド管１６０の径よりも大きくなっている。具体的には、取合部１６３は、炉内側から炉外側にかけて設けられたガイド管取付座１６４及びガイド管フランジ固定部１６５により構成されている。取合部１６３は、図３に示す通り、炉外側から炉内側に向かって（ガイド管フランジ固定部１６５からガイド管取付座１６４に向かって）漸次拡径された構造となっている。

ガイド管取付座１６４は、後述するようにバーナ１２６の軸方向に分割が可能な半割フランジにより構成される部材であり、炉外側端部の内周面には、ガイド管取付座１６４の径方向内側に突出するように円環板状のガイド管取付座フランジ１６６が形成されている。ガイド管取付座１６４の炉内側端部は、ボルト１６７ａ及びナット１６７ｂによりシールボックス１６２に固定されている。

ガイド管フランジ固定部１６５は、伸縮可能な二重管としての２つの管部材が相互の径方向隙間が狭い状態で重なり合うように連結された２つの管部材（炉内側管部材（管部材）１６８及び炉外側管部材（管部材）１６９）を有している。炉内側管部材１６８の炉内側端部の外周面には、炉内側管部材１６８の径方向外側に突出するように円環板状の炉内側フランジ１７０が形成されている。炉内側フランジ１７０は、ボルト１７１によりガイド管取付座フランジ１６６に固定されており、これによりガイド管取付座１６４とガイド管フランジ固定部１６５とが連結されている。

炉外側管部材１６９の外径は、炉内側管部材１６８の内径よりも若干小さい同程度とされており、炉外側管部材１６９の炉内側の端部が炉内側管部材１６８内に挿入されることで、伸縮可能な二重管としての２つの管部材が相互の径方向隙間が狭い状態で重なり合うように連結された連結部（スライド調整部）１７２が形成されている。バーナ１２６の軸方向に沿う取合部１６３の長さを、炉外側管部材１６９と炉内側管部材１６８との重なり合う位置関係により連結部１７２で容易に調整可能となる。この取合部１６３の長さ調整終了後に、連結部１７２はシール溶接によりシール溶接部１７３が形成されて、２つの管部材１６８，１６９をシール溶接した後に図３中の紙面左右方向にズレが生じないように連結部１７２が固定されている。

炉外側管部材１６９の炉外側端部の内周面には、炉外側管部材１６９の径方向内側に突出するように円環板状の炉外側フランジとしてかぎ状部１７４が形成されている。かぎ状部１７４は、ガイド管１６０のガイド管フランジ１６１における炉外側の面に係止しており、この状態でかぎ状部１７４はボルト１７５ａとナット１７５ｂとによりガイド管フランジ１６１に固定されている。これにより、ガイド管フランジ固定部１６５とガイド管１６０とが連結されて着脱可能に係止されている。ボルト１７５ａはガイド管フランジ１６１に溶接固定されている。

以上説明した構成により、ガイド管１６０とシールボックス１６２とは取合部１６３により接続されている。これらガイド管１６０、シールボックス１６２、及び取合部１６３によりバーナシールボックス取合部構造１８１が構成されている。

図４は、本実施形態に係るバーナシールボックス取合部構造を示す上視図である。図４中、紙面奥行方向は炉外側を示し、紙面手前方向は炉内側を示している。図４に示すバーナシールボックス取合部構造１８１においては、最外周側にシールボックス１６２が設けられている。シールボックス１６２の内周側には取合部１６３が接続されており、取合部１６３の内周側は、ガイド管フランジ１６１に接続されている。ガイド管フランジ１６１の内周側には、空気供給管１５３及びバーナ本体１５４を有するバーナ１２６が設けられている。

図４の上視図では、取合部１６３は、外周側から順に、ガイド管取付座１６４、ガイド管取付座フランジ１６６、炉内側管部材１６８、及び炉外側管部材１６９を備えている。

ガイド管取付座１６４は、バーナ１２６の軸方向に沿って水平方向に対して２つに分割された半割フランジから構成されている。これらの半割フランジは、上部及び下部が、フランジ連結部１７６にて連結されている。

次に、バーナシールボックス取合部構造から取合部を取り外す手順について図５を示して説明する。
図５は図３のバーナシールボックス取合部構造から取合部をバーナ１２６の軸方向に沿って炉外側に移動させて取り外す状態を示す部分側断面図である。なお、図５中の図３と同じ構成については、図３と同じ符号を付記し、その詳細な説明を割愛する。

