JP5517886B2 - 点火トーチ及び加圧型ガス化炉 - Google Patents

Description

本発明は、加圧型ガス化炉などの火炉に用いられる点火トーチ、並びに、この点火トーチを備えた加圧型ガス化炉に関するものである。

例えば、石炭ガス化炉等のガス化炉の起動用バーナの近傍には、起動用バーナに点火するための点火トーチが設けられている。

下記特許文献１には、石炭ガス化炉に用いられるものではないが、焼却炉やボイラに用いられるパイロットバーナが開示されている。このパイロットバーナは、基端部側に着火部が設けられ、炉内の先端側に保炎部が設けられた構成となっている。

特公昭５９−００９０１４号公報

石炭ガス化炉に用いられる点火トーチは、種々の不具合が発生した場合に点検することが必要になる。しかし、特許文献１に記載されたパイロットバーナを石炭ガス化炉の点火トーチとして用いた場合、ガス化炉内と着火部とが連通しているため、ガス化炉の運転中に着火部側を点検することができない。従って、点火トーチの点検を要する場合、加圧運転中のガス化炉全設備を常圧まで減圧する必要があり時間を要する。また、点検後の再加圧時の各種動力の稼動に大幅なコストとエネルギーを要する。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、火炉内の状態に依存することなく容易に点検することができる点火トーチ及び加圧型ガス化炉を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の点火トーチは、火炉外の一端から燃料と燃焼用空気が送り込まれ、前記火炉内の他端へ火炎が送り出されるように、前記火炉の外側から内側にわたって延在する点火トーチであって、前記火炉外に位置する一端側に着火手段が設けられる、ことを特徴とするものである。

従って、火炉の外側に着火手段を設けることで、火炉内の状態に依存することなく、容易に着火手段の点検を行うことができる。

本発明の点火トーチでは、前記着火手段の燃料流れ方向の下流側に開閉弁が設けられることを特徴としている。

従って、着火手段の燃料流れ方向の下流側に開閉弁が設けられることで、この開閉弁を閉じることにより、火炉内と着火手段側とを分離することができ、その結果、種々の不具合によって点検を要する場合であっても、開閉弁を閉じることにより着火手段側を火炉から分離でき、火炉内の状態に依存することなく、容易に点検することができる。

本発明の点火トーチでは、前記開閉弁は、前記火炉外に位置する一端側に設けられることを特徴としている。

従って、開閉弁が火炉外に設けられることで、外部からこの開閉弁を閉じることで、容易に着火手段側を火炉から分離することができる。

本発明の点火トーチでは、前記火炉内に位置する他端側に保炎部が設けられると共に、該保炎部に助燃燃料を供給する助燃燃料供給装置が設けられることを特徴としている。

従って、他端の保炎部では、保炎部内での火炎の移動速度が遅くなり、火炎が一時的に留まり、主火炎を生じることとなり、その保炎部に助燃燃料が直接投入されるので、高濃度燃料の雰囲気となり、主火炎の保炎を更に安定させることができる。

本発明の点火トーチでは、前記保炎部は、火炎が移動する燃焼通路より大径をなすと共に、前記燃焼通路より小径の通路が形成される保炎板を有し、前記助燃燃料供給装置は、前記保炎板より火炎流れ方向の下流側に助燃燃料を供給することを特徴としている。

