JP5705970B2 - Burner, reactor such as gasifier equipped with the same, and power plant equipped with the same - Google Patents
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Description
本発明は、バーナ、これを備えたガス化炉等の反応炉およびこれを備えた発電プラントに関し、特に、ガス化炉等の反応炉に設置されるバーナに関するものである。 The present invention relates to a burner, a reaction furnace such as a gasification furnace equipped with the burner, and a power plant equipped with the same, and more particularly to a burner installed in a reaction furnace such as a gasification furnace.
発電プラントに備えられているガス化炉等の反応炉は、図2および図4に示すように、圧力容器11と、圧力容器11内に設けられる反応炉本体12とを有しており、圧力容器11と反応炉本体12との間にはアニュラスと呼ばれる空間部13を備えて反応炉10内の高圧状態を維持している。このような反応炉10には、反応炉本体12の側壁に基端部を有し、反応炉本体12の側壁から圧力容器11に向かって延在して圧力容器11を貫通しているバーナ20が設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 4, a reaction furnace such as a gasification furnace provided in a power plant has a
バーナ20は、搬送ガスである窒素等によって微粉炭などの燃料が導かれる燃料管22と、燃料管22の外周を覆っており、燃料管22の外周との間に空気等の酸化剤が酸化剤取り合い用フランジ部23cから導かれる酸化剤管23と、酸化剤管23の外周に設けられているガイド筒24とを備えている。
The
発電プラント(図示せず)運転時には、反応炉本体12および圧力容器11ともに熱伸びを生じる。そのため、温度や材質の違いにより反応炉本体12と圧力容器11との間には熱伸び差が生じる。これにより、図4に示すように、バーナ20が撓んでしまう。
During the operation of a power plant (not shown), both the reactor
図4のようにバーナ20が撓むことによって、酸化剤管23の基端部や炉外側固定部(以下、「固定部」という。)に応力が発生・集中してバーナ20の変形や破損を生じる恐れがある。このようなガイド筒24や酸化剤管23に発生する応力を緩和するために、バーナ20のガイド筒24や酸化剤管23にエキスパンション25など(図2および図4には、ガイド筒24にのみエキスパンション25が設けられていることを示す)を用いて固定部の変形や破損を防止する方法が考えられる。(例えば、特許文献1、2)。
As the
しかし、従来、石炭ガス化複合発電プラントなどのガス化炉等の反応炉システムでは、反応炉10の空間部13に反応炉本体12で生成された生成ガスの一部が導かれる構造となっており、特許文献1に開示されているように、ガイド筒24や酸化剤管23にエキスパンション25を用いた場合には、エキスパンション25が薄肉部材のため生成ガス中の腐食性ガスにより腐食し破口する場合があった。特に、酸化剤管23の場合は、空気等の酸化剤が漏洩することとなり、酸化剤管23にエキスパンション25などの変位吸収部材を用いることは実用的ではなかった。
However, conventionally, in a reaction furnace system such as a gasification furnace such as a coal gasification combined power plant, a part of the generated gas generated in the
このような腐食などの影響を鑑みて、酸化剤管23の固定部に発生する応力を緩和するために、特許文献1に記載のように酸化剤管23の全長を長くして角度変位を小さくすることにより両端の固定部に発生する応力を許容値以下として変形や破損を防止する方法が用いられている。そのため、バーナ20長(図2中のAで示す長さ)は、酸化剤管23に生じる応力に対応した長さ(図2中のバーナ選定長さ)とされている。
In view of the influence of such corrosion and the like, in order to relieve the stress generated in the fixed portion of the
しかしながら、酸化剤管23の固定部に生じる応力に対応した長さにバーナ20長を決定した場合には、バーナ20の重量が増加して、バーナ20を引き抜いてメンテナンスをする際にメンテナンス性が悪くなるという問題が生じ、加えてバーナ20周辺の機器・配管の配置が制限される状況であった。
However, when the length of the
また、図5で示されるように、従来のシールボックス15付近には、スリーブ32内にグランドパッキン31を設けたシール構造としていた。したがって、スリーブ32すなわち反応炉12側と、酸化剤管3とは、グランドパッキン31を介して軸方向への相対移動が許容される構造となっていた(例えば特許文献3、4)。
このため、酸化剤管3が高温の酸化剤が内部を流れることにより熱伸びを起こすと、反応炉12内に酸化剤管3が突出するように伸びてバーナの燃焼位置が大きく変化してしまい、安定した燃焼を行うことができないという問題があった。Further, as shown in FIG. 5, a seal structure in which a
For this reason, when the
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであって、バーナ長さの低減による重量の軽量化およびメンテナンス性、周辺機器配置の向上、並びに、バーナに熱伸びが生じても燃焼位置がほとんど変化せず、安定した燃焼を行うことができるバーナ、これを備えたガス化炉等の反応炉およびこれを備えた発電プラントを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to reduce the weight and maintainability by reducing the burner length, improve the arrangement of peripheral devices, and the combustion position even if thermal expansion occurs in the burner. An object of the present invention is to provide a burner capable of performing stable combustion, a reaction furnace such as a gasification furnace equipped with the burner, and a power plant equipped with the burner.
