JPH01501563A

JPH01501563A - 外部高温燃料インゼクタ付きスラグ式燃焼装置

Info

Publication number: JPH01501563A
Application number: JP61505860A
Authority: JP
Inventors: シェパード　ダグラス　ブルース; ソルベス　アルバート; ロイ　ガブリエル　デルヴィス
Original assignee: ティアールダブリュー　インコーポレーテッド
Priority date: 1984-11-13
Filing date: 1986-10-27
Publication date: 1989-06-01
Anticipated expiration: 2009-01-05
Also published as: ES548810A0; EP0288463A1; IL76755A; EP0288463B1; DK353888A; WO1988003248A1; BR8607237A; DE3650270D1; KR950012566B1; IN166346B; CA1233369A; IL76755A0; US4660478A; DK353888D0; DE3650270T2; EP0288463A4; JPH061121B2; KR890700211A; NZ213847A; ES8707598A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】スラグ式燃焼装置又里象ｌ東液体または気体であるキャリヤ流体で導入される石炭のような微粒庚寅材料の燃焼のための進歩したスラグ式燃焼装置においては、点火ができるだけ速く行なわれること、及び火炎前面が燃料導入点にまたはこれに近く保持されることが重要である。さもないと、点火が遅延し、そして、スラグ式燃焼器における滞留時間が数百ミリ秒のオーダとなるので、燃焼不安定性が生ずる機会が多（なり、及び／又は燃料粒子の炭素成分が燃焼の気体状生成物に変換される前に燃料粒子が燃焼室から出てゆく可能性がある。

また、火炎前面が注入点から余りに違いと、火炎は不安定となり易い。

本明細書に記載するスラグ式燃焼装置においては、ノズル組立体が燃焼室内に突出している。活発な燃焼が、ノズル、即ち噴霧器またはビントルのオリフィスにおいて、またはその近くで生ずる。ｌｋ粉炭の凝集及び／又は部分的浸炭が生じてノズル組立体の詰りか生ずるのを避けるために、インゼクタ組立体は、通例、流体冷却される。インゼクタを流体冷却すると、その耐久度及び信頼度が増す、しかし、かかる冷却はまた、インゼクタを取り巻いている酸化剤、燃料及び燃焼生成物の混合物を冷却する傾向がある。これは燃焼に悪影響を与える。この問題は、大量の水が燃焼器に注入されて気化を必要とする石炭・水スラリの使用において悪化するのであるが、微粒石炭をキャリヤ気体によって流動化して導入する場合にも重大である。

この種の高出力密度燃焼装置においては、燃料インゼクタを、１９１′ＩＩ′１ φｖ／ｌｈＧ　Ｊ　Ｑ’？１すｒｌ、ｓ＋−’）Ｉ’ｌ＾ｎΦＷ　／Ｔｈｌ　１１０　Ｑｒ）程度の温度にある酸化体、燃料及び燃焼生成物の混合物に没入させる。しかも、インゼクタ自体は、格別の凝集、浸炭またはインゼクタ通路の詰まりなしに燃料が該通路を通って流れるために十分に低い温度で作動することが必要である。同時に、良好な火炎安定性及び一定の低Ｎｏヨ燃焼のために、注入組立体に隣接する燃焼混合物はほぼ一様の作動温度に保持されるべきである。従って、本発明の主目的は、インゼクタを比較的低い温度に保持し、且つ同時に、インゼクタが回りの空間における燃焼を太き（妨げたり遅延させたりすることのないようにすることである。

本発明は、回りの燃料及び気体の混合物からインゼクタへの熱エネルギーの移動を最小限にする障壁を設けることにより、前述の目的を満足させる０本発明は、インゼクタが隣接の気体を冷却させるのを防止し、また、インゼクタを、熱の流れを害する可能性のないように保護する。

１皿立監！長く伸びた燃焼領域内の微粒炭質材料の燃焼のための過程に対する改良が提供される。前記燃焼領域は端部壁を有し、これから燃料注入組立体が、回転可能に軸方向に流れる加熱された酸化体流野内に延びている。燃焼すると、燃料の通例は固体状の不焼性成分からの溶融スラグの形成が生ずる。前記溶融スラグは燃焼室の内面に沿って流れる。そして、ノズルの外面が比較的低い温度であると、これに至近する燃焼が妨げられ、及び遅延させられる。

本発明の改良は、外部のスリーブ状部材を有するインゼクタ組立体を提供することを含んでおり、前記部材は固化したスラグ及び溶融したスラグの層を保持し、これにより、絶縁され、回りの気体の冷却を避ける。このスリーブは溶融流れ状のスラグを保持し、スラグは前記スリーブから流界内に流れ、前記スリーブの回りに加熱された領域を提供し、前記スリーブ及び囲まれたインゼクタに至近して微粒燃料の安定な燃焼を保持する。ノズル組立体は、該組立体内の縦の流体の流れによって冷却される。

好ましくは、インゼクタ組立体のスラグ保持部はスリーブ状部材であり、該部材は、前記ノズルの本体と係合するための第１の内面及び第１の外面を提供する第１の細長い導管、第２の内面及び前記第１の外面から環状に間隔をおく第２の外面を提供する第２の細長い導管を具備している。端部壁が前記第１の細長い導管及び第２の細長い導管を連結している。これは、前記第１及び第２の導管の間に環状の流体流れ溝を提供する。前記端部壁は、前記ノズルの注入オリフィスまたはスロットに隣接して配置されるようになっている。壁が前記環状の流体流れ溝を流体取入れ導管及び流体取出し導管に分割している。リブまたはピンが前記第２の外面から外方へ突出し、該外面上のスラグと係合してこれを保持し、固化済みスラグの自己回復層を形成し、該自己回復層は、溶融スラグが該固化済みスラグの外面上を連続的に流れるように十分の絶縁性を提供する。この溶融スラグは、回りの燃料及び気体の混合物とほぼ同じ高い温度に保持される。従って、これは、ノズル組立体及びその燃料注入端部に至近する燃焼を容品にする。