従って、燃焼通路を流れる火炎は、保炎板を通過することで渦流が発生し、この渦流に助燃燃料を供給することで、保炎を確実なものとすることができる。

本発明の点火トーチでは、前記助燃燃料供給装置は、火炎の流れ方向に直交すると共に、前記保炎部における径方向の中心に向けて助燃燃料を供給することを特徴としている。

従って、保炎板を通過して発生した渦流を阻害しないように助燃燃料を供給することができ、保炎を確実なものとすることができる。

本発明の点火トーチでは、前記助燃燃料供給装置は、前記保炎部の外周側に径方向に対向して複数設けられることを特徴としている。

従って、複数の助燃燃料が保炎部で衝突することで、助燃燃料がこの保炎部全体に拡散することとなり、適正な保炎状態を維持することができる。

また、本発明の加圧型ガス化炉は、上記点火トーチを備えたことを特徴としている。

従って、火炉外に位置する一端側に着火手段が設けられることで、火炉内が加圧されていても、ガス化炉内を減圧して常圧に戻すことなく、容易に点検することができる。

本発明の点火トーチ及び加圧型ガス化炉によれば、着火手段を火炉外に設けるので、火炉内の状態に依存することなく、容易に着火手段の点検を行うことができる。

図１は、本発明の実施例１に係る石炭ガス化炉容器の縦断面図である。 図２は、実施例１に係る石炭ガス化炉容器の横断面図を表す図１のＡ−Ａ断面図である。 図３は、実施例１の点火トーチを表す概略図である。 図４は、本発明の実施例２に係る点火トーチを表す概略図である。 図５は、実施例２の点火トーチにおける保炎部の断面図を表す図４のＢ−Ｂ断面図である。 図６は、実施例２の点火トーチにおける保炎部での火炎を表す概略図である。

以下に添付図面を参照して、本発明における点火トーチ及び加圧型ガス化炉の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本発明の実施例１に係る石炭ガス化炉容器の縦断面図、図２は、実施例１に係る石炭ガス化炉容器の横断面図を表す図１のＡ−Ａ断面図、図３は、実施例１の点火トーチを表す概略図である。

実施例１において、図１及び図２に示すように、ガス化炉１は、下から順に、軽燃室３、コンバスタ部５及びリダクタ部７を備えている。軽燃室３には、起動用バーナ１２が設けられている。また、図１には示されていないが、起動用バーナ１２の近傍には、点火トーチ１０が設けられている。

コンバスタ部５には、微粉炭バーナ１４及びチャーバーナ１６が設けられている。リダクタ部７には、ガス化バーナ１８が設けられている。軽燃室３では、起動用バーナ１２により投入噴霧された軽油が燃焼し、その発生した燃焼ガスが、上部のコンバスタ部５を加熱する。そして、石炭着火温度以上になったコンバスタ部５では、コンバスタ部５のみに投入されるガス化剤となる空気と石炭が燃焼し高温となり、石炭中の灰は溶けて流れ落ち、コンバスタ部５で燃焼し生成した高温のガスは上昇し、リダクタ部７において、新たに投入された石炭と反応し、効率良く、石炭をガスに転換する構造となっている。

また、点火トーチ１０は、各起動用バーナ１２の近くに配置されていて、点火トーチ１０の火炎により、起動用バーナ１２が着火する。また、起動用バーナ１２は、本実施形態では２つ設けられており、それぞれの起動用バーナ１２が炉内に旋回流を形成するように対向して配置されている。

この点火トーチ１０は、図３に示すように、ガス化炉１外の基端部から順に、燃料と空気が混合される混合室２０と、着火部２２と、開閉弁２４と、燃焼管２６と、保炎部２８とが主要部として設けられている。

混合室２０には、燃料供給口３０と、燃焼用空気供給口３１が設けられている。混合室２０内にて燃料及び燃焼用空気が十分に混合され、燃料流れの下流側に設けられた着火部２２によって着火される。着火部２２としては、グロープラグやイグナイタなどによる着火が好適に用いられる。

混合室２０と着火部２２は、ガス化炉１の外に配置されている。そして、混合室２０と加圧ガス化炉１内にわたって延在する燃焼管２６との間には、開閉弁２４が設けられている。開閉弁２４は、ガス化炉１の外に設けられている。この開閉弁２４によって、着火部２２側とガス化炉１側との間の流体の流れが遮断できるようになっている。燃焼管２６の先端（他端）には、燃焼管２６よりも内径が大きくされた筒内に保炎板２８ａが固定された保炎部２８が設けられている。

また、アシスト燃料（助燃燃料）が流通するアシスト燃料管（助燃燃料供給装置）３２が、炉外から炉内へと挿入され、燃焼管２６の側方を通過して保炎部２８へと延在している。アシスト燃料管３２によって、アシスト燃料が保炎部２８へと供給される。