上記課題を解決するために、本発明のバーナは、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係るバーナによれば、燃料管と、該燃料管と略同心円状であり該燃料管の外周を覆い、該燃料管の側壁との間に酸化剤が導入される酸化剤管と、該酸化剤管の外周を覆う保護筒と、該保護筒および前記酸化剤管のそれぞれに対して、それらの延在方向の少なくとも一部に設けられる変位吸収部材と、を備え、前記燃料管、前記酸化剤管および前記保護筒は、それらの基端部が内側容器と該内側容器を覆う外側容器との間に非酸化性ガスが充満するガス化炉の前記内側容器の側壁に固定されて、該内側容器の側壁から外側に向かって前記外側容器を貫通して延在しており、全長が、前記燃料管に生じる応力に応じて決定され、前記酸化剤管は、該酸化剤管および前記燃料管の先端が前記ガス化炉内に突出する長さが変化しないように、前記内側容器の側壁に対して位置決めされていることを特徴とする。In order to solve the above problems, the burner of the present invention employs the following means.
That is, according to the burner of the present invention, the fuel pipe and the oxidizer pipe that is substantially concentric with the fuel pipe, covers the outer periphery of the fuel pipe, and the oxidizer is introduced between the side walls of the fuel pipe. A protective cylinder that covers an outer periphery of the oxidant pipe, and a displacement absorbing member that is provided in at least part of the extending direction of each of the protective cylinder and the oxidant pipe, and the fuel The tube, the oxidizer tube and the protective cylinder are fixed to the side wall of the inner vessel of the gasification furnace whose non-oxidizing gas is filled between the inner vessel and the outer vessel covering the inner vessel. And extending from the side wall of the inner container toward the outer side through the outer container, the total length is determined according to the stress generated in the fuel pipe, and the oxidant pipe is The length of the tube and the tip of the fuel tube protruding into the gasifier does not change. As, characterized in that it is positioned with respect to the side wall of the inner container.
内側容器と外側容器とを備えるガス化炉の内側容器と外側容器との間に非酸化性ガスを充満させることにより、生成ガスによる腐食の影響を回避することができ、腐食に弱いフレキシブル管などの変位吸収部材を、バーナの酸化剤管にも用いることが可能となるので、ガス化炉の内側容器の側壁に基端部が固定されるバーナの酸化剤管の延在方向の少なくとも一部に変位吸収部材を設けることとした。これにより、内側容器と外側容器との温度や材質の違いによってこれらの間に熱伸び差が生じた際に、バーナが撓んで酸化剤管や燃料管に生じる曲げ応力のうち酸化剤管に生じる曲げ応力を変位吸収部材によって吸収させることができる。酸化剤には、例えば空気が用いられる。
以上により、バーナ長は、燃料管に生じる応力に応じた燃料管の長さによって決めることができる。ここで、バーナを構成する管および保護筒の中で管径が最小の燃料管は、同一の長さ・曲げ量で比較した場合、他管に比べて発生する曲げ応力が小さい。言い換えると、発生応力を同等まで許容する場合、管径が大きい他管よりも短い長さで同一の曲げ量に対応できる。そのため、燃料管よりも大きな管径である酸化剤管に生じる曲げ応力を基にバーナ長を決定していた従来の場合に比べて、バーナ長を短尺化することができる。したがって、バーナ重量の低減およびメンテナンス性の向上を図ることができる。
なお、変位吸収部材としては、曲げ可能なフレキシブル管や酸化剤管の延在方向に伸縮するベローズ等が用いられる。By filling the non-oxidizing gas between the inner and outer containers of the gasification furnace equipped with the inner and outer containers, it is possible to avoid the effects of corrosion due to the product gas, flexible pipes that are vulnerable to corrosion, etc. The displacement absorbing member of the burner can be used also for the oxidant pipe of the burner, so that at least a part of the extending direction of the oxidant pipe of the burner whose base end is fixed to the side wall of the inner vessel of the gasification furnace It was decided to provide a displacement absorbing member. As a result, when a difference in thermal elongation occurs between the inner container and the outer container due to the difference in temperature and material, the burner bends and is generated in the oxidizer pipe out of the bending stress generated in the oxidizer pipe and fuel pipe. Bending stress can be absorbed by the displacement absorbing member. For example, air is used as the oxidizing agent.