Ｎ皿！！！星■豆第１図は排出消費炉に対するスラグ式燃焼装置の斜視図、第２図は第１図のスラグ式燃焼装置の予燃焼器を示す図、第３図は、本発明が有利に用いられる主燃焼室を、溶融スラグを補集し及び気体状生成物を最終使用機器へ導くための付属の装置とともに示す図、第４図は本発明にかかる外部的に高温のインゼクタ組立体の好ましい実施例を詳細に示す図、第５図及び第５Ａ図は他の実施例を示す図である。

詳亙呈脱ユ本発明は、液体でもまたは気体でもよいキャリヤ気体によって搬送される固体粒子の濃密相流体化流れの形で燃焼装置へ送られる微粒炭質材料を効率的に燃焼させるためのコンパクトな装置に関し、この燃料の不燃性成分は、溶融スラグの形で、可及的最高のレベルまで除去される。この装置に対する基礎的なものは、点火が生じて燃焼が流体動的流昇内で継続するという条件の下で微粒炭質材料を予熱済み酸化体、−１には空気と結合させるということを協同して可能ならしめる方法及び装置の使用によって実現される改良である。

以下に説明するように、本発明の改良は、炭質材料の大半を注入するのに用いられるインゼクタ組立体を外部的に絶縁する固化スラグ及び半溶融スラグの相隣る層を保持する装置にある。これにより、燃料インゼクタに至近して信転性ある一定の燃焼が安定化及び増強される。

Ａ、スーグエ燃　壮先ず第１図、第２図及び第３図について説明すると、スラグ式燃焼装置ｌＯは、予燃焼室１２、主燃焼室１４、及びスラグ捕集装置１８が付属している排出室１６を備えている。第１図に示すように、燃焼させるべき微粒炭質燃料の大半は、リザーバ２０から路線２２によって主燃焼室１４に供給される０通例、全供給量の約１０％から約２５％まである残部は、ノズル装置２４によって予燃焼室へ供給される。

第１図はこの装置の一般的な斜視的配置を示すものであるが、いくつかのサブシステムに対する好ましい構造を第２図及び第３図について詳細に説明する。

予燃焼器即ち予燃焼室１２は、通例は空気である酸化体を調整して主反応室即ち主燃焼室１４に送り、液室において、この主給送量の微粒炭質材料が準化学量論的のスラグ形成状態の下で燃焼される。

本明細書において用いる用語「微粒炭質材料」により、気体または液体キャリヤ内に分散された燃料源として提供することのできる炭素含有物質を意味する０代表的な炭質材料としては、とりわけ、石炭、木炭、固体廃棄物回収作業の有機残留物、気体または液体中に分散可能なタール質油等がある。必要なことは、主燃焼室内で燃焼させられるべき炭質材料が、該室内で、キャリヤ気体または液体中の個別的粒子として分散し易いということである。

炭質材料が提供される最も典型的な形式は石炭であり、本発明にの燃焼について詳細に説明する。

本明細書において用いる用語「酸化体」により、酸素の気体的供給源、好ましくは空気または酸素濃厚化空気を意味する。

酸化体の予調整は理想的には円筒状のコンパクトな予燃焼室内で行なわれ、液室に第１段の酸化体を供給する。この第１段の酸化体を燃焼空気入口２６に送って微粒炭質材料の小部分と結合させ、これにより、燃焼生成物と混合した酸化体の予熱済みの流れを主燃焼室１４に提供する。単位時間当りの燃焼させるべき総計燃料のうち、約ｌＯ％ないし２５％が予燃焼室１２へ送られる。

予燃焼器１２の好ましい実施例が、本願と同時に出願され本願の譲受人に譲渡された（現在は放棄されている）同時係属特許出願第６７０．４１７号に詳細に記載されている。

予燃焼室１２内の加熱された酸化体及び発生した反応生成物は出口３０を通り、好ましくは円筒状の主燃焼器１４内に接続方向に流入する。矩形状の出口は約２．５対１の長さ対高さの比を有す。

矩形状の出口３０の中心は、好ましくは、前端部３４がら測って室１４の長さの約１／３ないし１／２の距離の点にある。かかる位置においては、予燃焼器からの酸化体及び反応生成物は、円筒状の主反応器１４内の流昇の渦巻き運動を生じさせるだけでなく、更に、第３図に示すように、予燃焼器装置から流れ出る酸化体及び反応生成物は２つのほぼ等しい二次的流れに分かれ、一方の流れは主燃焼器１４の前端部３４へ向かって壁に沿ってらせん状に渦巻き、他方の流れは穴あきパンフル３６へ向かって前記主燃焼器の壁に沿ってほぼらせん状に移動する。

前端部の流れは前記前端部において内方へ向けられ、そして主燃焼器の穴あきパンフル３６へ向かって軸方向に流れ、その間、燃焼インゼクタ４゜の回りでらせん状に渦巻く、主燃焼器の穴あきパンフル３６は、好ましくは、水冷式パンフル板であり、該パンフル板は、前記主燃焼器の中心線と垂直に配置され、はぼ中心に配置された穴３８を有しており、液穴の直径は前記主燃焼室の直径の少なくとも約５０％である。

炭質燃料の残部である大半部はインゼクタ組立体４０を通って前端部３４において主燃焼器１４内に導入される。前記インゼクタ組立体は、好ましくは、主燃焼器１４の中心線に沿って配置されている。従って、インゼクタ４０は、流体で運ばれる燃料を、主燃焼器の中心線に対する約４５度から約９０度までの正味の角度で、はぼ渦巻く気体流野内に円錐状流れパターンで導入せしめる。ノズル即ちインゼクタ４０は、主燃焼器１４内に、前端部３４から、予燃焼器の出口３０の前＃ｉ緑の上流の点まで突出している０本発明においては、この燃料インゼクタ４ｏは、高温の外するように設計及び構成されており、これにより、燃料注入点に至近して迅速な点火及び安定な燃焼を確実にするようになっている。

