JP3924224B2 - Gasifier and burner - Google Patents

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    • Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、石炭、固形燃料、廃棄物などを被溶融物としたガス化炉に関し、特にスラグ排出孔に付着堆積する溶融スラグを加熱するスラグ排出孔加熱バーナを備えたガス化炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図５に示すようなガス化炉１は、燃料（石炭、固形燃料、廃棄物等）中の灰分を溶融させる反応室２と、反応室２の炉底３に設けられたスラグ排出孔４と、スラグ排出孔４によって反応室２に連通して設けられた起動用燃焼室５とを備えて構成されている。起動用燃焼室５の下部には冷却水６が溜められており、起動用燃焼室５の壁部には起動用バーナ７とスラグ排出孔監視装置８（視覚的・輝度検知システムなど）と、スラグ排出孔加熱バーナ９とが備えられている。スラグ排出孔加熱バーナ９は、スラグ排出孔監視装置８に対向する壁部に埋め込まれており、その先端面のバーナ噴射口９ａがスラグ排出孔４に向くように傾斜して設けられ、酸素含有ガスＧ２とガス燃料Ｇ３とが供給されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
このようなガス化炉１の運用において、反応室２で燃料中の灰分が溶融した溶融スラグ１０は、スラグ排出孔４から起動用燃焼室５に排出され、冷却水６中に滴下されて急冷される。また、反応室２の内部の旋回流や圧力変動などにより、反応室２からスラグ排出孔４を通過し起動用燃焼室５に流入する可燃性ガスＧ１は、Ｈ２およびＣＯなどを成分とすると共に、粒子（チャー）が含有されている。また、起動用バーナ７は起動時に油燃料と油燃料用２次空気を噴射し、起動用燃焼室５の内部温度を上昇させるために用いられる。
【０００４】
上述したようなガス化炉１において、スラグ排出孔４に溶融スラグ１０ａが付着堆積してスラグ排出孔４を閉塞してしまい、溶融スラグ１０の排出が阻害され、ガス化炉１の運用に支障をきたすということがあった。これを防止するために、スラグ排出孔監視装置８によってスラグ排出孔４の排出状況を監視し、スラグ排出孔４が溶融スラグ１０ａで閉塞される前に、溶融スラグ１０ａを加熱溶融させる必要があった。このような加熱溶融の手段として、ガス循環手段、熱伝導手段、ヒータ加熱手段、および加熱バーナ手段などが考案されているが、溶融スラグ１０ａによるスラグ排出孔４の閉塞は、突発的に起こる場合があり、緊急加熱に効果を発揮する加熱バーナ手段が有効であった。
【０００５】
そこで、スラグ排出孔加熱バーナ９によって起動用燃焼室５の壁部からスラグ排出孔４に届くまでの火炎９ｂを形成し、付着堆積している溶融スラグ１０を加熱溶融させてスラグ排出孔４の閉塞を防止し、連続的な溶融スラグ１０の排出を確保していた。このようなスラグ排出孔加熱バーナ９のガス燃料Ｇ３としては、ガス化炉１の運転圧力（１ＭＰａ以上）にてガス状で、かつ、瞬時に着火・加熱の行えるメタン（ＣＨ４）が用いられている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−１０４８８３号公報（第２−３項、第４図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ガス化炉１のスラグ排出孔加熱バーナ９は、バーナ噴射口９ａがスラグ排出孔４に向けた状態で固定されているので、スラグ排出孔４を通過し起動用燃焼室５に流入してくる可燃性ガスＧ１に含まれている粒子が、バーナ噴射口９ａに付着堆積してバーナ噴射口９ａを閉塞してしまうことが考えられ、これを防止するために、バーナ噴射口９ａから常にパージ（掃気）を行うか、または定期的なパージや運転を行う必要があるという問題があった。
また、スラグ排出孔４の直径が大きな場合には、広範囲に渡って加熱する必要があるため、複数のスラグ排出孔加熱バーナ９を用いるか、または大容量のスラグ排出孔加熱バーナ９を用いる必要があった。
【０００８】
また、スラグ排出孔加熱バーナ９の燃料としてメタンを用いているが、メタンは発熱量あたりの単価が高いだけでなく、大量に使用保管するためには大規模なメタン貯蔵設備が必要であるという問題があった。この問題を解決するために、安価な液体状態の燃料を供給することも考えられるが、たとえばＬＰＧを液体で供給した場合、ＬＰＧ（液体）から気化する為のエンタルピ（たとえば、３．３ＭＰａにおいて１２℃から１５０℃とした場合、約６００ｋｃａｌ／ｋｇ）を必要とするため、着火前に溶融スラグ１０ａを冷却してしまい、溶融スラグ１０ａによってスラグ排出孔４を閉塞させてしまうおそれがある。
【０００９】
本発明は、このような背景の下になされたものであって、バーナ噴射口が閉塞されることなく、広範囲に渡って加熱することができるスラグ排出孔加熱バーナを備えたガス化炉、およびガス化炉の運転中の圧力状態で自己着火することのできるバーナを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明に係るガス化炉は、被溶融物を溶融させる反応室と、該反応室の炉底に設けられたスラグ排出孔と、該スラグ排出孔によって該反応室に連通して設けられた起動用燃焼室とを備えたガス化炉であって、前記起動用燃焼室の壁部にバーナ収容部を設けると共に、非運転時には該バーナ収容部に収容可能とされ、運転時には前記スラグ排出孔付近に移動可能とされるスラグ排出孔加熱バーナが設けられていることを特徴とする。
【００１１】
この発明のガス化炉において、起動用燃焼室にバーナ収容部とスラグ排出孔加熱バーナとが設けられており、スラグ排出孔加熱バーナは非運転時（非点火時）にはバーナ収容部に収容され、運転時（点火時）にはスラグ排出孔付近に移動される。このように出没可能にスラグ排出孔加熱バーナを設けることにより、スラグ排出孔加熱バーナのバーナ噴射口に粒子が付着堆積することを防止することができ、確実にスラグ排出孔に付着堆積する溶融スラグを溶融させることができる。また、常時的または定期的なパージや運転をする操作が不要となり、スラグ排出孔加熱バーナのパージガスや燃料消費を低減させることができる。
【００１２】
また、本発明に係るガス化炉は、上記ガス化炉において、前記スラグ排出孔加熱バーナをその軸線方向に向けて直進駆動させる駆動機構と、該スラグ排出孔加熱バーナを任意の位置で停止可能に制御する制御部とを有することを特徴とする。
【００１３】
この発明のガス化炉において、駆動機構によって直進駆動されるスラグ排出孔加熱バーナを任意の位置で停止可能となるように制御部で制御を行うので、スラグ排出孔加熱バーナの点火位置を任意に操作し、広範囲に渡って加熱することができる。たとえば、スラグ排出孔の直径が大きな場合においても、スラグ排出孔の一端から他端までスラグ排出孔加熱バーナを移動させて複数箇所を加熱することで、スラグ排出孔の閉塞を防止することができる。これにより、大容量または複数のスラグ排出孔加熱バーナを用いずに、小容量のスラグ排出孔加熱バーナで十分な効果を得ることができる。また、スラグ排出孔加熱バーナの燃料消費も低減させることができる。