As described above, the burner length can be determined by the length of the fuel pipe corresponding to the stress generated in the fuel pipe. Here, the fuel pipe with the smallest pipe diameter among the pipe and the protective cylinder constituting the burner has a smaller bending stress than other pipes when compared with the same length and bending amount. In other words, when the generated stress is allowed to the same extent, the same bending amount can be accommodated with a shorter length than other pipes having a large pipe diameter. Therefore, the burner length can be shortened compared to the conventional case in which the burner length is determined based on the bending stress generated in the oxidizer pipe having a larger diameter than the fuel pipe. Therefore, it is possible to reduce the burner weight and improve the maintainability.
As the displacement absorbing member, a bendable flexible tube, a bellows that expands and contracts in the extending direction of the oxidizer tube, or the like is used.
また、酸化剤管は、酸化剤管の先端が反応炉内に突出する長さが変化しないように、内側容器の側壁に対して位置決めされている。内側の側壁の位置決め部(固定部)と炉外側固定部の間に生じる酸化剤管の軸方向の熱伸びは、前述の変位吸収部材により吸収する。内側の側壁の位置決め部(固定部)から酸化剤管の炉内側先端までの長さは小さいため、この部分の炉内側軸方向の熱伸び量はきわめて小さく、燃焼上無視できるものである。これにより、酸化剤管の熱伸びの影響がなくなり、バーナを所定の位置で安定して燃焼させることができる。 Further, the oxidizer tube is positioned with respect to the side wall of the inner container so that the length at which the tip of the oxidizer tube protrudes into the reaction furnace does not change. The axial thermal expansion of the oxidizer tube generated between the positioning portion (fixed portion) on the inner side wall and the furnace outer fixed portion is absorbed by the above-described displacement absorbing member. Since the length from the positioning part (fixed part) of the inner side wall to the furnace inner tip of the oxidizer tube is small, the amount of thermal elongation in the axial direction inside the furnace at this part is extremely small and can be ignored for combustion. Thereby, the influence of the thermal elongation of the oxidizer tube is eliminated, and the burner can be stably burned at a predetermined position.
さらに、本発明に係るガス化炉等の反応炉によれば、上記に記載のバーナを備えたことを特徴とする。 Furthermore, according to the reaction furnace such as a gasification furnace according to the present invention, the burner described above is provided.
バーナ長を短尺化することが可能なバーナを用いることとした。そのため、ガス化炉等の反応炉に設置されるバーナ周りのスペースの低減やメンテナンス性の向上を図ることができる。 A burner that can shorten the burner length was used. Therefore, it is possible to reduce the space around the burner installed in a reaction furnace such as a gasification furnace and improve the maintainability.
さらに、本発明に係る発電プラントによれば、上記に記載の反応炉を備えたことを特徴とする。 Furthermore, according to the power plant of the present invention, the reactor described above is provided.
バーナ周りのスペースを低減することが可能な反応炉を用いることとした。そのため、発電プラントのスペースの低減やメンテナンス性の向上を図ることができる。 A reactor capable of reducing the space around the burner was used. Therefore, it is possible to reduce the space of the power plant and improve the maintainability.