主燃焼体１４の前端部３４へ向かって流れる予燃焼酸化体及び予燃焼生成物の部分が、初期点火、及び約０．４から約０．５までの全体的前端部化学量論をもつ燃料豊富な領域を提供する。気体状の予燃焼生成物は溶融スラグの小滴を運び、該小滴は燃焼室１４の前端部の内面上に集まって半溶融の絶縁性の層を形成する。第３図に示すように、渦巻き流野及び円錐状注入パターンは、微粒炭質燃料を主燃焼器の壁へ向かってほぼ外向き通路内で移動させる。可燃性物質の大半部は、加熱された酸化体流野を通る飛翔において消費され、エネルギーを反応熱の形で消費し、その結果生じた反応生成物及び局部的に残っている残留酸化体を更に加熱する。自由に飛翔している固体状の炭質粒子も出口バフフル３６へ向かう軸方向運動を与えられ、かかる軸方向運動は前端部酸化体の軸方向戻り流れによって与えられる０作動においては、燃料に含まれている本質的に全ての炭素が飛翔中に消費される。未消費の炭素があると、これは可燃性木炭として室１４の壁に達し、壁４２上で消費され続ける。前記の渦巻き流野は、溶融した非可燃物質を主燃焼器の壁へ遠心的に運ぶ。

詳述すると、燃焼過程は固体の急速加熱を通じて生ずる。これは、固体の可燃部からの揮発性反応生成物の気化を生じさせ、総可燃性材料の約５０％から約８０％までを抽出する。残りの固体は本質的に固体木炭として燃焼される。追い出された揮発性物質は気体として燃焼及び反応する。

主燃焼器の前端部において生じた燃焼豊富な気体は、一般に、主燃焼器の出口バフフル３６へ向かって流れ、この間、渦巻き運動が保持される。典型的な大半部の平均の軸方向流速度は約８０ｆｐｓ　（約２４．４ｍ／ｓ）から約１００ｆｐｓ（約３０．５ｍ／ｓ）である、従って、例えば、５フイート（約１．５２ｍ）長の燃焼室内では、典型的な粒子は約４０ないし８０り秒（ｍｓｅｃ）の走行時間中にこの室の長さを横断し、注入された燃料のほぼ全ての炭素含量が、数百ミリ秒（ｍｓｅｃ）以下の走行時間中に、そして、燃焼の気体状生成物が穴あきパンフル３６を通って室から逸出する前に、炭素の酸化物に変換される。内部的の流れ、混合及び反応は、主燃焼室１４内で、主燃焼器１４の中心線に沿う強い二次再循環流れによって更に増強され、この流れはパンフルの穴３８の中心から主燃焼器１４の前端部３４へ向かって流動する。この二次的流れは、予燃焼器排出流速度、及び中央の穴３８の直径選定によって制御される。好ましくは、予燃焼器排出速度は約３３０ｆｐｓ（約９２．４ｍ／ｇ）であり、約０．５の好ましいバッフル開口直径対主室直径の比が理想的な二次再循環流を生じさせて主燃焼器１４内の点火及び全体的燃焼の制御を増強する。

渦巻き流体流れは、その接線方向速度が主反応器１４の壁から内方への方向に増大し、この増大は、出口バフフル３６のほぼ半径に達するまでｗａ続するという状態になっている。出口バフフル３６のほぼ半径から内方へ、接線方向速度は、主燃焼器の中心線におけるほぼゼロの値まで減少する。半径方向に増大する接線速度は、主燃焼器の壁から内方へ進むにつれて、パンフル穴半径にほぼ達する点まで半径の減少と反比例的に変化する。この点から主反応器の中心線まで内方へ、接線速度はゼロまで低下する。この半径方向流界は、軸方向流界と協同して、注入された固体粒子をその初期の消費期間中に半径方向に加速することを可能ならしめ、且つ同時に、大きさ１０ミクロンまたはそれ以下の燃焼済み粒子を、主燃焼器１４の壁に沿つて被着しているスラグ内に機械的に捕捉するこ止を可能ならしめる。

インゼクタノズル４０は、好ましくは、その周縁部が十分に高温となり、溶融スラグがその外面に沿って分散燃料の注入点へ向かって流れることを可能ならしめるように設計されている。スラグは、分散燃料注入点に達する前の点において剥離し、そして、前端部で発生した燃料豊富気体の強い放射及び点火の小点状中心を提供し、これにより、注入から点火までの時間損失が最少になる。

前述したように、主燃焼器の化学量論は、約０．７から約０．９まで、好ましくは約０．７から約０．８までとなるように選定されている。この装置を、室１４の平均化学量論をこれら範囲内に保持するように規制すると、燃料豊富気体は十分に高温となってスラグ軟化温度よりも十分に上の温度で溶融スラグを作り、従ってスラグは主燃焼器１４の室に沿って自由に流れる。しかし、この温度は、大量の気化スラグ損失が生ずるほどには高くない。

第３図に示すように、出口バフフル３６を含む主燃焼器１４の閉込め壁は、好ましくは、水冷式の管と膜との構造で形成されている。この管と膜との構造には、更に、スラグ保持用スタンド（図示せず）が設けられている。前記閉込め壁は、当初、耐火材料でライニングされる。この耐火材料は、この装置が準安定状態の下で長期にわたって作動するにつれて、固化するスラグによって侵食されて置き換えられるようになる０作動においては、溶融スラグがその下に横たわる固化スラグ層に被着し、過剰のスラグはこの凝固スラグ層の上を流れる。この凝固・溶融スラグ層は前記の管と膜との壁構造に対する大きな熱的及び化学的保護を提供する。一旦構成されると、前記のスラグ層は、長期の作動中、保護壁を保持する。

この内部的の主燃焼器スラグ流れパターンは、渦巻き状の軸方向流れ気体の空気力学的剪断力及び重力によって生ずる。主燃焼器を水平面に対して約１５°傾斜させることにより、十分なスラグ流れが主燃焼器１４内に生じて出口バフフル３６内のキーホール状開口部４６を通り、スラグ捕集器即ち装置１８へ流れる。

通例は１．５対１または２対ｌの主燃焼器の長さ対直径の比、及び０．５対１．０のパンフル直径対主反応器直径の比を提供し、そして、本明細書に説明するように２００メツシ工石炭の本質的に完全な自由飛翔燃焼を行なうと、未燃焼炭素の損失は事実上なくなる。また、優れた壁スラグ層の流れ及び熱伝達の保護が得られる。