【００１４】
また、本発明に係るガス化炉は、上記ガス化炉において、前記スラグ排出孔加熱バーナをその軸線を中心に回転駆動させる駆動機構と、該スラグ排出孔加熱バーナを任意の角度で停止可能に制御する制御部とを有することを特徴とする。
【００１５】
この発明のガス化炉において、駆動機構によって回転駆動されるスラグ排出孔加熱バーナを任意の角度で停止可能となるように制御部で制御を行うので、さらに広範囲に渡って加熱することができる。これにより、直径の大きなスラグ排出孔においてその全域を加熱することができ、閉塞を防止することができる。
【００１６】
本発明に係るバーナは、被溶融物を溶融させてガス化させるガス化炉に用いられるバーナであって、着火用の気体燃料を噴出するパイロットガスノズルと、加熱燃焼用の液体燃料を噴出する液体燃料ノズルと、酸化剤を噴出する酸化剤ノズルとを有し、前記ガス化炉の運転中の圧力状態で、前記パイロットガスノズルから噴射される気体燃料が、前記液体燃料ノズルから噴射される液体燃料を気化させた気体燃料であることを特徴とする。
【００１７】
この発明のバーナにおいて、着火用の気体燃料を噴出するパイロットガスノズルと、加熱燃焼用の液体燃料を噴出する液体燃料ノズルと、酸化剤を噴出する酸化剤ノズルとを有するので、パイロットガスノズルから噴出した気体燃料が、酸化剤およびガス化炉の高温の雰囲気、または付着スラグの熱面によって発火し、これによって液体燃料ノズルから噴出した液体燃料に着火を行い、液体燃料で加熱燃焼を行う。つまり、着火用にメタンなどの気体燃料を用い、加熱燃焼用にメタンより安価な灯油、軽油やＬＰＧ（液化石油ガス）などの液体燃料を用いることができるのである。このような構成の自己着火式のバーナを使用することにより、従来よりメタンの消費量を低減させることができる。これにより、大規模なメタン貯蔵設備が不要となり、低コストで加熱燃焼を行うことができる。
【００１９】
また、この発明のバーナにおいて、液体燃料ノズルから噴射される液体燃料と同一の燃料を気化し、その気化された気体燃料をガス化炉の運転中の圧力状態、つまり高圧力の下で、パイロットガスノズルから噴射するので、高価なメタンを用いることなく着火が行われる。このような自己着火式のバーナを使用することで、液体燃料と気体燃料とに同一の燃料を用いることができ、貯蔵設備や配管系統を共通で使用することができる。これにより、設備コストおよび運転コストを低減させることができる。
【００２０】
また、本発明に係るガス化炉は、上述したガス化炉において、上記バーナをスラグ排出孔加熱バーナとして用いることを特徴とする。
この発明のガス化炉において、非運転時にはバーナ収容部にスラグ排出孔加熱バーナを収容することで、スラグ排出孔加熱バーナのバーナ噴射口に粒子が付着堆積することを防止することができ、点火位置を任意に操作することで、広範囲に渡って加熱することができる。また、気体燃料によって加熱燃焼を行う液体燃料に着火するので低コストでスラグ排出孔に付着堆積する溶融スラグを加熱燃焼することができ、さらに液体燃料と気体燃料とに同一の燃料を用いることで、設備コストおよび運転コストを低減させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。
図１に、燃料（被溶融物）として石炭を用いた石炭ガス化炉１１の概略断面構成図を示す。石炭ガス化炉１１は、石炭中の灰分を溶融させる反応室１２と、反応室１２の炉底１３に設けられたスラグ排出孔１４と、スラグ排出孔１４によって反応室１２に連通し、石炭ガス化炉１１の起動時の昇温に用いられる起動用燃焼室１５とを備えて構成されている。反応室１２は、耐火材または水冷管の表面に内壁１２ａが内張りされ、内壁１２ａの円周方向に沿って石炭、粒子（チャー）および酸化剤を噴出する複数のバーナ（図示せず）が設けられており、反応室１２の上部には可燃性ガスライン（図示せず）が設けられている。反応室１２の炉底１３は、上面１３ａが中央に向かって下方に傾斜し、中央部にスラグ排出孔１４が設けられている。
【００２２】
起動用燃焼室１５には、滴下してきた溶融スラグ２０を冷却するための冷却水１６を溜める水槽が下部に形成されており、冷却水１６としてクエンチ水などが用いられている。また、起動用燃焼室１５の壁部１５ａには起動用バーナ１７とスラグ排出孔監視装置１８とが備えられている。起動用バーナ１７は、起動用燃焼室１５の壁部１５ａに複数個（図では２個）配置されている。排出孔監視装置１８は、前方（スラグ排出孔１４に向いている側方）には耐圧・耐熱ガラスが嵌め込まれ、その内部に監視機器、たとえば輝度センサやカメラなどが設置されており、スラグ排出孔１４に向けて傾斜して設けられている。
【００２３】
また、起動用燃焼室１５の壁部１５ａにバーナ収容部２１が設けられ、バーナ収容部２１に収容可能となるようにスラグ排出孔加熱バーナ１９が設けられている。スラグ排出孔加熱バーナ１９は、先端部に斜め上方を向くようにバーナ噴射口２２が設けられており、基端部に設けられている駆動機構２３および制御部２４によって、起動用燃焼室１５の中心方向に向けて駆動可能に設けられている。非運転時において、図の実線で示されているように、スラグ排出孔加熱バーナ１９はバーナ収容部２１に収容されている。駆動機構２３は、モータによるスライドステージまたは流体圧駆動シリンダにより、スラグ排出孔加熱バーナ１９を高圧で運転される石炭ガス化炉１１への挿入および抜き出しが可能となるように構成されている。また、図２に示されるように、スラグ排出孔加熱バーナ１９は、その軸線を中心に回転できるように構成されており、回転することによって運転中（点火燃焼中）にバーナ噴射口２２の方向を変えることができるようになっている。
【００２４】
また、図３（ａ）〜（ｄ）に、バーナ噴射口２２の一実施の形態および変形例の正面図を示す。実施形態および第１〜３の変形例において、バーナ噴射口２２の先端外周面２２ａの内側に、着火用の気体燃料を噴出する円形状のパイロットガスノズル２５と、加熱燃焼用の液体燃料を噴出する円形状の液体燃料ノズル２６と、酸化剤を噴出する円形状または円環状の酸化剤ノズル２７とが設けられている。そして、先端外周面２２ａの中心軸上にパイロットガスノズル２５が配置され、この中心軸を中心として液体燃料ノズル２６および酸化剤ノズル２７の配置の基準となる小径円２８と大径円２９とが設けられている。また、実施形態および第１の変形例において、酸化剤ノズル２７は円形状のノズル形状で、第２および３の変形例において酸化剤ノズル２７は円環状のノズル形状とされている。
【００２５】
図３（ａ）に示されているバーナ噴射口２２の実施形態において、液体燃料ノズル２６は小径円２８に外接するように３箇所に設けられ、各液体燃料ノズル２６は正三角形の頂点に位置する関係とされ、１の頂点が下方に位置するように配置されている。酸化剤ノズル２７は、その中心が小径円２８の周上の３箇所、および大径円２９の周上の６箇所に設けられている。小径円２８の周上の酸化剤ノズル２７は、正三角形の頂点に位置する関係とされ、１の頂点が上方に位置するように配置されており、大径円２９の周上の酸化剤ノズル２７は、正六角形の頂点に位置する関係とされ、１の頂点が上方に位置するように配置されている。
【００２６】