まず、ボルト１６７ａ及びナット１６７ｂを外すことで、ガイド管取付座１６４をシールボックス１６２から取り外す。ガイド管取付座１６４の取り外しに当たっては、図４中のフランジ連結部１７６の連結を解除し、ガイド管取付座１６４を２つの半割フランジとなるように分解する。次に、ボルト１７１及びナット１７５ｂを外すことでガイド管フランジ固定部１６５を図５中の紙面右方向（炉外側）にバーナ１２６の軸方向に沿ってスライド移動させて取り外すことができる。これにより、ガイド管１６０内部のメンテナンスをするための作業空間が確保される。図６に示すように、ボルト１７５ａはガイド管フランジ１６１に溶接固定されているため、ナット１７５ｂを外すことでガイド管フランジ１６１からかぎ状部１７４を取り外すことができる。ガイド管取付座フランジ１６６から炉内側フランジ１７０を取り外して分解する態様としては、例えば図７に示すようにめねじ加工が施されたガイド管取付座フランジ１６６内に締込固定されたボルト１７１を取り外して分解する態様を挙げることができる。また、図８に示すようにガイド管取付座フランジ１６６に溶接固定された袋ナット１７７を介して固定されたボルト１７１を取り外して分解する態様としてもよい。また、ガイド管取付座１６４の取り外し及びガイド管フランジ固定部１６５のスライド移動は順序を特定しておらず、逆の順序で行うことも可能である。

なお、取合部１６３を再度ガイド管フランジ１６１及びシールボックス１６２に取り付けるに当たっては、上記とは逆の手順にて取合部１６３の取り付けを行えばよい。

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態のバーナシールボックス取合部構造１８１は、取合部１６３でガイド管１６０とシールボックス１６２とを接続しており、取合部１６３がガイド管１６０に設けられたガイド管フランジ１６１の炉外側の面に対して着脱可能に係止されるかぎ状部１７４を有している。従って、最初に取合部１６３を取り付ける場合に加えて、メンテナンス等により取合部１６３を取り外し、再度取り付ける場合においては、ガイド管フランジ１６１の炉外側の面に取合部１６３のかぎ状部１７４を係止するだけでよいので、取合部１６３のガイド管１６０側について位置決めが容易となる。従って、ガイド管１６０やシールボックス１６２のサイズが大きくなった場合においても取合部１６３の位置調整が容易となるため、ガイド管１６０内部のメンテナンスが容易となる。また、例えばガイド管フランジ１６１とかぎ状部１７４とをボルト１７５ａ等で固定する場合、メンテナンス時にナット１７５ｂを取り外すことで、取合部１６３をバーナ１２６の軸方向に沿って炉外側に移動させて取り外す作業を行うことが可能となり、ガイド管１６０内部のメンテナンスが容易となる。

また、取合部１６３が伸縮可能な二重管として、複数の管部材１６８，１６９相互の径方向の間に形成される径方向隙間が狭い状態で重なり合うように連結された複数の管部材１６８，１６９を有していれば、最初に取合部１６３を取り付ける場合において、複数の管部材１６８，１６９の連結部１７２をスライド移動させることでバーナ１２６の軸方向に沿う取合部１６３の長さや位置の調整が容易に可能となる。これにより、取合部１６３の取付誤差を吸収することが可能となるため、取合部１６３の位置決めが容易となる。従って、ガイド管１６０とシールボックス１６２との間に取合部１６３を取り付ける際の作業性を向上させることができる。また、この連結部１７２をスライド移動させて取合部１６３の長さ調整が終了した後（取り付け後）に、連結部１７２をシール溶接により固定してシール溶接部１７３を形成することで、メンテナンス等により取合部１６３を取り外し、再度取り付ける場合において、取合部１６３の長さを再度調整する必要はなくなる。従って、ガイド管１６０内部のメンテナンスが一層容易となる。

また、取合部１６３が、ガス化炉１０１の炉外側から炉内側に向かって拡径された構造であれば、取合部１６３の内部（特に、ガイド管１６０の外周付近）と空気供給管１５３との間の領域に、供給管フランジ１５８や炉外管フランジ１５９などのバーナ先端部用フランジやバーナ先端部用の冷却管１５５を配置するためのスペースを十分に確保することができる。

また、本実施形態のガス化炉１０１は、上述のバーナシールボックス取合部構造１８１を備えているため、ガイド管１６０内部のバーナ本体１５４や冷却管１５５や空気供給管１５３等の交換またはメンテナンスが容易となる。従って、作業性及び信頼性に優れたガス化炉１０１となる。

なお、上記実施形態では、微粉炭から可燃性ガスを生成する石炭ガス化炉を備えたＩＧＣＣを一例として説明したが、本開示のガス化炉設備は、例えば間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ等のバイオマス燃料など、他の炭素含有固体燃料をガス化するものにも適用可能である。また、本開示のガス化炉設備は、発電用に限らず、所望の化学物質を得る化学プラント用ガス化炉にも適用可能である。