燃料豊富化学量論は反応化学作用を含んでおり、燃料豊富気体内の亜酸化窒素生成を最少限にする。

スラグ回収室即ち排出室１６及びスラグ除去用サブシステム即ち捕集装置１８の詳細な構造は、前掲の、現在は放棄されている同時係属特許出願第６７０．４１７号に記載されており、その内容を本明細書において参照として説明する。

次に、第４図及び第５図について説明すると、ノズル組立体４０は、水のような液体中の粒状石炭のようなスラリの噴霧に特に好適する噴霧器型石炭インゼクタ５４、または例えば、パージ（９ｕｒｇｅ）等に対する米国特許第４．２１７．１３２号公報に記載されてい　゛るピントル型インゼクタ５６を用いている。前記米国特許の内容は、本明細書において参照として説明する。

Ｕス１−ブ　インゼク　亀大気圧燃焼用のため、又は高圧電磁流体力学用のために用いられるスラグ式燃焼器の作動の動力学に対する本質的なことは、酸化体及び予熱済み予燃焼生成物の高速渦巻き流れの状態における炭質材料の粒子の注入及び急速燃焼である０次に第４図、第５図及び第５Ａ図について説明すると、噴霧器５４は、通例、石炭・水スラリを、主燃焼器１４の縦軸に対する約４５ないし９０度の角度で注入する。ビントル５６は、キャリヤ気体との稠密状態の混合物となって運ばれる微粉炭を、４５＠から９０°までの角度で注入する。

噴霧器ノズル５４またはビントル５６によって注入された微粒炭質材料は燃焼して消費され、不燃物は、溶融スラグとして、主燃焼器１４の壁に沿い、及びノズル組立体４０に沿って集まる。

炭質供給物を、該供給物の過熱、浸炭または凝集を防止するために低温に保持すること、及び構造体のノズル組立体材料を、燃焼器内に存在する高温雰囲気中に保持することが必要である。この目的で、噴霧器またはビントルを通例は水冷する。これは、インゼクタ組立体４０の付近にある酸化体、燃料及び燃焼生成物の混合物を冷却するという傾向を有する。かかる冷却は極めて望ましくない０局部的の低温の場所に燃料粒子を注入すると、不安定な炎が生じ、燃焼が注入点から遠くへ延び、従って、燃焼発生可能な時間が減る。望ましいことは、燃焼領域を注入点にできるだけつ近づけることである。これには、注入場所における温度を高くすることが必要である。溶融スラグを有利に利用するのはこの目的のためである。

外部的に高温のインゼクタとする量を得るために、端部壁３４に沿って移動するスラグは溶融状態に保持され、そして、給送された炭質材料がインゼクタ組立体４０の端部でフレア状に張り出すまで該炭質材料の給送と同じ方向にノズル組立体４００面に沿って流れる。前記スラグのこの作用は、対流及び放射により、酸化体及び微粒炭質材料を注入領域において加熱して火炎前面を注特表千１−５０１５６３　（６）入点へ向かって移動させ、できるだけ早く火炎を安定させて点火を開始させる。

に示すように、噴霧器５４またはビントル５６に対してスラグ保持用スリーブが設けられている。主燃焼室１４の端部壁３４内に入っている前記スリーブは液冷式ジャケット５８を宵しており、水のような液体がジャケット５８の一方の側６０内を流れ、壁６２及び６４を分割することによって形成された溝を通り、環状プレナム６７を通り、次いで、分割壁６２及び６４０反対側において反対側の溝６６外に出る。適当な導管（図示せず）が、主燃焼器１４の外部から冷却側をジャケット５８に供給し及びこれから戻らせるようになっている。

第４図について説明すると、外壁６８から複数の軸方向フィン８０が延び、それらの間に複数の溝７８を形成している。主燃焼器１４の端部壁３４に沿って形成されるスラグは、充満するとノズル組立体４０に沿って流れ出し、次いで溢れて、次々に続く溝に入る。この間、前記フィンは遅延用せきとして働く、これら溝が一杯になるにつれて、過剰のスラグは表面に累積し、ジャケットの端部でフレア状に張り出し、渦巻き流れ内で、主燃焼器１４の円筒状壁へ向かって運ばれる。溝６０及び６６を通つて水が流れるので、熱交換体の界面にあるスラグは固化され、金属にすぐ隣接してスラグの実質的に固体状の層となる。この固体状層の頂面で、溶融及び半溶融のスラグの第２の層がジャケット５８の外面を覆う。

第５図及び第５Ａ図は他の実施例を示すものであり、この実施例においては、インゼクタの壁から延びているピン８４を用いて当初は耐熱性材料を保持し、そして、この耐熱性材料が侵食されるときに、スラグの自己回復層を形成する。前記の溝またはビンは、設計及びスラグ流速に応じて、ジャケットの長さにわたって延びているか或は端部領域８６に制限されている。

ここに図示且つ説明した構造を用いると、微粒炭質材料を注入するために用いられるインゼクタ組立体は、微粉炭の存寄な軟化及び凝集を防止するのに十分な低温に保持される。同時に、スラグは熱の流れを制限するための外部的に高温の胃壁として働き、これにより、インゼクタ組立体に隣接して取巻く酸化体及び予燃焼生成物の混合物は該インゼクタに対する著しい熱量を失なうことがない、また、約０．２５インチ（約６．３５Ｍ）から約０．５インチ（約１２．７ｍ）までの設計すきまのためにインゼクタとそのスリーブとの間に何度かの気体ギャップが存在すると、該ギャップによって小さな絶縁性ブランケットが形成される。

要約すると、本発明は、高出力密度スラグ式燃焼器において、比較的に極めて高温の外面を有し、従って、これにすぐ隣接している酸化体、燃焼及び燃焼生成物の混合物が甚しく冷却されないで、通例２０００”Ｆ　（約１０９３℃）を越えるほぼ一様な所定の温度に保持されるようになっている燃料インゼクタを提供するものである。その結果、前記混合物内に注入された炭質燃料は、インゼクタに至近して、且つ燃料粒子が燃焼室の壁に到達する前に、改善された安定性をもうて直ちに点火されて燃焼する。