図３（ｂ）に示されているバーナ噴射口２２の第１の変形例において、液体燃料ノズル２６は実施形態と同様に配置され、酸化剤ノズル２７は、小径円２８の周上には配置されず、大径円２９の周上にのみ配置されている。
【００２７】
図３（ｃ）に示されているバーナ噴射口２２の第２の変形例において、円環状のノズル形状の酸化剤ノズル２７が実施形態に示されていた小径円２８の位置と大径円２９の位置との２箇所に配置され、酸化剤ノズル２７の間隔は他のノズルの直径より狭い間隔とされている。液体燃料ノズル２６は、２箇所に配置された円環状の酸化剤ノズル２７の中間の位置の３箇所に、正三角形の頂点に位置する関係となるように、１の頂点が下方に位置して配置されている。
【００２８】
図３（ｄ）に示されているバーナ噴射口２２の第３の変形例において、液体燃料ノズル２６は第２の変形例と同様に配置され、円環状のノズル形状の酸化剤ノズル２７が、実施形態に示されていた大径円２９の位置にのみ配置されている。
なお、図３（ａ）〜（ｄ）に示されているバーナ噴射口２２の液体燃料ノズル２６および酸化剤ノズル２７の形状、個数、配置位置などは、バーナ容量、燃料などにより変更されうるもので、本実施の形態および変形例で示された形状、個数、配置位置などに限定されるものではない。
【００２９】
また、スラグ排出孔加熱バーナ１９のパイロットガスノズル２５に気体燃料であるＬＰＧを供給する供給システム３０を図４に示す。供給システム３０は、ＬＰＧタンク３１と、ＬＰＧポンプ３２と、調整バルブ３３と、気化・加熱器３４と、ＬＰＧバッファタンク３５と、流量調整バルブ３６とを備え、各構成要素が配管で連結されている。ＬＰＧタンク３１に貯蔵されているＬＰＧ（液体）は、ＬＰＧポンプ３２によって加圧されながら気化・加熱器３４に供給される。このとき、ＬＰＧバッファタンク３５に設けられている圧力センサ３５ａによって調整バルブ３３で流量が調整される。気化・加熱器３４で気化されたＬＰＧは、ＬＰＧバッファタンク３５におけるＬＰＧ飽和圧力以上の温度、すなわち気体の状態でＬＰＧバッファタンク３５に溜められ、流量調整バルブ３６に設けられている流量センサ３６ａによって流量を調整されながらスラグ排出孔加熱バーナ１９のパイロットガスノズル２５に供給される。また、スラグ排出孔加熱バーナ１９の液体燃料ノズル２６には、ＬＰＧタンク３１から図示しない配管によってＬＰＧ（液体）が供給される。
【００３０】
気化・加熱器３４は、ＬＰＧを加熱管内とし、加熱管外面を加熱媒体（蒸気、温水、等）により加熱するように構成された装置で、石炭ガス化炉１１の運転圧力（１ＭＰａ以上）にて気体の状態でＬＰＧを供給することができるようにＬＰＧを加熱する装置である。また、気化・加熱器３４は、気化器、加熱器の２台の装置が組み合わされて構成されていてもよい。また、ＬＰＧバッファタンク３５は流量調整バルブ３７を通過して他のＬＰＧ使用施設等に、ＬＰＧを供給する構成とされている。
【００３１】
上述したような石炭ガス化炉１１の運用方法について説明する。
まず、反応室１２の内部温度が石炭の着火温度以上となるまで、起動用燃焼室１５の起動用バーナ１７で燃焼を行う。所定の温度まで昇温させた後、反応室１２の複数のバーナから石炭および酸化剤を噴出して石炭を燃焼させた後、起動用バーナ１７による燃焼を停止する。そして、反応室１２の内部では、石炭がガス化されて可燃性ガスＧ１が生成される。このとき、反応室１２のバーナは円周方向に沿って設けられているので、可燃性ガスＧ１は反応室１２の内部で旋回流を形成する。反応室１２の内部は、灰分の溶融を効率良く行わしめるため、約１６００℃以上の高温に維持されており、還元雰囲気に調整されている。
【００３２】
一方、石灰中の灰成分は溶融し溶融スラグ２０となり、反応室１２の内壁１２ａに付着する。溶融スラグ２０は内壁１２ａを伝って流下し、炉底１３の上面１３ａを流れてスラグ排出孔１４に達し、起動用燃焼室１５に排出される。この溶融スラグ２０の排出状況を排出孔監視装置１８により監視する。そして、溶融スラグ２０ａがスラグ排出孔１４に付着堆積することによって溶融スラグ２０の排出状況が良好でないと判断した場合、制御部２４によって駆動機構２３が制御され、バーナ収容部２１に収容されているスラグ排出孔加熱バーナ１９がスラグ排出孔１４の方向に移動し、スラグ排出孔１４に火炎が到達する位置（図１における点線で示された位置）にて停止する。
【００３３】
そして、スラグ排出孔加熱バーナ１９のバーナ噴射口２２のパイロットガスノズル２５から気体状態のＬＰＧを噴射し、酸化剤ノズル２７から酸化剤を噴射すると、スラグ排出孔１４近傍の高温ガスまたは付着堆積スラグの熱面により、ＬＰＧが自己発火する（最低発火温度４３２℃）。ここで、液体燃料ノズル２６からＬＰＧ（液体）を噴射すると、パイロットガスノズル２５での火炎によってＬＰＧ（液体）が着火し、加熱燃焼用の火炎４０が形成される。この火炎４０によって付着堆積した溶融スラグ２０ａを加熱溶融する。そして、溶融スラグ２０の排出状況が良好になると、スラグ排出孔加熱バーナ１９は駆動機構２３によって駆動され、バーナ収容部２１に収容される。
【００３４】
上述したように石炭ガス化炉１１が運用されるので、スラグ排出孔加熱バーナ１９のバーナ噴射口２２が粒子の堆積によって閉塞されることを防止することができ、スラグ排出孔加熱バーナ１９の運転に支障をきたすことがなく、確実にスラグ排出孔１４に付着堆積した溶融スラグ２０ａを加熱溶融することができる。これにより、溶融スラグ２０を順調に排出させることができる。また、常時的または定期的なパージや運転をする操作が不必要となり、スラグ排出孔加熱バーナ１９の燃料消費を低減させることができる。
【００３５】
また、制御部２４によって駆動機構２３を制御し、任意の箇所でスラグ排出孔加熱バーナ１９を停止、回転させることができ、たとえば図１に示すようにスラグ排出孔１４の両端面の２箇所に向けて火炎４０，４０ａが到達するように、２箇所の位置（図における２箇所の点線で示された位置）で溶融スラグ２０を加熱溶融することができる。また、図２に示すようにスラグ排出孔加熱バーナ１９を停止位置でスラグ排出孔加熱バーナ１９の軸線を中心に回転することにより、スラグ排出孔１４から外れた部分に付着した溶融スラグ２０ａも加熱溶融することができる。これにより、１台の小容量のスラグ排出孔加熱バーナ１９でも、広範囲にわたり確実に溶融スラグ２０を加熱溶融することができ、燃料消費を低減させることができる。
【００３６】
また、スラグ排出孔加熱バーナ１９のバーナ噴射口２２に、着火用の気体燃料を噴出する円形状のパイロットガスノズル２５と、加熱燃焼用の液体燃料を噴出する円形状の液体燃料ノズル２６と、酸化剤を噴出する円形状または円環状の酸化剤ノズル２７とを設けているので、液体燃料としてＬＰＧ（液体）を使用しても気体燃料で着火することができる。このように構成された自己着火式のバーナ噴射口２２によって、従来用いられていたメタンより低コストで加熱燃焼を行うことができる。また、図３（ａ）〜（ｄ）に示したような実施形態および変形例とすることにより、スラグ排出孔加熱バーナ１９の火炎４０，４０ａの大きさ（長さ、太さ）を変化させることができるとともに、酸化剤の酸素濃度によらず安定した火炎を形成することができる。
【００３７】