以上説明した本実施形態にかかる点火トーチ１０は、次のように作動する。

着火前に、先ず、燃焼用空気のみを燃焼用空気供給口３１から供給し、着火部２２を赤熱させる。着火部２２が着火温度まで温度上昇した後、混合室２０内に、燃料供給口３０から燃料がさらに供給され、燃料と燃焼用空気が混合される。このときの空気比（実際の投入空気量／理論的に必要な空気量）は、０．４〜０．７程度とする。

混合されたガスは、着火部２２で着火して火炎を形成する。火炎は、開状態とされた開閉弁２４を通過し、燃焼管２６の中を伝播する。そして、燃焼管２６から保炎部２８に至った火炎は、保炎部２８内で主火炎となり燃焼する。この際に、保炎部２８に対してアシスト燃料管３２からアシスト燃料が供給される。これにより、保炎部２８で成長した主火災が安定して燃焼する。保炎部２８の主火炎が安定した後、保炎部２８から外部へ流出した火炎によって起動用バーナ１２が着火される。

次に、開閉弁２４の使用方法について説明する。

ガス化炉１は、主に、チャーの燃焼ガス化反応を促進するため、炉内は高温条件の他、高圧状態として、恒常的に維持されている。従って、点火トーチ１０を点検する場合、加圧運転中のガス化炉の全設備を常圧まで減圧する時間を要し、点検後の再加圧時の各種動力の稼動に大幅なコストとエネルギーを負担することになる。

このように点火トーチ１０の点検を要する場合、ガス化炉１外に設けられた着火部２２の燃料流れの下流側に設けられた開閉弁２４を用いる。即ち、トーチ点火時や起動バーナ運転中に、点火トーチ１０にトラブルが発生し点検を要する場合には、その状態で開閉弁２４を閉じる。これにより、ガス化炉１内と着火部２２側とが遮断されるので、着火部２２側を大気に解放し、点検作業を実施する。

以下、本実施例の作用及び効果について説明する。ガス化炉１は、主にチャーの燃焼ガス化反応を促進するため、炉内は高温条件の他、高圧状態として、恒常的に維持されている。従って、設備、装置などを点検する場合、加圧運転中のガス化炉全設備を常圧まで減圧する時間を要し、点検後の再加圧時の各種動力の稼動に大幅なコストとエネルギーを負担することになる。しかし、この点火トーチ１０においては、加圧型ガス化炉内と着火手段側とを分離することが可能な開閉弁２４を設けているので、加圧型ガス化炉内を減圧して常圧に戻すことなく、容易に点検することができる。

また、保炎部２８へ接続しているアシスト燃料管３２から助燃燃料が供給されるため、主火災がより安定に燃焼するので、点火トーチ１０を確実に点火させることができる。従って、加圧型ガス化炉内を減圧して常圧に戻して点検する頻度が下がる。

このように実施例１の点火トーチにあっては、ガス化炉１の一端から燃料と燃焼用空気が送り込まれ、このガス化炉１の他端へ火炎が送り出されるように、ガス化炉１の外側から内側にわたって延在して構成し、ガス化炉１外に位置する一端側に着火部２２を設けている。

従って、ガス化炉１の外側に着火部２２を設けることで、ガス化炉１内の状態に依存することなく、容易に着火部２２の点検を行うことができる。

また、実施例１の点火トーチでは、着火部２２の燃料流れ方向の下流側に開閉弁２４を設けている。従って、着火部２２の燃料流れ方向の下流側に開閉弁２４が設けられることで、この開閉弁２４を閉じることにより、ガス化炉１内と着火部２２側とを分離することができ、その結果、種々の不具合によって点検を要する場合であっても、開閉弁２４を閉じることにより着火部２２側をガス化炉１から分離でき、ガス化炉１内の状態に依存することなく、容易に点検することができる。

また、実施例１の点火トーチでは、開閉弁２４をガス化炉１の外に位置する一端側に設けている。従って、開閉弁２４がガス化炉１の外に設けられることで、外部からこの開閉弁24を閉じることで、容易に着火部２２をガス化炉１から分離することができる。

また、実施例１の点火トーチでは、ガス化炉１内に位置する他端側に保炎部２８を設けると共に、この保炎部２８に助燃燃料を供給するアシスト燃料管３２を設けている。従って、他端の保炎部２８では、保炎部２８内での火炎の移動速度が遅くなり、火炎が一時的に留まり、主火炎を生じることとなり、その保炎部２８に助燃燃料が直接投入されるので、高濃度燃料の雰囲気となり、主火炎の保炎を更に安定させることができる。