、有、Ｓｆ内容：二変更なし）１’Ｅ”：１１−　：　ｌ”’ｉ丁；ｊニゲ：夏？シし）６３．６．２７特許庁長官　小　川　邦　夫　殿２、発明の名称　外部高温燃料インゼクタ付きスラグ式％式％名　称　ティアールダブリュー　インコーボレーテッド請求の範囲１．燃料インゼクタを燃料の灰溶融温度程度またはそれ以上の温度にある燃焼領域内の酸化体及び燃焼生成物の混合物内に没入し、前記混合物からのエネルギーの過大吸収を避けながら前記燃料インゼクタを実質的により低い温度に保持することが望ましい装置において、前記混合物から前記インゼクタへの熱の移動を妨げるための手段を含む装置。

２、隣接する前記混合物から前記燃料インゼクタへの熱の移動を妨げるための前記手段が、前記インゼクタのものよりも低い熱伝導率を有する材料を含んでおり、前記材料は、前記混合物と、前記燃焼領域内にある前記燃料インゼクタの部分の大半部との間に位置させられる請求の範囲第４項記載の装置。

３、前記インゼクタへの熱移動を妨げるための前記手段は、前記燃料インゼクタの外面の大半部を取り巻く熱インピーダンス部材と、前記部材の内部を前記燃料の灰溶融温度よりも実質的に低い温度に保持するための手段とを具備しており、前記部材は、これにすぐ隣接する前記混合物の部分が前記灰溶融温度とほぼ同じかまたはそれ以上の温度に保持されるように、十分な熱インピーダンスを有している請求の範囲第１項記載の装置。

４、熱移動を妨げるための前記手段は、７前記燃焼領域内の前記インゼクタの大半部を周縁的に取゛り巻く実質的に円筒状のスリーブを具備しており、前記スリーブは前記燃焼領域内で生成されるスラグの灰溶融温度よりも実質的に低い温度に保持され、及び、比較的高い熱インピーダンスを有する材料の層は、前記スリーブの外面上に保持され、前記スリーブに周縁的に隣接するより高温の気体状混合物から前記スリーブへの熱エネルギーの移動を妨げる役をなし、もって前記層にすぐ隣接する気体状混合物が前記灰溶融温度に実質的に対応するか或はそれよりも高い温度に保持される請求の範囲第１項記載の装置。

５、前記スリーブは、同軸的に配置された第１及び第２の円筒を具備し、前記第２の円筒は前記第１の内側にあってこれらの間に環状プレナムを形成し、更に、前記プレナム内に及びこれから外に冷却流体を循環させるための手段を具備している請求の範囲第１項記載の装置。

６、熱移動を妨げるための前記手段は前記燃料インゼクタの外面の少なくとも大半部を取り巻く熱流障壁を具備し、前記障壁は、前記燃料インゼクタのものよりも実質的に低い熱伝導係数を有する材料を含んでいる請求の範囲第１項記載の装置。

７、前記材料は固化スラグの上に溶融スラグがある前記固化スラグの層を具備している請求の範囲第４項記載の装置。

８、前記障壁材料は固化スラグの上に溶融スラグがある前記固化スラグの層を具備している請求の範囲第６項記載の装置。

９、前記燃焼領域は細長い実質的に円筒状の燃焼室内に含まれており、前記燃料インゼクタは、前記室内に、その一端部の中心に近い場所において、かなりの距離延びており、その回りの気体状混合物が約２０００°Ｆ（１０９３℃）程度またはそれ以上の温度に保持され、前記燃料インゼクタは少なくともその一部を通る冷却剤の流れを提供し、もって前記インゼクタの内部の平均温度が、前記インゼクタを通って流れる微粒炭質燃料の有害な凝集を避けるのに十分に低く、且つ前記混合物のものよりも実質的に低く保持される請求の範囲第１項記載の装置。

１０、前記燃焼領域は細長い実質的に円筒状の燃焼室内に含まれており、前記燃料インゼクタは前記室内に、その一端部の中心に近い場所において、かなりの距離延びており、その回りの気体状混合物が約２０００°Ｆ（１０９３℃）またはそれ以上の温度に保持され、前記燃料インゼクタは少なくともその一部を通る冷却剤の流れを提供し、もって前記インゼクタの内部の平均温度が、前記インゼクタを通って流れる微粒炭質燃料の有害な凝集を避けるのに十分に低く保持される請求の範囲第４項記載の装置。

１１、前記燃焼領域は細長い実質的に円筒状の燃焼室内に含まれており、前記燃料インゼクタは前記室内に、その一端部の中心に近い場所において、かなりの距離延びており、その回りの気体状混合物が約２０００°Ｆ（１０９３℃）またはそれ以上の温度に保持され、前記燃料インゼクタは少なくともその一部を通る冷却剤の流れを提供し、もって前記インゼクタの内部の平均温度が、前記インゼクタを通って流れる微粒炭質燃料の有害な凝集を避けるのに十分に低く保持される請求の範囲第６項記載の装置。

１２、前記燃焼領域は細長い実質的に円筒状の燃焼室内に含まれており、前記燃料インゼクタは前記室内に、その一端部の中心に近い場所において、かなりの距離延びており、その回りの気体状混合物が約２０００°Ｆ（１０９３℃）またはそれ以上の温度に保持され、前記燃料インゼクタは少なくともその一部を通る冷却剤の流れを提供し、もって前記インゼクタの内部の平均温度が、前記インゼクタを通って流れる微粒炭質燃料の有害な凝集を避けるのに十分に低く保持される請求の範囲第８項記載の装置。

