JPH10205712A - 湿式炉用バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス化炉、湿式ボイラ等に採用される湿式炉
用バーナは設置部の炉壁で冷却されること等に起因して
噴出口付近にスラグの固化が生ずるが、本発明はこの様
なスラグの付着成長を防止して安全にかつ安定して機能
する湿式炉用バーナを提供することを課題とする。 【解決手段】 微粉炭燃料通路の先端部で径を拡大して
予混合室空間を形成し、同微粉炭燃料通路の外周に設け
た酸化剤通路から予混合室に通じる連通孔を経て酸化剤
を供給して微粉炭燃料を予混合し、バーナ直下で着火、
燃焼が行われるようにしてバーナ開口部を高温化し、ス
ラグの付着成長を防止した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス化炉、湿式ボ
イラ等に採用される湿式炉用バーナに関する。

【０００２】

【従来の技術】高負荷燃焼で且つ溶融スラグが炉壁を流
下する湿式炉のバーナには、一般に水冷二重管型のバー
ナが適用されている。図５は、このような従来の水冷二
重管型バーナであり（ａ）はその正面から、（ｂ）は
（ａ）のＧ−Ｇ矢視断面、（ｃ）は（ｂ）のＨ−Ｈ矢視
断面を示す。

【０００３】ここで、２１は燃料供給管で、その中に微
粉炭等の燃料と空気との混合気通路２４を形成し、ま
た、２２は水冷管で、前記燃料供給管２１との間に空気
通路２５を区画、形成している。なお水冷管２２は、そ
の内部に流路仕切管２３で仕切られて往復路となる冷却
水通路２６を形成している。

【０００４】従って、実線矢印Ｆで供給された微粉炭等
の燃料は、太線矢印Ａで供給される空気と共にそれぞれ
の通路端部から炉内に供給されることになるが、前記太
線矢印Ａで空気通路２５へ供給される空気は、破線矢印
Ｗで冷却水通路２６を往復する冷却水により冷却され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来の二重管
型バーナを炉壁に取付けた状況を図４に示す。なお同図
４において（ａ）は側面から見た状況を、また（ｂ）は
正面から見た状況を示している。

【０００６】二重管型バーナ４３は、多数の水冷管４１
を密接して構成された炉壁に対し、シールボックス４２
を貫通し、かつ前記水冷管４１の一部を押し分けるよう
にして先端を炉内に開口するように取付けられるが、前
記水冷管４１および二重管型バーナ４３自身の冷却効果
により、この取付部の固化、流動スラグ４５は取付部以
外の炉壁部の固化、流動スラグ４４とは違って同バーナ
取付部全体に亘って厚く成長する。

【０００７】そして、場合によってはバーナ４３のノズ
ル先端を覆うまで成長し、ついにはバーナ４３からの各
噴流を阻害するか、更に発達してバーナ４３のノズル開
口部を閉塞するおそれがある。

【０００８】即ち、湿式炉では燃料である石炭中の灰を
炉内で溶融スラグ化し、炉を構成する水冷壁で捕捉し、
スラグ流として炉壁を流下させ炉底より排出されるもの
であるが、このスラグ流は、炉内からのふく射熱流束
と、炉壁吸熱量、および灰供給量より決まる。

【０００９】一方、この湿式炉へ微粉炭等の燃料、空気
を供給するバーナは、水冷壁を貫通して取付けられるこ
とになるが、この取付部は水冷型バーナと水冷壁の両方
から冷却されることになり、バーナ取付部を起点として
その近傍ではスラグの冷却度合が大きく、スラグが固化
・成長し、これがバーナ先端部まで成長した場合は、バ
ーナノズルを閉塞させることになるものである。

【００１０】本発明はこのようなノズル閉塞等の不具合
をなくし、長期に亘って安定して作動するバーナを提供
することを課題とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した課題を
解決するべくなされたもので微粉炭燃料をキャリーガス
で搬送し微粉炭ノズルから燃焼又はガス化反応容器内に
吹き込んで燃焼又は部分燃焼に供する湿式炉バーナにお
いて、微粉炭燃料通路の外周に酸化剤通路を設け、同微
粉炭燃料通路の先端部を拡径して前記酸化剤通路と連通
孔で通じる予混合室を形成した湿式炉用バーナを提供
し、たとえば空気、窒素または空気分離装置にて得られ
る数パーセントの酸素他ガス成分を含んだキャリーガス
で気流搬送された微粉炭燃料は、その通路の先端部に至
ったときに、同先端部で通路径を拡張された予混合室に
入り、ここに外周側から連通孔を経て供給される酸化剤
と予混合され、バーナ出口で直ちに燃焼され得る状態に
準備され、予定通りにバーナ直下で着火し燃焼して同バ
ーナ出口部を高温下に哂すので、冷却度合が進むことに
起因してスラグ固化が付着成長するのを防止するように
したものである。

【００１２】また、本発明は前記微粉炭燃料通路内で前
記予混合室の上流に旋回リボンを配設した湿式炉用バー
ナを提供し、前記キャリーガスで搬送される微粉炭燃料
は、前記予混合室に至るに先立ち、その上流に設けた旋
回リボンにより旋回力を付与されて予混合室に入るの
で、同予混合室の拡径に沿って外方が濃く、内方が淡い
燃料濃度の渦流となり、この濃い部分に向けて連通孔か
らの酸化剤が混入して、ノズルの周縁寄りにより好まし
い燃焼を行いうる区域が形成されてバーナ直下で着火、
燃焼し、前記同様ノズル出口部でのスラグの付着成長を
確実に防止するようにしたものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の第１形態を図１に
基づいて説明する。