上述した発明によれば、内側容器と外側容器とを備える反応炉の内側容器と外側容器との間に非酸化性ガスを充満させることにより、生成ガスによる腐食の影響を回避することができ、薄肉部材で腐食により破口しやすいフレキシブル管などの変位吸収部材を、バーナの酸化剤管に用いることが可能となるので、ガス化炉の内側容器の側壁に基端部が固定されるバーナの酸化剤管の延在方向の少なくとも一部に変位吸収部材を設けることとした。これにより、内側容器と外側容器との温度や材質の違いによってこれらの間に熱伸び差が生じた際に酸化剤管が撓んで酸化剤管に生じる曲げ応力を変位吸収部材によって吸収させることができる。また、バーナ長は、燃料管に生じる応力に応じた燃料管の長さにより決まることとした。ここで、バーナを構成する管や保護筒の中で管径が最小の燃料管は、同一の長さ・曲げ量で比較した場合、他管に比べて発生する曲げ応力が小さい。言い換えると、発生応力を同等まで許容する場合、管径が大きい他管よりも短い長さで同一の曲げ量に対応できる。そのため、燃料管よりも大きな管径である酸化剤管に生じる曲げ応力を基にバーナ長を決定していた従来の場合に比べて、バーナ長を短尺化することができる。したがって、バーナ重量の低減およびメンテナンス性の向上を図ることができる。
また、酸化剤管が内側容器の側壁に対して位置決めされており、内側の側壁の位置決め部(固定部)と炉外側固定部の間に生じる酸化剤管の軸方向の熱伸びは、前述の変位吸収部材により吸収する。内側の側壁の位置決め部(固定部)から酸化剤管の炉内側先端までの長さは小さいため、この部分の炉内側軸方向の熱伸び量はきわめて小さく、燃焼上無視できるものである。これにより、酸化剤管の熱伸びの影響がなくなり、バーナを所定の位置で安定して燃焼させることができる。According to the above-described invention, by filling the non-oxidizing gas between the inner vessel and the outer vessel of the reactor equipped with the inner vessel and the outer vessel, it is possible to avoid the influence of corrosion caused by the generated gas, It is possible to use a displacement absorbing member such as a flexible pipe that is easily broken by corrosion with a thin-walled member for the oxidizer pipe of the burner. The displacement absorbing member is provided in at least a part of the extending direction of the oxidizer tube. Thereby, when a difference in thermal elongation occurs between the inner container and the outer container due to a difference in temperature or material, the oxidizer tube is bent and the bending stress generated in the oxidizer tube can be absorbed by the displacement absorbing member. it can. The burner length is determined by the length of the fuel pipe corresponding to the stress generated in the fuel pipe. Here, the fuel pipe with the smallest pipe diameter among the pipes and protective cylinders constituting the burner has a smaller bending stress than other pipes when compared with the same length and bending amount. In other words, when the generated stress is allowed to the same extent, the same bending amount can be accommodated with a shorter length than other pipes having a large pipe diameter. Therefore, the burner length can be shortened compared to the conventional case in which the burner length is determined based on the bending stress generated in the oxidizer pipe having a larger diameter than the fuel pipe. Therefore, it is possible to reduce the burner weight and improve the maintainability.
Further, the oxidizer tube is positioned with respect to the side wall of the inner container, and the axial thermal expansion of the oxidizer tube generated between the positioning portion (fixed portion) of the inner side wall and the outer furnace fixed portion is Absorbed by the displacement absorbing member. Since the length from the positioning part (fixed part) of the inner side wall to the furnace inner tip of the oxidizer tube is small, the amount of thermal elongation in the axial direction inside the furnace at this part is extremely small and can be ignored for combustion. Thereby, the influence of the thermal elongation of the oxidizer tube is eliminated, and the burner can be stably burned at a predetermined position.
図1には、本発明の一実施形態に係る石炭ガス化複合発電プラントの石炭ガス化炉に設けられているバーナの概略構成図が示されている。
炭素含有燃料(例えば石炭等)を燃料とする石炭ガス化複合発電プラント(IGCC;Integrated Coal Gasification Combined Cycle)は、主として、石炭ガス化炉(反応炉)10と、ガスタービン(図示せず)と、排熱回収ボイラ(図示せず)、蒸気タービン(図示せず)とを備えている。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a burner provided in a coal gasification furnace of a combined coal gasification combined power plant according to an embodiment of the present invention.
An integrated coal gasification combined cycle (IGCC) that uses carbon-containing fuel (such as coal) as a fuel mainly comprises a coal gasification furnace (reactor) 10 and a gas turbine (not shown). An exhaust heat recovery boiler (not shown), and a steam turbine (not shown).