１３、　（ａ）前記インゼクタは、微粉炭質燃料を前記燃焼領域内に送るための細長い金属導管と、前記金属導管の温度を前記燃焼領域内で生成されるスラグの固化温度よりも実質的に低く保持するため、前記金属導管に周縁的に隣接する少なくとも１つの冷却用流入導管及び１つの冷却剤流出導管を含む冷却手段とを具備しており、（ロ）前記インゼクタへの熱の移動を妨げるための前記手段は、前記混合物の隣接部分から前記冷却手段への熱の移動を妨げるため、前記のサブパラグラフ（ａ）において必要とされる部材を周縁的に取り巻き、及び固化スラグの層をその外面に溶融スラグを被着させて保持する手段を具備し、前記取り巻く手段は前記インゼクタのものよりも低い熱伝導率を有する材料を含み、前記材料は前記混合物と前記燃焼領域内にある燃料インゼクタの部分の大半部との間に位置している請求の範囲第１項記載の装置。

１４、　（ａ）前記インゼクタは、微粉炭質燃料を前記室内に送るための細長い金属導管と、前記金属導管の温度を前記室内で生成されるスラグの固化温度よりも実質的に低く保持するため、少なくとも１つの冷却剤流出導管及び１つの冷却剤流出導管を含む導管手段とを具備しており、（ロ）前記インゼクタへの熱の移動を妨げるための前記手段は、固化スラグの層をその外面に溶融スラグを被着させて保持するため、前記のサブパラグラフ（ａ）において必要とされる部材を周縁的に取り巻く手段を具備し、最後に揚げた前記手段は、隣接する前記混合物から前記燃料インゼ）りへの熱の移動を妨げ、もって前記混合物の有害な冷却を避けるための熱インピーダンス部材を構成している請求の範囲第１項記載の装置。

１５、前記固化スラグ層はほぼ円筒状の金属スリーブの上に形成されてこれによって支持されており、更に、冷却流体を前記スリーブの内面に接触させて導くための導管手段を備えている請求の範囲第８項記載の装置。

１６．前記スリーブは同軸的に配置された第１及び第２の円筒を具備し、前記第２の円筒は前記第１の円筒の内側にある請求の範囲第１５項記載の装置。

１７、前記スリーブは同軸的に配置された第１及び第２の円筒を具備し、前記第２の円筒は前記第１の円筒の内側にあってこれらの間に環状プレナムを形成しており、更に、前記プレナム内に及びこれから外に冷却流体を循環させるように構成且つ配置された手段を具備している請求の範囲第１５項記載の装置。

１８、前記固化スラグ層はほぼ円筒状の金属スリーブの上に形成されてこれによって支持されており、前記導管手段は冷却流体をの装置。

１９、前記スリーブは同軸的に配置された第１及び第２の円筒を具備し、前記ａｉ！Ｊ２の円筒は前記第１の円筒の内側にある請求の範囲第１８項記載の装置。

２０、前記スリーブは同軸的に配置された第１及び第２の円筒を具備し、前記第２の円筒は前記第１の円筒の内側にあってこれらの間に環状プレナムを形成しており、前記導管手段は前記プレナム内に及びこれから外に冷却流体を循環させるように構成且つ配置されている請求の範囲′Ｍ１８項記載の装置。

２１、熱の移動を妨げるための前記手段は前記インゼクタを取り巻くスリーブを具備し、比較的低い熱伝導率を有する材料の層が前記スリーブの外面上に保持され、溶融スラグが前記層の外面上に支持されている請求の範囲第１項記載の装置。

２２、前記材料の熱伝導率は前記スリーブのものよりも実質的に低い請求の範囲第２１項記載の装置。

２３、前記材料は前記スリーブの上に形成されてその上に支持されている固化スラグの層であり、更に、冷却剤を前記スリーブの内面に接触させて導くための導管手段を備えている請求の範囲第２１項記載の装置。

２４、前記スリーブは同軸的に配置された第１及び第２の円筒を具備し、前記第２の円筒は前記第１の円筒の内側にあってこれらの間に環状プレナムを形成しており、更に、前記プレナム内に及びこれから外に冷却流体を循環させるだめの導管手段を具備している請求の範囲第２１項記載の装置。

２５、前記燃焼領域は細長い実質的に円筒状の燃焼室内に含まれており、前記燃料インゼクタは前記室内に、その一端部の中心に近い場所においてかなりの距離延びており、その回りの気体状混合物が約２０００°Ｆ（約１０９３℃）から約３８００″Ｆ（約２０９３℃）までの範囲内の温度に保持され、前記スリーブは、（ａ）　前記スリーブの温度を前記燃焼領域内で生成されるスラグの灰溶融温度よりも実質的に低く保持するための少なくとも１つの冷却剤流入導管及び１つの冷却剤流出導管と、（ハ）固化スラグの層をその外面に溶融スラグを被着させて保持するための手段とを具備している請求の範囲第２１項記載の装置。