また、気化・加熱器３４を使用してＬＰＧを気化させ、石炭ガス化炉１１の運転圧力（１ＭＰａ以上）においてパイロットガスノズル２５から気体の状態のＬＰＧを供給することができるように構成されているので、液体燃料と気体燃料とに同一のＬＰＧを用いることができ、貯蔵設備や配管系統を共通で使用することができる。これにより、設備コストおよび運転コストを低減させることができる。また、ＬＰＧを液体状態でスラグ排出孔加熱バーナ１９に供給する場合に考えられるような、スラグ排出孔１４に付着堆積した溶融スラグ２０ａを冷却固化させてしまうという問題を回避することができ、確実に溶融スラグ２０ａを加熱溶融させることができる。
【００３８】
なお、本実施の形態においては、石炭ガス化炉１１について説明を行ったが、石炭以外の固形燃料や廃棄物などを被溶融物としたガス化炉に本発明を用いてもよい。また、複数個のスラグ排出孔が設けられているガス化炉に本発明を用いてもよい。また、ＬＰＧ以外の灯油や軽油などのメタンより安価な燃料を用いてもよい。また、スラグ排出孔加熱バーナ１９と同構造の自己着火式のバーナを石炭ガス化炉１１に使用される他のバーナに用いてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のガス化炉によれば、出没可能となるようにスラグ排出孔加熱バーナを設け、非運転時にバーナ収容部にスラグ排出孔加熱バーナを収容させることができるので、スラグ排出孔加熱バーナのバーナ噴射口に粒子が付着堆積することを防止することができる。また、常時的または定期的なパージや運転をする操作が不必要となり、スラグ排出孔加熱バーナの燃料消費を低減させることができる。
【００４０】
また、任意の位置にスラグ排出孔加熱バーナを停止、回転させることができるので、一台のスラグ排出孔加熱バーナで広範囲に渡って加熱することができ、大口径のスラグ排出孔に有効に用いることができる。また、小容量のスラグ排出孔加熱バーナで十分な効果を得ることができるので、スラグ排出孔加熱バーナの燃料消費も低減させることができる。
【００４１】
また、本発明のバーナによれば、パイロットガスノズル、液体燃料ノズル、および酸化剤ノズルを有するので、パイロットガスノズルから噴出した気体燃料によって液体燃料ノズルから噴出した液体燃料に着火を行い、液体燃料で加熱燃焼を行うことができる。このような自己着火式のバーナにより、低コストで加熱燃焼を行うことができる。
【００４２】
また、ガス化炉の運転中の圧力状態で、液体燃料と気体燃料とに同一の燃料を用いることができるので、貯蔵設備や配管系統を共通で使用することができる。このような自己着火式のバーナにより、設備コストおよび運転コストを低減させることができる。
【００４３】
また、本発明のガス化炉によれば、非運転時にはバーナ収容部にスラグ排出孔加熱バーナを収容することで、スラグ排出孔加熱バーナのバーナ噴射口に粒子が付着堆積することを防止することができ、点火位置を任意に操作することで、広範囲に渡って加熱することができる。また、気体燃料によって加熱燃焼を行う液体燃料に着火するので低コストで加熱燃焼することができ、さらに液体燃料と気体燃料とに同一の燃料を用いることで、設備コストおよび運転コストを低減させることができる。これにより、スラグ排出孔に付着堆積する溶融スラグを効果的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態におけるガス化炉の概略断面構成図である。
【図２】 スラグ排出孔加熱バーナを正面視した概略断面構成図である。
【図３】 本発明に係るバーナ噴射口の実施の形態および第１〜３の変形例を示す正面図である。
【図４】 スラグ排出孔加熱バーナのパイロットガスノズルに気体燃料を供給する供給システムの構成図である。
【図５】 従来のガス化炉の概略断面構成図である。
【符号の説明】
１１ ガス化炉
１２ 反応室
１３ 炉底
１４ スラグ排出孔
１５ 起動用燃焼室
１７ 起動用バーナ
１８ スラグ排出孔監視装置
１９ スラグ排出孔加熱バーナ
２１ バーナ収容部
２３ 駆動機構
２４ 制御部
２５ パイロットガスノズル
２６ 液体燃料ノズル
２７ 酸化剤ノズル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gasification furnace in which coal, solid fuel, waste, and the like are melted, and more particularly to a gasification furnace provided with a slag discharge hole heating burner that heats molten slag that adheres to and accumulates on the slag discharge holes.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a gasification furnace 1 as shown in FIG. 5 includes a reaction chamber 2 for melting ash in fuel (coal, solid fuel, waste, etc.) and a slag discharge hole provided in the furnace bottom 3 of the reaction chamber 2. 4 and a start-up combustion chamber 5 provided in communication with the reaction chamber 2 through a slag discharge hole 4. Cooling water 6 is stored in the lower part of the start-up combustion chamber 5, and a start-up burner 7 and a slag discharge hole monitoring device 8 (visual / luminance detection system, etc.) are provided on the wall of the start-up combustion chamber 5. A slag discharge hole heating burner 9 is provided. The slag discharge hole heating burner 9 is embedded in a wall portion facing the slag discharge hole monitoring device 8, and is provided so as to be inclined so that the burner injection port 9 a on the front end surface faces the slag discharge hole 4, and contains oxygen. Gas G2 and gas fuel G3 are supplied. (For example, refer to Patent Document 1.)