石炭ガス化炉10の上流側には、石炭ガス化炉10へと微粉炭を供給する石炭供給設備(図示せず)が設けられている。この石炭供給設備は、原料炭を粉砕して数μm〜数百μmの微粉炭とする粉砕機(図示せず)を備えており、この粉砕機によって粉砕された微粉炭が一定流量ずつ窒素等の搬送ガスとともに石炭ガス化炉10へと搬送される。
A coal supply facility (not shown) for supplying pulverized coal to the
石炭ガス化炉10は、水冷壁である反応炉(内側容器)12と、反応炉12を覆っている圧力容器(外側容器)11と、反応炉12と圧力容器11との間にアニュラスと呼ばれる空間部13とを備えている。空間部13には、例えば窒素ガスといった非酸化性ガスが充満している。
The
このような石炭ガス化炉10の反応炉12の側壁には、側壁に対して直交するようにバーナ1が固定されている。バーナ1は、反応炉12の側壁に開口している反応炉側開口部12aにシールボックス15を介して固定されている。シールボックス15は、例えば、SUSと耐火材とからなり、その略中心部をバーナ1が貫通している。
The burner 1 is fixed to the side wall of the
一端がシールボックス15を介して反応炉12の側壁に固定されているバーナ1は、反応炉12の側壁に対して直交するように延在して、反応炉12の反応炉側開口部12aに対向するように設けられている圧力容器11の圧力容器側開口部11aを貫通している。
The burner 1, one end of which is fixed to the side wall of the
図3に示されるように、酸化剤管3は、反応炉12に対して固定部30によって位置決めされている。固定部30は、スリーブ30aと酸化剤管フランジ部30bを備えている。シールボックス15側に、スリーブ30aの基端部が接合されて固定されている。すなわち、スリーブ30aは、内側容器12側に固定されている。また、外側容器11側(図において右側)の酸化剤管3には、円板形状を有した酸化剤管フランジ部30bが設けられている。スリーブ30aと、酸化剤管フランジ部30bが突き合わされた状態で、接続可能とされている。また、固定部30は、ボルト等の固定具30cによって締結されて固定されている。
また、酸化剤管3には、酸化剤管用エキスパンション7が設けられている。As shown in FIG. 3, the
The
圧力容器側開口部11aは、フランジとなっており、バーナ1をフランジである圧力容器側開口部11aに支持することが可能な支持筒16とボルト(図示せず)によって固定されている。支持筒16の両端部は、フランジ部16a、16bとなっている。
The pressure
バーナ1は、燃料管2と、燃料管2と略同心円状であり燃料管2の外周を覆っている酸化剤管3と、燃料管2および酸化剤管3と略同心円状であり酸化剤3の外周を覆っているガイド筒(保護管)4とを備えている。
The burner 1 is substantially concentric with the
燃料管2は、その内部に窒素等によって搬送された微粉炭等の微粉燃料が導かれるものである。燃料管2は、その一端が図1に示すように、シールボックス15を貫通して反応炉本体12内に延在している。また、燃料管2の他端は、粉砕機からの微粉炭等の燃料を搬送する微粉燃料搬送配管(図示せず)に接続されている。
The
燃料管2は、燃料管2に生じる応力、例えば、シールボックス15を貫通している燃料管2の貫通部(図示せず)や、後述するフランジ部3aを貫通している燃料管2の貫通部(図示せず)に生じる応力に応じてその延在方向の長さ(図1中のバーナ選定長さ)が決定されている。そのため、燃料管2の延在方向の長さは、バーナ1長(全長)と略同等とされている。
The
燃料管2は、その外壁から外側に向かって延在している複数のサポート6を有している。サポート6は、燃料管2の円周方向に放射状、かつ、燃料管2の軸方向の異なる位置に複数設けられている。放射状に延在しているサポート6の延在端は、酸化剤管3の内壁の近傍とされており、酸化剤管3の内壁には固定されていない。このように複数のサポート6を燃料管2の外壁に設けることによって、燃料管2を酸化剤管3の内側から支持している。
The
酸化剤管3は、燃料管2の外周を覆っており、燃料管2よりもその外形寸法が大きいものとされている。酸化剤管3の側壁には、酸化剤導入用フランジ部3cが設けられている。酸化剤管3には、その内壁と燃料管2の外壁との間に酸化剤である例えば空気が、酸化剤導入用フランジ部3cから導入される。
The
酸化剤管3は、その一端が図1に示すように、シールボックス15を貫通して反応炉12内に延在している。また、酸化剤管3のシールボックス15に接続している端部と反対端の近傍には、フランジ部3aが設けられている。さらに、酸化剤管3には、フランジ部3aよりも石炭ガス化炉10側にフランジ部3bが設けられており、後述するガイド筒4に設けられているフランジ部4aと接続可能とされている。
One end of the
酸化剤管3は、支持筒16内および空間部13内に晒されている軸方向の一部(延在方向の少なくとも一部、図1においては2個所)に酸化剤管用エキスパンション(変位吸収部材)7が設けられている。酸化剤管用エキスパンション7は、曲げ及び軸方向の伸縮が可能な管である。
The
ガイド筒4は、燃焼管2および酸化剤管3の外周を覆っており、酸化剤管3よりもその外形寸法が大きいものとされている。ガイド筒4は、その内部に酸化剤管3と燃料管2とを有している。ガイド筒4のフランジ部4aとフランジ部4bとの間の外壁には、ガイド筒4の内壁と酸化剤管3の外壁との間の空間部(図示せず)に非酸化性ガスを導入する非酸化性ガス導入管およびフランジ部4cが設けられている。
このフランジ部4cから導入される非酸化性ガスは、例えば、窒素ガスなどである。また、ガイド筒4は、一端をシールボックス15に、他端をフランジ4bに支持されている。The guide tube 4 covers the outer periphery of the