手続補正書く方式）％式％３、補正をする者事件との関係　出願人名　称　ティアールダブリニー　インコーホレーテッド４、代理人５、補正命令の日付　平成１年２月１４日図面（Ｆｉｇ２．３）の翻訳文の浄書（内容に変更なし）国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．燃料インゼククを約２０００°Ｆ（約１０９３℃）又はそれ以上の温度にある酸化体及び燃焼生成物の混合物に没入し、前記混合物からのエネルギーの過大吸収を避けながら前記燃料インゼクタを実質的により低い温度に保持することが望ましい装置において、前記混合物から前記インゼクタへの熱の移動を妨げるための手段を含む装置。
２．燃料インゼクタが燃焼領域内に延び、該領域において、約２０００°Ｆ（約１０９３℃）又はそれ以上の温度にある酸化体及び燃焼生成物の混合物に没入させられ、前記燃料インゼクタを実質的により低い温度に保持しながら前記混合物からの熱エネルギーの過大吸収を避けることが望ましい燃焼装置において、隣接する前記混合物から前記燃料インゼクタへの熱の移動を妨げて前記混合物の有害な冷却を避けるための手段を含み、前記手段は前記インゼクタのものよりも低い熱伝導率をもつ材料を有する燃焼装置。
３．燃料インゼクタが燃焼領域内に延び、該領域において燃料の灰溶融温度程度又はそれ以上の温度にある酸化体及び燃焼生成物の混合物に没入させられ、前記混合物からの熱の過大吸収を避けながら前記インゼクタを前記混合物のものよりも実質的に低い温度に保持することが望ましい微粒炭質燃料の高出力密度燃焼のための装置において、前記燃料インゼクタの外面の大半部を取り巻く熱インピーダンス部材と、前記部材の内部を前記燃料の灰落融温度よりも実質的に低い温度に保持するための手段とを含み、前記部材は、これにすぐ隣接する前記混合物の部分が前記灰溶融温度に近似するか或はこれよりも高い温度に保持されるように、十分な熱インピーダンスを有する高出力密度燃焼装置。
４．熱移動を妨げるための前記手段が、前記燃焼領域内の前記インゼクタの大半部を周縁的に取り巻く実質的に円筒状の金属スリーブを含み、前記スリーブは前記燃焼領域内で生成されるスラグの灰溶融温度よりも実質的に低い温度に保持され、更に、比較的高い熱インピーダンスを有する材料の層を具備し、前記層は、前記スリーブの外面に保持され、及び前記層に周縁的に隣接するより高い温度の気体状混合物から前記スリーブへの熱エネルギーの移動を妨げる作用をなし、もって前記灰落融温度に実質的に対応するか或はこれよりも高い温度に保持される請求の範囲第２項記載の装置。
５．前記スリーブは、同軸的に配置された第１及び第２の円筒を具備し、前記第２の円筒は前記第１の円筒の内側にあってこれらの間に環状ブリナムを形成しており、更に、冷却流体を前記プリナム内に及びこれから外に循環させるための手段を具備している請求の範囲第４項記載の装置。
６．熱移動を妨げるための前記手段は、前記燃料インゼクタの外面の少なくとも大半部を取り巻く熱の流れの障壁を具備しており、前記障壁は、前記燃料インゼクタのものよりも実質的に低い熱伝導係数を有する材料を含んでいる請求の範囲第２項記載の装置。
７．熱移動を妨げるための前記手段は、前記燃料インゼクタの外面の少なくとも大半部を取り巻く熱の流れの障壁を具備しており、前記障壁は、前記燃料インゼクタのものよりも実質的に低い熱伝導係数を有する材料を含んでいる請求の範囲第３項記載の装置。
８．前記障壁は固化済みスラグの層を具備し、前記固化済みスラグの上に溶融スラグがある請求の範囲第６項記載の装置。
９．前記障壁は固化済みスラグの層を具備し、前記固化済みスラグの上に溶融スラグがある請求の範囲第７項記載の装置。
１０．前記燃焼領域は細長い実質的に円筒状の燃焼室内に含まれており、前記燃料インゼクタは前記室内にその一端部の中心に近い場所においてかなりの距離延びており、その回りの気体状混合物が約２０００°Ｆ（約１０９３℃）程度またはそれ以上の温度に保持され、前記燃料インゼクタはその少なくとも一部分を通る冷却剤の流れを提供し、もって前記インゼクタの内部の平均温度が、前記インゼクタを通って流れる微粒炭質燃料の有害な凝集を避けるために十分に低く、且つ前記混合物のものよりも実質的に低く保持される請求の範囲第２項記載の微粒炭質燃料の燃焼のための装置。
１１．前記燃焼領域は細長い実質的に円筒状の燃焼室内に含まれており、前記燃料インゼクタは前記室内にその一端部の中心に近い場所においてかなりの距離延びており、その回りの気体状混合物は約２０００°Ｆ（約１０９３℃）程度またはそれ以上の温度に保持され、前記燃料インゼクタはその少なくとも一部分を通る冷却剤の流れを提供し、もって前記インゼクタの内部の平均温度が、前記インゼクタを通って流れる微粒炭質燃料の有害な凝集を避げるために十分に低く保持される請求の範囲第３項記載の微粒炭質燃料の燃焼のための装置。
１２．前記燃焼領域は細長い実質的に円筒状の燃焼室内に含まれており、前記燃料インゼクタは前記室内にその一端部の中心に近い場所においてかなりの距離延びており、その回りの気体状混合物は約２０００°Ｆ（約１０９３℃）またはそれ以上の温度に保持され、前記燃料インゼクタはその少なくとも一部分を通る冷却剤の流れを提供し、もって前記インゼクタの内部の平均温度が、前記インゼクタを通って流れる微粒炭質燃料の有害な凝集を避けるために十分に低く保持される請求の範囲第６項記載の微粒炭質燃料の燃焼のための装置。
１３．前記燃焼領域は細長い実質的に円筒状の燃焼室内に含まれており、前記燃料インゼクタは前記室内にその一端部の中心に近い場所においてかなりの距離延びており、その回りの気体状混合物は約２０００°Ｆ（約１０９３℃）またはそれ以上の温度に保持され、前記燃料インゼクタはその少なくとも一部分を通る冷却剤の流れを提供し、もって前記インゼクタの内部の平均温度が、前記インゼクタを通って流れる微粒炭質燃料の有害な凝集を避けるために十分に低く保持される請求の範囲第８項記載の微粒炭質燃料の燃焼のための装置。