図４は、本発明の実施例２に係る点火トーチを表す概略図、図５は、実施例２の点火トーチにおける保炎部の断面図を表す図４のＢ−Ｂ断面図、図６は、実施例２の点火トーチにおける保炎部での火炎を表す概略図である。なお、上述した実施例と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

実施例２において、図４及び図５に示すように、点火トーチ４０は、ガス化炉１外の基端部から順に混合室２０と、着火部２２と、開閉弁２４と、燃焼管２６と、保炎部２８とが主要部として設けられている。そして、この点火トーチ４０は、先端部側がガス化炉１の火炉壁に形成された取付穴１ａから挿入され、外周フランジ４０ａが取付穴１ａの周囲に形成された取付フランジ１ｂに複数のボルト４１により固定されている。

燃焼管２６は、先端（他端）に保炎部２８が設けられている。この保炎部２８は、内径が燃焼管２６の内径より大きくされた筒形状をなし、燃焼管２６との連結部から所定距離だけ離れた位置に保炎板２８ａが固定されている。この保炎板２８ａはリング形状をなし、外周部が保炎部２８の内壁面に固定され、中心部に燃焼管２６の内径より小さい通路２８ｂが形成されている。

アシスト燃料管３２は、炉外から外周フランジ４０ａを貫通し、取付穴１ａを通って炉内へと挿入されている。そして、このアシスト燃料管３２は、炉内で２つの分岐管３２ａ，３２ｂに分岐され、この分岐管３２ａ，３２ｂが保炎部２８の外周部へ延在されている。保炎部２８は、保炎板２８ａの装着部から所定距離離れた位置の外周部に２つの噴射ノズル３４ａ，３４ｂが装着されており、アシスト燃料管３２の各分岐管３２ａ，３２ｂがこの噴射ノズル３４ａ，３４ｂに連結されている。

噴射ノズル３４ａ，３４ｂは、保炎部２８の外周部に径方向に対向して設けられており、アシスト燃料管３２を通して送られるアシスト燃料を、火炎の流れ方向に直交すると共に、保炎部２８における径方向の中心に向けて噴射することができる。また、噴射ノズル３４ａ，３４ｂは、流量を調整可能な流量調整弁（オリフィス）３６ａ，３６ｂが設けられている。また、炉外から炉内へと失火センサとしての熱電対３７が挿入されており、先端部が保炎部２８に位置している。

従って、着火前に、燃焼用空気のみを燃焼用空気供給口３１から供給し、着火部２２を赤熱させる。着火部２２が着火温度まで温度上昇した後、混合室２０内に、燃料供給口３０から燃料が供給され、燃料と燃焼用空気が混合される。すると、混合されたガスは、着火部２２で着火して火炎を形成する。

この火炎は、開状態とされた開閉弁２４を通過し、燃焼管２６の中を伝播する。そして、燃焼管２６から保炎部２８に至った火炎は、保炎部２８内で主火炎となり燃焼する。この場合、混合室２０内で形成された混合ガスは、着火と同時に火炎となり、断続的に燃焼管２６の中を伝播して保炎部２８内で送られる。そして、この火炎は、保炎部２８にて、図６に示すように、保炎板２８ａを通過するとき、外側に旋回する渦流を生成する。

そして、アシスト燃料管３２から分岐管３２ａ，３２ｂを通して送られたアシスト燃料が、各噴射ノズル３４ａ，３４ｂにより、保炎部２８の火炎に向けて供給される。このとき、各噴射ノズル３４ａ，３４ｂからのアシスト燃料は、上述した渦流の下流側であって、主火炎の流れ方向に直交すると共に、保炎部２８における径方向の中心に向けて噴射される。また、各噴射ノズル３４ａ，３４ｂからのアシスト燃料同士が、保炎部２８における径方向の中心で衝突する。この場合、流量調整弁３６ａ，３６ｂにより、アシスト燃料流量を調整することで、各噴射ノズル３４ａ，３４ｂが噴射するアシスト燃料量を同じに制御する。これにより、保炎部２８に供給されたアシスト燃料が渦流を阻害することなく適正に拡散し、保炎部２８で成長した主火災が安定して燃焼する。