[0003]
In the operation of the gasification furnace 1, the molten slag 10 in which the ash content in the fuel is melted in the reaction chamber 2 is discharged from the slag discharge hole 4 to the start-up combustion chamber 5, dropped into the cooling water 6 and rapidly cooled. Is done. Further, the combustible gas G1 flowing from the reaction chamber 2 through the slag discharge hole 4 and flowing into the start-up combustion chamber 5 due to a swirling flow or pressure fluctuation inside the reaction chamber 2 is H 2 In addition, CO and the like are contained, and particles (char) are contained. Further, the start burner 7 is used to inject oil fuel and oil fuel secondary air at the time of start to increase the internal temperature of the start combustion chamber 5.
[0004]
In the gasification furnace 1 as described above, the molten slag 10a adheres to and accumulates on the slag discharge hole 4 and closes the slag discharge hole 4, and the discharge of the molten slag 10 is hindered, which hinders the operation of the gasification furnace 1. There was a thing that brought. In order to prevent this, it is necessary to monitor the discharge state of the slag discharge hole 4 by the slag discharge hole monitoring device 8 and heat and melt the molten slag 10a before the slag discharge hole 4 is closed by the molten slag 10a. It was. As such heating and melting means, gas circulation means, heat conduction means, heater heating means, and heating burner means have been devised. However, when the slag discharge hole 4 is suddenly blocked by the molten slag 10a. Thus, a heating burner means that is effective for emergency heating was effective.
[0005]
Therefore, a flame 9b is formed by the slag discharge hole heating burner 9 from the wall of the starting combustion chamber 5 to reach the slag discharge hole 4, and the molten slag 10 deposited and deposited is heated and melted to form the slag discharge hole 4. Blocking was prevented and continuous discharge of the molten slag 10 was ensured. As the gas fuel G3 of such a slag discharge hole heating burner 9, methane (CH that can be ignited and heated instantaneously in a gaseous state at the operating pressure (1 MPa or more) of the gasification furnace 1 is used. 4 ) Is used.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-8-104883 (Section 2-3, Fig. 4)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the slag discharge hole heating burner 9 of the gasification furnace 1 is fixed in a state where the burner injection port 9a faces the slag discharge hole 4, so that it passes through the slag discharge hole 4 and flows into the starting combustion chamber 5. In order to prevent this, particles contained in the combustible gas G1 adhering to and accumulating on the burner injection port 9a may block the burner injection port 9a. There is a problem that it is necessary to always perform purging (scavenging) or to perform periodic purging and operation.
Further, when the diameter of the slag discharge hole 4 is large, it is necessary to heat over a wide range. Therefore, it is necessary to use a plurality of slag discharge hole heating burners 9 or to use a large-capacity slag discharge hole heating burner 9. was there.
[0008]
In addition, methane is used as the fuel for the slag discharge hole heating burner 9, but not only the unit price per calorific value is high, but also a large-scale methane storage facility is required to store and use in large quantities. There was a problem. In order to solve this problem, it is conceivable to supply an inexpensive liquid fuel. For example, when LPG is supplied in liquid, enthalpy for vaporization from LPG (liquid) (for example, 12 at 3.3 MPa) is obtained. When the temperature is from 150 ° C. to 150 ° C., approximately 600 kcal / kg) is required. Therefore, the molten slag 10a may be cooled before ignition, and the molten slag 10a may block the slag discharge hole 4.
[0009]
The present invention has been made under such a background, and a gasification furnace including a slag discharge hole heating burner capable of heating over a wide range without the burner injection port being blocked, and An object of the present invention is to provide a burner capable of self-ignition in a pressure state during operation of a gasifier.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
A gasification furnace according to the present invention includes a reaction chamber for melting a material to be melted, a slag discharge hole provided in the furnace bottom of the reaction chamber, and an activation provided in communication with the reaction chamber through the slag discharge hole And a combustion chamber provided with a burner accommodating portion in the wall portion of the starting combustion chamber, and capable of being accommodated in the burner accommodating portion during non-operation, and near the slag discharge hole during operation A slag discharge hole heating burner that can be moved is provided.
[0011]
In the gasification furnace of the present invention, the start-up combustion chamber is provided with a burner accommodating portion and a slag discharge hole heating burner, and the slag discharge hole heating burner is accommodated in the burner accommodating portion when not operating (when not ignited). During operation (ignition), it is moved to the vicinity of the slag discharge hole. By providing the slag discharge hole heating burner in such a manner that it can appear and disappear, it is possible to prevent particles from adhering to and depositing on the burner injection port of the slag discharge hole heating burner, and to reliably deposit and accumulate on the slag discharge hole. Can be melted. Further, there is no need for regular or periodic purging or operation, and the consumption of purge gas and fuel in the slag discharge hole heating burner can be reduced.
[0012]
Further, the gasification furnace according to the present invention can stop the slag discharge hole heating burner at an arbitrary position in the gasification furnace, and a drive mechanism that drives the slag discharge hole heating burner linearly in the axial direction thereof. And a control unit for controlling.
[0013]
In the gasification furnace of the present invention, since the control unit controls the slag discharge hole heating burner that is driven straight by the drive mechanism at an arbitrary position, the ignition position of the slag discharge hole heating burner can be arbitrarily set. It can be operated and heated over a wide range. For example, even when the diameter of the slag discharge hole is large, the slag discharge hole can be prevented from being blocked by moving the slag discharge hole heating burner from one end to the other end of the slag discharge hole to heat a plurality of locations. . Thereby, a sufficient effect can be obtained with a small-capacity slag discharge hole heating burner without using a large-capacity or a plurality of slag discharge hole heating burners. Further, the fuel consumption of the slag discharge hole heating burner can be reduced.
[0014]
In the gasification furnace according to the present invention, in the gasification furnace, the driving mechanism for rotating the slag discharge hole heating burner about its axis, and the slag discharge hole heating burner can be stopped at an arbitrary angle. And a control unit for controlling.
[0015]
In the gasification furnace of the present invention, the slag discharge hole heating burner that is rotationally driven by the drive mechanism is controlled by the control unit so that it can be stopped at an arbitrary angle, so that it can be heated over a wider range. Thereby, the whole area | region can be heated in the slag discharge hole with a large diameter, and obstruction | occlusion can be prevented.
[0016]
A burner according to the present invention is a burner used in a gasification furnace for melting and gasifying a material to be melted, and a pilot gas nozzle for ejecting a gas fuel for ignition and a liquid for ejecting a liquid fuel for heating combustion A fuel nozzle and an oxidizer nozzle that ejects the oxidizer; The gas fuel injected from the pilot gas nozzle in a pressure state during operation of the gasifier is a gas fuel obtained by vaporizing the liquid fuel injected from the liquid fuel nozzle. It is characterized by that.