１４．前記燃焼領域は細長い実質的に円筒状の燃焼室内に含まれており、前記燃料インゼクタは前記室内にその一端部の中心に近い場所においてかなりの距離延びており、その回りの気体状混合物は約２０００°Ｆ（約１０９３℃）から約３８００°Ｆ（約２０９３℃）までの範囲内の温度に保持されており、前記インゼクタは、（ａ）微粉化炭質燃料を前記室内に送るための細長い金属導管と、（ｂ）前記導管の温度を前記燃焼領域内で生成されるスラグの固化温度よりも実質的に低く保持するため、前記金属導管に周縁的に隣接する少なくとも１つの冷却剤流入導管及び１つの冷却剤流出導管を含む手段と、（ｃ）固化スラグの層をその外面に溶融スラグを被着させて保持するため、前記のサブパラグラフ（ａ）及び（ｂ）において必要とする部材を周縁的に取り巻く手段とを具備している請求の範囲第２項記載の装置。
１５．前記燃料インゼクタは前記室内にその一端部の中心に近い場所においてかなりの距離延びており、その回りの気体状混合物は約２０００°Ｆ（約１０９３ ℃）から約３８００°Ｆ（約２０９３℃）までの範囲内の温度に保持されており、前記インゼクタは、（ａ）微粉化炭質燃料を前記室内に送るための細長い金属導管と、（ｂ）前記導管の温度を前記燃焼領域内で生成されるスラグの固化温度よりも実質的に低く保持するため、前記金属導管に周縁的に隣接する少なくとも１つの冷却剤流入導管及び１つの冷却剤流出導管を含む手段と、（ｃ）外面に、固化スラグの層を、溶融スラグを前記固化スラグに被着させて保持するため、前記のサプパラグラフ（ａ）及び（ｂ）において必要とする部材を同縁的に取り巻く手段とを具備している請求の範囲第３項記載の装置。
１６．前記燃焼領域は細長い実質的に円筒状の燃焼室内に含まれており、前記燃料インゼクタは前記室内にその一端部の中心に近い場所においてかなりの距離延びており、その回りの気体状混合物は約２０００°Ｆ（約１０９３℃）から約３８００°Ｆ（約２０９３℃）までの範囲内の温度に保持されており、前記インゼクタは、（ａ）微粉化炭質燃料を前記室内に送るための細長い金属導管と、（ｂ）前記導管の温度を前記燃焼領域内で生成されるスラグの固化温度よりも実質的に低く保持するため、前記金属導管に周縁的に隣接する少なくとも１つの冷却剤流入導管及び１つの冷却剤流出導管を含む手段と、（ｃ）外面に、固化スラグの層を、溶融スラグを前記固化スラグに被着させて保持するため、前記のサプパラグラフ（ａ）及び（ｂ）において必要とする部材を周縁的に取り巻く手段とを具備している請求の範囲第４項記載の装置。
１７．前記燃焼領域は細長い実質的に円筒状の燃焼室内に含まれており、前記燃料インゼクタは前記室内にその一端部の中心に近い場所においてかなりの距離延びており、その回りの気体状混合物は約２０００°Ｆ（約１０９３℃）から約３８００°Ｆ（約２０９３℃）までの範囲内の温度に保持されており、前記インゼクタは、（ａ）微粉化炭質燃料を前記室内に送るための細長い金属導管と、（ｂ）前記導管の温度を前記燃焼領域内で生成されるスラグの固化温度よりも実的に低く保持するため、前記金属導管に周縁的に隣接する少なくとも１つの冷却剤流入導管及び１つの冷却剤流出導管を含む手段と、（ｃ）固化スラグの層を、溶融スラグを前記固化スラグに被着させて保持するため、前記のサプパラグラフ（ａ）及び（ｂ）において必要とする部材を周縁的に取り巻く手段とを具備している請求の範囲第８項記載の装置。
１８．前記固化スラグの層は実的に円筒状の金属スリーブ上に形成されてこれによって支持され、更に、冷却流体を前記スリーブの内面に接触させて導くため導管手段を備えている請求の範囲第１４項記載の装置。
１９．前記スリーブは同軸的に配置された第１及び第２の円筒を具備し、前記第２の円筒は前記第１の円筒の内側にある請求の範囲第１８項記載の装置。
２０．前記スリーブは同軸的に配置された第１及び第２の円筒を具備し、前記第２の円筒は前記第１の円筒の内側にあってこれらの間に環状プレナムを形成しており、前記導管手段は、冷却流体を前記プレナム内へ及びこれから外へ循環させるように構成且つ配置されている請求の範囲第１８項記載の装置。
２１．前記固化スラグの層は実的に円筒状の金属スリーブ上に形成されてこれによって支持され、更に、冷却液体を前記スリーブの内面に接触させて導くため導管手段を備えている請求の範囲第１５項記載の装置。
２２．前記スリーブは同軸的に配置された第１及び第２の円筒を具備し、前記第２の円筒は前記第１の円筒の内側にある請求の範囲第１５項記載の装置。
２３．前記スリーブは同軸的に配置された第１及び第２の円筒を具備し、前記第２の円筒は前記第１の円筒の内側にあってこれらの間に環状プレナムを形成しており、前記導管手段は、冷却流体を前記プレナム内へ及びこれから外へ循環させるように構成且つ配置されている請求の範囲第１５項記載の装置。
２４．熱移動を妨げるための前記手段は、前記インゼクタを取り巻く金属スリーブを具備し、前記スリーブは、前記スリーブの外面上に保持された比較的低い熱伝導率を有する材料の層を有し、及び前記層の外面上に支持された溶融スラグを有している請求の範囲第２項記載の装置。
２５．前記スリーブの外面は材料で被われ、その熱伝導率は前記スリーブのものよりも実質的に低い請求の範囲第３項記載の燃焼装置。
２６．前記固化スラグの層は前記金属スリーブ上に形成されてその上に支持され、更に、冷却剤を前記スリーブの内面に接触させて導くため導管手段を備えている請求の範囲第３項記載の装置。
２７．前記スリーブは同軸的に配置された第１及び第２の円筒を具備し、前記第２の円筒は前記第１の円筒の内側にあってこれらの間に環状プレナムを形成しており、更に、冷却剤を前記プレナム内へ及びこれから外へ循環させるための導管手段を具備している請求の範囲第３項記載の装置。
２８．比較的低い熱伝導率を有する材料の層が前記スリーブの外面上に保持され、溶融スラグが前記層の上に支持されている請求の範囲第３項記載の装置。
２９．前記燃焼領域は細長い実質的に円筒状の燃焼室内に含まれており、前記燃料インゼクタは前記室内にその一端部の中心に近い場所においてかなりの距離延びており、その回りの気体状混合物が約２０００°Ｆ（約１０９３℃）から約３８００°Ｆ（約２０９３℃）までの範囲内の温度に保持されており、前記金属スリーブは、（ａ）前記スリーブの温度を前記燃焼領域内で生成されるスラグの灰溶融温度よりも実質的に低く保持するための少なくとも１つの冷却剤流入導管及び１つの冷却剤流出導管と、（ｂ）固化スラグの層をその外面に溶融スラグを被着させて保持するための手段とを具備している請求の範囲第３項記載の装置。
３０．前記材料は前記燃料の不燃性無機成分から形成されたスラグから成っている請求の範囲第２項記載の装置。