また、上述した実施形態では、燃料として石炭を使用したが、高品位炭や低品位炭など他の炭素含有固体燃料であっても適用可能であり、また、石炭に限らず、再生可能な生物由来の有機性資源として使用されるバイオマス燃料であってもよい。例えば、間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ及びこれらを原料としたリサイクル燃料（ペレットやチップ）などを使用することも可能である。

また、本実施形態はガス化炉１０１として、タワー型ガス化炉について説明してきたが、ガス化炉１０１はクロスオーバー型ガス化炉でも、ガス化炉１０１内の各機器の鉛直上下方向を生成ガスのガス流れ方向を合わせるように置き換えることで、同様に実施が可能である。

１０ 石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）
１１ 給炭設備
１１ａ 給炭ライン
１４ ガス化炉設備
１５ チャー回収設備
１６ ガス精製設備
１７ ガスタービン
１８ 蒸気タービン
１９ 発電機
２０ 排熱回収ボイラ
４１ 圧縮空気供給ライン
４２ 空気分離設備
４３ 第１窒素供給ライン
４５ 第２窒素供給ライン
４６ チャー戻しライン
４７ 酸素供給ライン
４８ 異物除去設備
４９ 生成ガスライン
５１ 集塵設備
５２ 供給ホッパ
５３ ガス排出ライン
６１ 圧縮機
６２ 燃焼器
６３ タービン
６４ 回転軸
６５ 圧縮空気供給ライン
６６ 燃料ガス供給ライン
６７ 燃焼ガス供給ライン
６８ 昇圧機
６９ タービン
７０ 排ガスライン
７１ 蒸気供給ライン
７２ 蒸気回収ライン
７３ 復水器
７４ ガス浄化設備
７５ 煙突
１０１ ガス化炉
１０２ シンガスクーラ
１１０ 圧力容器
１１１ ガス化炉壁（炉壁）
１１５ アニュラス部
１１６ コンバスタ部
１１７ ディフューザ部
１１８ リダクタ部
１２１ ガス排出口
１２２ スラグホッパ
１２６ バーナ
１２７ バーナ
１３１ 蒸発器
１３２ 過熱器
１３４ 節炭器
１４４ 内部空間
１４６ 外部空間
１５１ 炉壁管
１５２ 開口部
１５３ 空気供給管
１５４ バーナ本体（燃料供給管）
１５５ 冷却管
１５６ 二次空気管
１５７ 炉外管
１５８ 供給管フランジ
１５９ 炉外管フランジ
１６０ ガイド管
１６１ ガイド管フランジ
１６２ シールボックス
１６３ 取合部
１６４ ガイド管取付座
１６５ ガイド管フランジ固定部
１６６ ガイド管取付座フランジ
１６７ａ ボルト
１６７ｂ ナット
１６８ 炉内側管部材（管部材）
１６９ 炉外側管部材（管部材）
１７０ 炉内側フランジ
１７１ ボルト
１７２ 連結部（スライド調整部）
１７３ シール溶接部
１７４ かぎ状部
１７５ａ ボルト
１７５ｂ ナット
１７６ フランジ連結部
１７７ 袋ナット
１８１ バーナシールボックス取合部構造（取合部構造）

Claims (4)

1. ガス化炉の炉内側と炉外側とを仕切っている炉壁に形成された開口部を挿通して設けられたバーナの前記炉外側を覆うように前記バーナの同軸線上に設けられたガイド管と、
   前記開口部を覆うように前記炉外側に設けられたシールボックスと、
   前記ガイド管と前記シールボックスとを接続する取合部と、
   を備え、
   前記取合部の径は、前記ガイド管の径よりも大きく、
   前記ガイド管は、前記炉内側の端部に前記ガイド管の径方向外側に突出するように設けられたガイド管フランジを有し、
   前記取合部は、前記取合部の前記炉外側の端部に径方向内側に突出するように設けられ、前記ガイド管フランジの前記炉外側の面に対して着脱可能に係止するかぎ状部を有するバーナシールボックス取合部構造。
2. 前記取合部は、伸縮可能な二重管として重なり合うように連結された複数の管部材を有し、前記複数の管部材の連結部は管部材の軸方向長さを移動調整してシール溶接されている請求項１に記載のバーナシールボックス取合部構造。
3. 前記取合部は、前記ガス化炉の炉外側から炉内側に向かって拡径されている請求項１又は請求項２に記載のバーナシールボックス取合部構造。
4. 前記炉壁に取り付けられたバーナと、
   前記炉壁に対して前記バーナを取り付けるための請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のバーナシールボックス取合部構造と、
   を備えているガス化炉。

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