このように実施例２の点火トーチにあっては、ガス化炉１外に位置する一端側に着火部２２と開閉弁２４を設ける一方、ガス化炉１内に位置する他端側に保炎部２８を設けると共に、この保炎部２８に助燃燃料を供給するアシスト燃料管３２を設けている。

従って、他端の保炎部２８では、保炎部２８内での火炎の移動速度が遅くなり、火炎が一時的に留まり、主火炎を生じることとなり、その保炎部２８に助燃燃料が直接投入されるので、高濃度燃料の雰囲気となり、主火炎の保炎を更に安定させることができる。

また、実施例２の点火トーチでは、保炎部２８は、火炎が移動する燃焼管２６より大径をなすと共に、この燃焼管２６より小径の通路２８ｂが形成される保炎板２８ａを装着し、アシスト燃料管３２が保炎板２８ａより火炎流れ方向の下流側に助燃燃料を供給している。従って、燃焼通路２８ｂを流れる火炎は、外側への渦流を生成し、この渦流にアシスト燃料を供給することで、保炎を確実なものとすることができる。

また、実施例２の点火トーチでは、アシスト燃料管３２は、火炎の流れ方向に直交すると共に、保炎部２８における径方向の中心に向けてアシスト燃料を供給している。従って、保炎板２８ａを通過して発生した渦流を阻害しないようにアシスト燃料を供給することができ、保炎を確実なものとすることができる。

また、実施例２の点火トーチでは、アシスト燃料管３２に連結された各噴射ノズル３４ａ，３４ｂは、保炎部２８の外周側に径方向に対向して設けている。従って、各噴射ノズル３４ａ，３４ｂからのアシスト燃料が保炎部２８で衝突することで、アシスト燃料がこの保炎部２８全体に拡散することとなり、適正な保炎状態を維持することができる。

なお、上述した各実施例では、本発明の点火トーチを加圧型ガス化炉に適用して説明したが、ボイラに適用してもよい。

本発明に係る点火トーチ及び加圧型ガス化炉は、着火手段を火炉外に設けることで、ガス化炉内の状態に依存することなく、容易に点検することができるものであり、いずれの点火トーチや加圧型ガス化炉にも適用することができる。

１ ガス化炉
１０，４０ 点火トーチ
１２ 起動用バーナ
２０ 混合室
２２ 着火部
２４ 開閉弁
２６ 燃焼管
２８ 保炎部
３２ アシスト燃料管（助燃燃料供給装置）

Claims (7)

1. 火炉外の一端から燃料と燃焼用空気が送り込まれ、前記火炉内の他端へ火炎が送り出されるように、前記火炉の外側から内側にわたって延在する点火トーチであって、
   前記火炉外に位置する一端側に着火手段が設けられ、
   前記着火手段の燃料流れ方向の下流側に開閉弁が設けられる、
   ことを特徴とする点火トーチ。
2. 前記開閉弁は、前記火炉外に位置する一端側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の点火トーチ。
3. 前記火炉内に位置する他端側に保炎部が設けられると共に、該保炎部に助燃燃料を供給する助燃燃料供給装置が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の点火トーチ。
4. 前記保炎部は、火炎が移動する燃焼通路より大径をなすと共に、前記燃焼通路より小径の通路が形成される保炎板を有し、前記助燃燃料供給装置は、前記保炎板より火炎流れ方向の下流側に助燃燃料を供給することを特徴とする請求項３に記載の点火トーチ。
5. 前記助燃燃料供給装置は、火炎の流れ方向に直交すると共に、前記保炎部における径方向の中心に向けて助燃燃料を供給することを特徴とする請求項３または４に記載の点火トーチ。
6. 前記助燃燃料供給装置は、前記保炎部の外周側に径方向に対向して複数設けられることを特徴とする請求項３から５のいずれか一つに記載の点火トーチ。
7. 前記請求項１から６のいずれか一つに記載の点火トーチを備えた加圧型ガス化炉。

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