[0017]
In the burner of the present invention, since it has a pilot gas nozzle for ejecting gaseous fuel for ignition, a liquid fuel nozzle for ejecting liquid fuel for heating combustion, and an oxidant nozzle for ejecting oxidant, it is ejected from the pilot gas nozzle. The gaseous fuel is ignited by the high temperature atmosphere of the oxidizer and the gasification furnace or the hot surface of the attached slag, thereby igniting the liquid fuel ejected from the liquid fuel nozzle, and heating and burning with the liquid fuel. That is, gaseous fuel such as methane can be used for ignition, and liquid fuel such as kerosene, light oil or LPG (liquefied petroleum gas) that is cheaper than methane can be used for heating and combustion. By using the self-ignition burner having such a configuration, the amount of methane consumed can be reduced as compared with the prior art. This eliminates the need for a large-scale methane storage facility and enables heating and combustion at low cost.
[0019]
Also, In the burner of the present invention, the same fuel as the liquid fuel injected from the liquid fuel nozzle is vaporized, and the vaporized gaseous fuel is discharged from the pilot gas nozzle under a pressure state during operation of the gasifier, that is, at a high pressure. Since injection is performed, ignition is performed without using expensive methane. By using such a self-ignition burner, the same fuel can be used for the liquid fuel and the gaseous fuel, and the storage facility and the piping system can be used in common. Thereby, an installation cost and an operating cost can be reduced.
[0020]
Moreover, the gasification furnace which concerns on this invention uses the said burner as a slag discharge hole heating burner in the gasification furnace mentioned above.
In the gasification furnace of the present invention, when the slag discharge hole heating burner is accommodated in the burner accommodating portion during non-operation, it is possible to prevent particles from adhering to and depositing on the burner injection port of the slag discharge hole heating burner. By operating the position arbitrarily, it can be heated over a wide range. In addition, since liquid fuel that is heated and combusted by gas fuel is ignited, it is possible to heat and burn molten slag that adheres and accumulates in the slag discharge holes at low cost, and by using the same fuel for liquid fuel and gas fuel. Equipment costs and operating costs can be reduced.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional configuration diagram of a coal gasification furnace 11 using coal as a fuel (melted material). The coal gasification furnace 11 communicates with the reaction chamber 12 through a reaction chamber 12 for melting ash in the coal, a slag discharge hole 14 provided in the furnace bottom 13 of the reaction chamber 12, and the slag discharge hole 14. The start-up combustion chamber 15 is used to increase the temperature at the start-up of the converter 11. The reaction chamber 12 has an inner wall 12a lined on the surface of a refractory material or a water-cooled tube, and a plurality of burners (not shown) for ejecting coal, particles (char) and an oxidant along the circumferential direction of the inner wall 12a are provided. A combustible gas line (not shown) is provided in the upper part of the reaction chamber 12. The furnace bottom 13 of the reaction chamber 12 has an upper surface 13a inclined downward toward the center, and a slag discharge hole 14 is provided in the center.
[0022]
In the start-up combustion chamber 15, a water tank for storing cooling water 16 for cooling the dropped molten slag 20 is formed in the lower portion, and quench water or the like is used as the cooling water 16. In addition, the wall portion 15 a of the start combustion chamber 15 is provided with a start burner 17 and a slag discharge hole monitoring device 18. A plurality (two in the figure) of the starter burners 17 are arranged on the wall portion 15a of the starter combustion chamber 15. The discharge hole monitoring device 18 is fitted with a pressure-resistant and heat-resistant glass in the front (side facing the slag discharge hole 14), and a monitoring device such as a brightness sensor or a camera is installed inside the discharge hole monitoring device 18 to discharge the slag. Inclined toward the hole 14.
[0023]
Further, a burner accommodating portion 21 is provided in the wall portion 15 a of the startup combustion chamber 15, and a slag discharge hole heating burner 19 is provided so as to be accommodated in the burner accommodating portion 21. The slag discharge hole heating burner 19 is provided with a burner injection port 22 so as to face obliquely upward at the front end portion, and the drive mechanism 23 and the control unit 24 provided at the base end portion of the start combustion chamber 15. It is provided so that it can be driven toward the center. During non-operation, the slag discharge hole heating burner 19 is accommodated in the burner accommodating portion 21 as indicated by the solid line in the figure. The drive mechanism 23 is configured such that the slag discharge hole heating burner 19 can be inserted into and extracted from the coal gasification furnace 11 operated at a high pressure by a slide stage by a motor or a fluid pressure drive cylinder. Further, as shown in FIG. 2, the slag discharge hole heating burner 19 is configured to be rotatable about its axis, and the direction of the burner injection port 22 during operation (ignition combustion) by rotating. Can be changed.
[0024]
FIGS. 3A to 3D are front views of an embodiment and a modification of the burner injection port 22. In the embodiment and the first to third modifications, a circular pilot gas nozzle 25 that ejects a gaseous fuel for ignition and a liquid fuel for heating combustion are ejected inside the tip outer peripheral surface 22 a of the burner injection port 22. A circular liquid fuel nozzle 26 and a circular or annular oxidant nozzle 27 for ejecting an oxidant are provided. A pilot gas nozzle 25 is disposed on the central axis of the outer peripheral surface 22a of the tip, and a small-diameter circle 28 and a large-diameter circle 29 serving as a reference for the arrangement of the liquid fuel nozzle 26 and the oxidizer nozzle 27 are provided around the central axis. It has been. Further, in the embodiment and the first modification, the oxidizer nozzle 27 has a circular nozzle shape, and in the second and third modifications, the oxidizer nozzle 27 has an annular nozzle shape.
[0025]
In the embodiment of the burner injection port 22 shown in FIG. 3A, the liquid fuel nozzles 26 are provided at three locations so as to circumscribe the small-diameter circle 28, and each liquid fuel nozzle 26 is positioned at the apex of an equilateral triangle. It is arranged so that one vertex is located below. The oxidizer nozzles 27 are provided at three centers on the circumference of the small diameter circle 28 and 6 places on the circumference of the large diameter circle 29. The oxidizer nozzles 27 on the circumference of the small-diameter circle 28 are positioned so as to be located at the vertices of the equilateral triangle, and are arranged so that one vertex is located on the upper side. Reference numeral 27 denotes a relation located at the apex of the regular hexagon, and the first apex is arranged so as to be located above.
[0026]
In the first modification of the burner injection port 22 shown in FIG. 3B, the liquid fuel nozzle 26 is arranged in the same manner as in the embodiment, and the oxidant nozzle 27 is arranged on the circumference of the small-diameter circle 28. Instead, it is arranged only on the circumference of the large-diameter circle 29.
[0027]
In the second modification of the burner injection port 22 shown in FIG. 3C, the position of the small-diameter circle 28 and the large-diameter circle 29 in which the annular nozzle-shaped oxidizer nozzle 27 is shown in the embodiment. The distance between the oxidizer nozzles 27 is narrower than the diameter of the other nozzles. In the liquid fuel nozzle 26, one vertex is positioned downward so that the relationship is located at the vertex of an equilateral triangle at three locations in the middle of the annular oxidizer nozzles 27 arranged at two locations. Has been placed.
[0028]
In the third modification of the burner injection port 22 shown in FIG. 3 (d), the liquid fuel nozzle 26 is arranged in the same manner as in the second modification, and an oxidizer nozzle 27 having an annular nozzle shape is provided. It is arranged only at the position of the large-diameter circle 29 shown in the embodiment.