The non-oxidizing gas introduced from the flange portion 4c is, for example, nitrogen gas. The guide tube 4 is supported at one end by a
ガイド筒4は、シールボックス15に固定されている一端と反対端に、前述した酸化剤管3に設けられているフランジ部3bに接続されるフランジ部4aが設けられている。また、ガイド筒4には、フランジ部4aよりも石炭ガス化炉10側にフランジ部4bが設けられており、支持筒16のフランジ部16bと接続可能とされている。
The guide cylinder 4 is provided with a
ガイド筒4は、空間部13と酸化剤管3周辺の空間とを遮断し、ごくまれに一部流入してくる場合がある生成ガスやチャー等から酸化剤管3を保護する役目を持つ。ガイド筒4の内側と酸化剤管3の外側との間の空間には、非酸化性ガス導入管およびフランジ部4cより非酸化性ガス(たとえば窒素)が供給され、窒素雰囲気に保たれるようになっている。
The guide tube 4 serves to protect the
ガイド筒4は、支持筒16内および空間部13内に晒されている軸方向の一部(図1においては2個所)にガイド筒用エキスパンション5が設けられている。ガイド筒用エキスパンション5は、酸化剤管用エキスパンション7と同様に曲げ及び軸方向の伸縮が可能な管である。
The guide cylinder 4 is provided with
次に、発電プラントが運転することによるバーナ1に付加される応力の様子について図1を用いて説明する。
発電プラント(図示せず)が運転することによって、石炭ガス化炉(反応炉)10の反応炉本体12および圧力容器11に熱伸びが生じる。反応炉本体12と圧力容器11とに生じる熱伸びによって、反応炉本体12と圧力容器11との材質や温度の違いにより差(熱伸び差)が生じる。そのため、圧力容器11の外側から反応炉本体12内へと挿入されているバーナ1は、例えば、シールボックス15を介して反応炉本体12に固定されている側(以下、「基端部」という。)が運転開始とともに下方へと変位する。Next, the state of stress applied to the burner 1 due to the operation of the power plant will be described with reference to FIG.
By operating a power plant (not shown), thermal elongation occurs in the reactor
しかし、ガイド筒4に設けられているガイド筒用エキスパンション5に加えて、酸化剤管3にも酸化剤管用エキスパンション7が設けられているためバーナ1の基端部が下方に変位しようとした際には、酸化剤管用エキスパンション7が下方に撓むこととなる。これにより、酸化剤管3の基端部、酸化剤管3のフランジ部3bと酸化剤管3の固定部に生じる曲げ応力を緩和することができる。
However, in addition to the
このように酸化剤管3に生じる曲げ応力が酸化剤管用エキスパンション7によって緩和されるが、バーナ1が下方に変位することによって燃料管2に曲げ応力が発生することとなる。ここで、燃料管2は、バーナ1を構成している酸化剤管3やガイド筒4よりも管径が小さく、同一の長さ・曲げ量で比較した場合、他管に比べて発生する曲げ応力が小さい。言い換えると、発生応力を同等まで許容する場合、管径が大きい他管よりも短い長さで同一の曲げ量に対応できる。そのため、燃料管2に発生する曲げ応力に応じて決まる燃料管2のバーナ選定長さに応じて、バーナ1長(図1中のAで示す長さ)を決定することができ、酸化剤管3で選定した場合よりバーナ長を短くすることができる。
In this way, the bending stress generated in the
なお、石炭ガス化炉(反応炉)10の空間部13には、非酸化性ガス導入管4cより導入される非酸化性ガスで満たされているため、反応炉本体12内より一部流入してくる腐食性を有する生成ガスの進入を防いでいる。そのため、腐食性を有する生成ガスにより酸化剤管3および酸化剤管用エキスパンション7が腐食される恐れがない。
Note that the
図3に示されるように、酸化剤管3は、反応炉本体12に対して固定部30によって位置決めされている。この位置決めは、酸化剤管3および燃料管2のバーナ先端部3dが反応炉内に突出する長さが変化しないように位置決めされており、内側の側壁の位置決め部30(固定部)と炉外側固定部の間に生じる酸化剤管3の軸方向の熱伸びは、前述の酸化剤管用エキスパンション7により吸収する。内側の側壁の位置決め部30(固定部)から酸化剤管
3の炉内側先端までの長さは小さいため、この部分の炉内側軸方向の熱伸び量はきわめて小さく、燃焼上無視できるものである。As shown in FIG. 3, the
以上の通り、本実施形態に係るバーナ1、これを備えている石炭ガス化炉(反応炉)10およびこれを備えている発電プラントによれば、以下の作用効果を奏する。
反応炉本体(内側容器)12と圧力容器(外側容器)11とを備えている石炭ガス化炉(反応炉)10の、反応炉本体12と圧力容器11との間である空間部13には、非酸化性ガスである窒素ガスが充満しており、石炭ガス化炉(反応炉)10の反応炉本体12の側壁に基端部が固定されているバーナ1の酸化剤管3の延在方向の一部(少なくとも一部)には、酸化剤管用エキスパンション(変位吸収部材)7を設けることとした。これにより、反応炉本体12と圧力容器11との温度や材質の違いによってこれらの間に熱伸び差が生じた際にバーナ1が撓んで酸化剤管3や燃料管2に生じる曲げ応力のうち酸化剤管3に生じる曲げ応力を、酸化剤管用エキスパンション7によって吸収させることができる。また、バーナ1は、燃料管2に生じる曲げ応力に応じて決定される燃料管2のバーナ選定長さによってバーナ1長(図1中のAで示す長さ)が決まることとした。ここで、バーナ1を構成している燃料管2、酸化剤管3やガイド筒(保護管)4の中で管径が最小の燃料管2は、発生する曲げ応力が小さい。そのため、燃料管2よりも大きな管径である酸化剤管3に生じる曲げ応力を基にバーナ1長を決定していた従来の場合に比べて、バーナ1長を短尺化することができる。したがって、バーナ1重量の低減およびメンテナンス性の向上を図ることができる。As described above, according to the burner 1 according to the present embodiment, the coal gasification furnace (reaction furnace) 10 including the burner 1, and the power plant including the burner 1, the following operational effects are achieved.