In addition, the shape, the number, the arrangement position, etc. of the liquid fuel nozzle 26 and the oxidant nozzle 27 of the burner injection port 22 shown in FIGS. 3A to 3D can be changed depending on the burner capacity, the fuel and the like. Thus, the present invention is not limited to the shape, the number, the arrangement position, and the like shown in the present embodiment and the modification.
[0029]
Further, FIG. 4 shows a supply system 30 for supplying LPG as gaseous fuel to the pilot gas nozzle 25 of the slag discharge hole heating burner 19. The supply system 30 includes an LPG tank 31, an LPG pump 32, an adjustment valve 33, a vaporizer / heater 34, an LPG buffer tank 35, and a flow rate adjustment valve 36, and each component is connected by piping. Yes. The LPG (liquid) stored in the LPG tank 31 is supplied to the vaporizer / heater 34 while being pressurized by the LPG pump 32. At this time, the flow rate is adjusted by the adjustment valve 33 by the pressure sensor 35 a provided in the LPG buffer tank 35. The LPG vaporized by the vaporizer / heater 34 is stored in the LPG buffer tank 35 at a temperature equal to or higher than the LPG saturation pressure in the LPG buffer tank 35, that is, in a gas state, and is flown by a flow rate sensor 36 a provided in the flow rate adjustment valve 36. The slag discharge hole heating burner 19 is supplied to the pilot gas nozzle 25 while adjusting the flow rate. Further, LPG (liquid) is supplied from the LPG tank 31 to the liquid fuel nozzle 26 of the slag discharge hole heating burner 19 through a pipe (not shown).
[0030]
The vaporizer / heater 34 is an apparatus configured to heat the outer surface of the heating tube with a heating medium (steam, hot water, etc.) with the LPG in the heating tube, and to the operating pressure (1 MPa or more) of the coal gasification furnace 11. The LPG is heated so that LPG can be supplied in a gaseous state. Further, the vaporizer / heater 34 may be configured by combining two devices, a vaporizer and a heater. The LPG buffer tank 35 is configured to supply LPG to other LPG using facilities and the like through the flow rate adjusting valve 37.
[0031]
An operation method of the coal gasification furnace 11 as described above will be described.
First, combustion is performed in the start burner 17 of the start combustion chamber 15 until the internal temperature of the reaction chamber 12 becomes equal to or higher than the ignition temperature of coal. After raising the temperature to a predetermined temperature, coal and oxidant are ejected from the plurality of burners in the reaction chamber 12 to burn the coal, and then combustion by the start burner 17 is stopped. And in the reaction chamber 12, coal is gasified and the combustible gas G1 is produced | generated. At this time, since the burner of the reaction chamber 12 is provided along the circumferential direction, the combustible gas G1 forms a swirling flow inside the reaction chamber 12. The interior of the reaction chamber 12 is maintained at a high temperature of about 1600 ° C. or higher in order to efficiently melt the ash, and is adjusted to a reducing atmosphere.
[0032]
On the other hand, the ash component in the lime is melted to form molten slag 20 and adheres to the inner wall 12 a of the reaction chamber 12. The molten slag 20 flows down along the inner wall 12 a, flows through the upper surface 13 a of the furnace bottom 13, reaches the slag discharge hole 14, and is discharged into the starting combustion chamber 15. The discharge state of the molten slag 20 is monitored by the discharge hole monitoring device 18. When the molten slag 20a adheres and accumulates in the slag discharge hole 14 and it is determined that the discharge state of the molten slag 20 is not good, the drive mechanism 23 is controlled by the control unit 24 and is stored in the burner storage unit 21. The slag discharge hole heating burner 19 moves in the direction of the slag discharge hole 14 and stops at the position where the flame reaches the slag discharge hole 14 (position indicated by the dotted line in FIG. 1).
[0033]
Then, when LPG in a gaseous state is injected from the pilot gas nozzle 25 of the burner injection port 22 of the slag discharge hole heating burner 19 and the oxidant is injected from the oxidant nozzle 27, the high-temperature gas near the slag discharge hole 14 or the adhesion accumulation slag Due to the hot surface, LPG self-ignites (minimum ignition temperature of 432 ° C.). Here, when LPG (liquid) is injected from the liquid fuel nozzle 26, LPG (liquid) is ignited by the flame at the pilot gas nozzle 25, and a flame 40 for heat combustion is formed. The molten slag 20a adhered and deposited by the flame 40 is heated and melted. And when the discharge | emission condition of the molten slag 20 becomes favorable, the slag discharge hole heating burner 19 will be driven by the drive mechanism 23, and will be accommodated in the burner accommodating part 21. FIG.
[0034]
Since the coal gasification furnace 11 is operated as described above, it is possible to prevent the burner injection port 22 of the slag discharge hole heating burner 19 from being blocked by the accumulation of particles, and the operation of the slag discharge hole heating burner 19. Therefore, the molten slag 20a deposited and deposited on the slag discharge hole 14 can be reliably heated and melted. Thereby, the molten slag 20 can be discharged smoothly. Moreover, the operation | movement which performs a purge or driving | operation regularly or regularly becomes unnecessary, and the fuel consumption of the slag discharge hole heating burner 19 can be reduced.
[0035]
Further, the drive mechanism 23 is controlled by the control unit 24, and the slag discharge hole heating burner 19 can be stopped and rotated at an arbitrary position. For example, as shown in FIG. The molten slag 20 can be heated and melted at two positions (positions indicated by two dotted lines in the figure) so that the flames 40 and 40a reach. Further, as shown in FIG. 2, the slag discharge hole heating burner 19 is rotated around the axis of the slag discharge hole heating burner 19 at the stop position, so that the molten slag 20a attached to the portion removed from the slag discharge hole 14 is also heated. Can be melted. Accordingly, even with one small-capacity slag discharge hole heating burner 19, the molten slag 20 can be reliably heated and melted over a wide range, and fuel consumption can be reduced.
[0036]
Further, a circular pilot gas nozzle 25 for ejecting gaseous fuel for ignition, a circular liquid fuel nozzle 26 for ejecting liquid fuel for heating combustion, and an oxidation gas to the burner injection port 22 of the slag discharge hole heating burner 19 Since the circular or annular oxidant nozzle 27 for ejecting the agent is provided, the gas fuel can be ignited even when LPG (liquid) is used as the liquid fuel. The self-ignition burner injection port 22 configured in this manner enables heating and combustion at a lower cost than conventionally used methane. Moreover, by setting it as embodiment and modification as shown to Fig.3 (a)-(d), the magnitude | size (length, thickness) of the flames 40 and 40a of the slag discharge hole heating burner 19 is changed. And a stable flame can be formed regardless of the oxygen concentration of the oxidant.
[0037]
Further, the vaporizer / heater 34 is used to vaporize the LPG so that the LPG in a gas state can be supplied from the pilot gas nozzle 25 at the operating pressure (1 MPa or more) of the coal gasifier 11. Therefore, the same LPG can be used for the liquid fuel and the gaseous fuel, and the storage facility and the piping system can be used in common. Thereby, an installation cost and an operating cost can be reduced. Further, it is possible to avoid the problem of cooling and solidifying the molten slag 20a deposited on the slag discharge hole 14, which is considered when LPG is supplied to the slag discharge hole heating burner 19 in a liquid state. The molten slag 20a can be heated and melted.
[0038]
In the present embodiment, the coal gasification furnace 11 has been described. However, the present invention may be used for a gasification furnace in which a solid fuel other than coal, waste, or the like is used as a material to be melted. Moreover, you may use this invention for the gasification furnace provided with the several slag discharge hole. Moreover, you may use fuel cheaper than methane, such as kerosene and light oil other than LPG. Further, a self-ignition burner having the same structure as the slag discharge hole heating burner 19 may be used for another burner used in the coal gasification furnace 11.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the gasification furnace of the present invention, the slag discharge hole heating burner can be provided so as to be able to appear and disappear, and the slag discharge hole heating burner can be accommodated in the burner accommodating portion during non-operation. It is possible to prevent particles from adhering to and depositing on the burner injection port of the slag discharge hole heating burner. Moreover, the operation | movement which performs a purge or driving | operation regularly or regularly becomes unnecessary, and can reduce the fuel consumption of a slag discharge hole heating burner.
[0040]
Moreover, since the slag discharge hole heating burner can be stopped and rotated at an arbitrary position, it can be heated over a wide range with a single slag discharge hole heating burner, and is effectively used for a large-diameter slag discharge hole. be able to. In addition, since a sufficient effect can be obtained with a small-capacity slag discharge hole heating burner, fuel consumption of the slag discharge hole heating burner can also be reduced.
[0041]
Further, according to the burner of the present invention, since it has a pilot gas nozzle, a liquid fuel nozzle, and an oxidizer nozzle, the liquid fuel ejected from the liquid fuel nozzle is ignited by the gaseous fuel ejected from the pilot gas nozzle and heated with the liquid fuel. Combustion can be performed. With such a self-ignition burner, heating and combustion can be performed at low cost.
[0042]
Moreover, since the same fuel can be used for the liquid fuel and the gaseous fuel in the pressure state during the operation of the gasification furnace, the storage facility and the piping system can be used in common. Such a self-ignition burner can reduce equipment costs and operation costs.
[0043]
Further, according to the gasification furnace of the present invention, when the slag discharge hole heating burner is accommodated in the burner accommodating portion during non-operation, it is possible to prevent particles from adhering to and depositing on the burner injection port of the slag discharge hole heating burner. It can be heated over a wide range by arbitrarily operating the ignition position. In addition, liquid fuel that is heated and combusted with gaseous fuel is ignited so that it can be heated and combusted at low cost, and the same fuel is used for both liquid fuel and gaseous fuel, thereby reducing equipment costs and operating costs. Can do. Thereby, the molten slag adhering to the slag discharge hole can be effectively removed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional configuration diagram of a gasification furnace in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional configuration view of a slag discharge hole heating burner as viewed from the front.
FIG. 3 is a front view showing an embodiment of the burner outlet and first to third modifications according to the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a supply system that supplies gaseous fuel to a pilot gas nozzle of a slag discharge hole heating burner.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional configuration diagram of a conventional gasification furnace.
[Explanation of symbols]
11 Gasifier
12 reaction chamber
13 Furnace bottom
14 Slag discharge hole
15 Combustion chamber for startup
17 Starter burner
18 Slag discharge hole monitoring device
19 Slag discharge hole heating burner
21 Burner housing
23 Drive mechanism
24 Control unit
25 Pilot gas nozzle
26 Liquid fuel nozzle
27 Oxidant nozzle

Claims (5)

被溶融物を溶融させる反応室と、該反応室の炉底に設けられたスラグ排出孔と、該スラグ排出孔によって該反応室に連通して設けられた起動用燃焼室とを備えたガス化炉であって、
前記起動用燃焼室の壁部にバーナ収容部を設けると共に、非運転時には該バーナ収容部に収容可能とされ、運転時には前記スラグ排出孔付近に移動可能とされるスラグ排出孔加熱バーナが設けられていることを特徴とするガス化炉。Gasification comprising a reaction chamber for melting a material to be melted, a slag discharge hole provided in the furnace bottom of the reaction chamber, and a start-up combustion chamber provided in communication with the reaction chamber by the slag discharge hole A furnace,
A burner accommodating portion is provided in the wall of the start-up combustion chamber, and a slag discharge hole heating burner is provided that can be accommodated in the burner accommodating portion during non-operation and can be moved in the vicinity of the slag discharge hole during operation. A gasification furnace characterized by that. 請求項１に記載のガス化炉において、
前記スラグ排出孔加熱バーナをその軸線方向に向けて直進駆動させる駆動機構と、該スラグ排出孔加熱バーナを任意の位置で停止可能に制御する制御部とを有することを特徴とするガス化炉。In the gasifier according to claim 1,
A gasification furnace comprising: a drive mechanism that drives the slag discharge hole heating burner linearly in the axial direction thereof; and a control unit that controls the slag discharge hole heating burner to be stopped at an arbitrary position. 請求項１または請求項２に記載のガス化炉において、
前記スラグ排出孔加熱バーナをその軸線を中心に回転駆動させる駆動機構と、該スラグ排出孔加熱バーナを任意の角度で停止可能に制御する制御部とを有することを特徴とするガス化炉。In the gasifier according to claim 1 or 2,
A gasification furnace comprising: a drive mechanism that rotationally drives the slag discharge hole heating burner about an axis thereof; and a control unit that controls the slag discharge hole heating burner to be stopped at an arbitrary angle. 被溶融物を溶融させてガス化させるガス化炉に用いられるバーナであって、
着火用の気体燃料を噴出するパイロットガスノズルと、加熱燃焼用の液体燃料を噴出する液体燃料ノズルと、酸化剤を噴出する酸化剤ノズルとを有し、
前記ガス化炉の運転中の圧力状態で、前記パイロットガスノズルから噴射される気体燃料が、前記液体燃料ノズルから噴射される液体燃料を気化させた気体燃料であることを特徴とするバーナ。A burner used in a gasification furnace for melting and gasifying a material to be melted,
A pilot gas nozzle that ejects gaseous fuel for ignition, a liquid fuel nozzle that ejects liquid fuel for heating and combustion, and an oxidizer nozzle that ejects oxidant ,
The burner characterized in that the gaseous fuel injected from the pilot gas nozzle in a pressure state during operation of the gasification furnace is a gaseous fuel obtained by vaporizing the liquid fuel injected from the liquid fuel nozzle . 請求項１から請求項３のいずれかに記載のガス化炉において、
請求項４に記載のバーナを前記スラグ排出孔加熱バーナとして用いることを特徴とするガス化炉。In the gasification furnace in any one of Claims 1-3,
A gasifier using the burner according to claim 4 as the slag discharge hole heating burner.
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