In a coal gasification furnace (reaction furnace) 10 including a reaction furnace main body (inner container) 12 and a pressure container (outer container) 11, a
全長を短尺化することが可能なバーナ1を用いることとした。そのため、石炭ガス化炉(反応炉)10に設置されるバーナ1周りのスペースを低減することができる。 The burner 1 capable of shortening the overall length was used. Therefore, the space around the burner 1 installed in the coal gasification furnace (reaction furnace) 10 can be reduced.
バーナ1周りのスペースを低減することが可能な石炭ガス化炉(反応炉)10を用いることとした。そのため、発電プラントのスペースの低減を図ることができる。 The coal gasification furnace (reaction furnace) 10 capable of reducing the space around the burner 1 was used. Therefore, the space of the power plant can be reduced.
酸化剤管3が、内側の側壁の位置決め部30によって固定され、内側の側壁の位置決め部30(固定部)と炉外側固定部の間に生じる酸化剤管3の軸方向の熱伸びは、酸化剤管3に設置している酸化剤管用エキスパンション7により吸収する。内側の側壁の位置決め部30(固定部)から酸化剤管3の炉内側先端までの長さは小さいため、この部分の炉内側軸方向の熱伸び量はきわめて小さく、燃焼上無視できるものである。これにより、酸化剤管3のバーナ先端部3dが大きく熱伸びして位置変化することを抑制する。これにより、バーナの先端部3dが所定の位置からほとんど変化しないため、安定したバーナの燃焼を行うことができる。また、酸化剤管3には酸化剤管用エキスパンション7を設けている。これにより、固定部30から外側容器11側の酸化剤管3の熱伸びを、酸化剤管用エキスパンション7によって吸収することができる。
The
なお、本実施形態では、変位吸収部材として酸化剤管用エキスパンション7およびガイド筒用エキスパンション5を設けるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、酸化剤管3およびガイド筒4の延在方向に伸縮可能なベローズ等のエキスパンションであっても良い。
また、燃料管2内に導入される微粉炭等の微粉燃料は、例えば、チャー、油、ガス等であっても良い。In the present embodiment, the
The pulverized fuel such as pulverized coal introduced into the
1 バーナ
2 燃料管
3 酸化剤管
3d バーナ先端部
4 ガイド筒(保護筒)
4c 不活性ガス導入管およびフランジ
7 酸化剤管用エキスパンション(変位吸収部材)
10 石炭ガス化炉(反応炉)
11 圧力容器(外側容器)
12 反応炉本体(内側容器)
13 空間(アニュラス)部
A バーナ長(全長)1
4c Inert gas introduction pipe and
10 Coal gasifier (reactor)
11 Pressure vessel (outer vessel)
12 Reactor body (inner vessel)
13 Space (Annulus) A Burner length (full length)
Claims (5)
前記燃料管の外周を覆い、前記燃料管の外面との間に酸化剤が導入される酸化剤管と、
前記酸化剤管の延在方向の少なくとも一部に設けられる変位吸収部材と、
前記酸化剤管の外周を覆う保護筒と、
前記保護筒の延在方向の少なくとも一部に設けられる第2の変位吸収部材と、
を備え、
前記酸化剤管は、内側容器の側壁に設けられたシールボックスに固定されて、前記内側容器の側壁から外側に向かって外側容器を貫通して延在しており、
前記燃料管と前記酸化剤管とからなる反応炉用バーナであって、
前記反応炉用バーナの全長が、前記燃料管に生じる応力に応じて決定され、
前記酸化剤管は、先端が反応炉内に突出する長さを抑制するように、前記内側容器の側壁に対して位置決めされており、前記内側容器の側壁の位置決め部と炉外側固定部の間に生じる前記酸化剤管の軸方向の熱伸びは、前記酸化剤管に設置された前記変位吸収部材により吸収することを特徴とする反応炉用バーナ。 A fuel pipe,
An oxidant pipe that covers the outer periphery of the fuel pipe and into which an oxidant is introduced between the outer surface of the fuel pipe;
A displacement absorbing member provided in at least a part of the extending direction of the oxidizer tube;
A protective cylinder covering the outer periphery of the oxidizer tube;
A second displacement absorbing member provided in at least part of the extending direction of the protective cylinder;
With
The oxidizer tube is fixed to a seal box provided on the side wall of the inner container and extends from the side wall of the inner container to the outside through the outer container,
A burner for a reactor comprising the fuel pipe and the oxidizer pipe,
The overall length of the reactor burner is determined according to the stress generated in the fuel pipe,
The oxidizer tube is positioned with respect to the side wall of the inner vessel so as to suppress the length of the tip protruding into the reaction furnace, and between the positioning portion of the side wall of the inner vessel and the outer furnace fixing portion. The reactor thermal burner is characterized in that the axial thermal elongation of the oxidant tube generated in the reactor is absorbed by the displacement absorbing member installed in the oxidant tube.
Reactor burner according to claim 1 between the outer side vessel and the inner side vessel is space gas is small with corrosive.
前記燃料管の外周を覆い、前記燃料管の外面との間に酸化剤が導入される酸化剤管と、
前記酸化剤管の延在方向の少なくとも一部に設けられる変位吸収部材と、
前記酸化剤管の外周を覆う保護筒と、
前記保護筒の延在方向の少なくとも一部に設けられる第2の変位吸収部材と、を備え、
前記酸化剤管は、基端部が反応炉の内側容器の側壁に設けられたシールボックスに固定される反応炉用バーナの固定方法であって、
前記反応炉用バーナの全長が、前記燃料管に生じる応力に応じて決定され、
前記酸化剤管は、先端が前記反応炉内に突出する長さを抑制するように、前記内側容器の側壁に対して位置決めされており、前記内側容器の側壁の位置決め部と炉外側固定部の間に生じる前記酸化剤管の軸方向の熱伸びは、前記酸化剤管に設置された前記変位吸収部材により吸収することを特徴とする反応炉用バーナの固定方法。 The fuel pipe;
An oxidant pipe that covers the outer periphery of the fuel pipe and into which an oxidant is introduced between the outer surface of the fuel pipe;
A displacement absorbing member provided in at least a part of the extending direction of the oxidizer tube;
A protective cylinder covering the outer periphery of the oxidizer tube;
A second displacement absorbing member provided in at least a part of the extending direction of the protective cylinder ,
The oxidizer tube is a method for fixing a reactor burner in which a base end portion is fixed to a seal box provided on a side wall of an inner vessel of the reactor,
The overall length of the reactor burner is determined according to the stress generated in the fuel pipe,
The oxidant tube so as to suppress the length of the tip protrudes into the reaction furnace, the is positioned to the side wall of the inner container, the side walls of the position-decided Me portion and the furnace outer fixed of the inner container A method of fixing a burner for a reactor, wherein the axial thermal expansion of the oxidant tube generated between the parts is absorbed by the displacement absorbing member installed in the oxidant tube.
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