【００１４】１はノズルの中心に位置する微粉炭燃料供
給管で、その内部に微粉炭燃料通路７を形成している。
この微粉炭燃料通路７は燃料である微粉炭と、空気、窒
素又は空気分離装置にて得られる数パーセントの酸素他
ガス成分を含むキャリーガスとを混合状態で案内する通
路である。

【００１５】５は予混合室で、前記微粉炭燃料通路７の
先端部で直径を拡大して形成される。８は酸化剤通路で
前記微粉炭燃料通路７の外周に設けられ、予混合室５と
同心状に開口を形成している。

【００１６】４は酸化剤通路８の出口近くに位置された
スワラ、３は酸化剤通路８と予混合室５とを連通する連
通孔で、同連通孔３は拡径部位で周方向にほぼ等間隔に
離れて複数個（ここでは４個）設けられている。

【００１７】２は水冷管で、前記酸化剤通路８の更に外
周に同心状に配設され、先端は閉塞されて中央部にはこ
の先端部との間に隙間を有して同心状に嵌装された仕切
管６が配設されている。従ってこの水冷管２内で冷却水
はその流れを矢印で示すように仕切管６の外側から供給
され、先端の隙間で折返し同仕切管６の内側を折り返す
ようになっている。

【００１８】本実施の形態は前記のように構成されてい
るので微粉炭燃料通路７から予混合室５へ拡がる微粉炭
は連通孔３から酸化剤の一部を供給混合され、バーナ出
口から噴出されることになる。

【００１９】このように微粉炭燃料と酸化剤とは予混合
室５内で予め混合して着火に良好な混合条件としてから
噴出されるので、バーナの直下での着火、燃焼が可能と
なり、冷却管壁で囲まれたノズル出口は高温化し、ここ
にスラグが付着し成長する心配はなく、スラグによるノ
ズル閉塞ということは起らない。

【００２０】次に本発明の実施の第２形態を図２及び図
３に基づいて説明する。なお前記した実施の第１形態の
ものと同一の部分には図中同一の符号を付して示し、重
複する説明は省略する。

【００２１】本実施の形態では、微粉炭燃料通路７内
に、予混合室５の入口上流で旋回リボン９を配設したも
のである。即ち、この旋回リボン９をここに配設するこ
とにより、微粉炭燃料通路７を気流搬送されてくる微粉
炭燃料は旋回力を付与され、微粉炭燃料通路７から拡径
される予混合室５の拡がりに沿って遠心力が働き微粉炭
燃料を外周部方向に分離し、その中心寄りは希薄な状態
となる。

【００２２】この状態は図３に流れ状況を表示したよう
に外側から酸化剤１０、濃燃料噴流１１、希薄燃料噴流
１２の順に区分される。

【００２３】前記したようにして本実施の形態によれ
ば、従来のものがバーナより噴出されたあとで燃料と酸
化剤１０が混合拡散し、着火に最適な燃料と酸化剤１０
の混合状態になってから着火・燃焼していたのに対し、
予混合室５内で燃料と酸化剤１０を予め着火に良好な混
合条件にした後噴出するため、バーナ直下で着火させ得
ると共に、燃料への酸化剤拡散をこれまでのバーナにお
ける燃料噴流外周部のみからの酸化剤拡散に加え、噴流
中心部に酸化剤１０の一部を混合設定した希薄燃料噴流
１２からの酸化剤拡散と合わせ早期の酸化剤拡散を行う
ことにより燃焼性、ガス化性の向上を図ることができ
る。

【００２４】これにより、本実施の形態ではバーナにお
ける着火燃焼をバーナ直下にて行い、バーナ先端での低
温未着火噴流によるスラグの冷却に起因する固化スラグ
の付着防止を図ることが出来る。

【００２５】そして、このような形態で容易且つ確実に
固化スラグの付着成長を防止出来るとともに、バーナよ
りの燃料の燃焼又は部分燃焼の高効率化を達成すること
ができるものである。

【００２６】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。

【００２７】

【発明の効果】以上本発明によれば、ガス化炉や湿式燃
焼炉用の湿式炉用バーナの運用において、バーナ先端部
での固化スラグの付着成長トラブルを防止することがで
きるため、炉の安定運転を行うことが出来るとともに、
同手法によるバーナ燃焼及び部分ガス化性能の向上によ
り、適用ガス化炉や湿式ボイラのコンパクト化が達成で
きたものである。

【００２８】また、請求項２の発明によれば、予混合室
の上流に配設した旋回リボンにより微粉炭燃料に旋回力
を付与して酸化剤との混合を促進し、ノズル直下での着
火、燃焼をより確実なものとしてスラグ付着成長防止を
適切に行うようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態に係る湿式炉用バーナ
の概略構造を示し、（ａ）は側方断面図、（ｂ）は正面
図。

【図２】本発明の実施の第２形態に係る湿式炉用バーナ
の概略構造を示し、（ａ）は側方断面図、（ｂ）は正面
図。

【図３】図２のものにおける作用状況を示す説明図。

【図４】従来のバーナノズルにおける固化スラグの成長
状況を示し、（ａ）側面から、（ｂ）は正面から見た説
明図。

【図５】従来の湿式炉用バーナを示し、（ａ）は正面
図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ｂ）の
Ｃ−Ｃ断面図。

【符号の説明】

１ 微粉炭燃料供給管 ２ 水冷管 ３ 連通孔 ４ スワラ ５ 予混合室 ６ 仕切管 ７ 微粉炭燃料通路 ８ 酸化剤通路 ９ 旋回リボン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微粉炭燃料をキャリーガスで搬送し微粉
   炭ノズルから燃焼又はガス化反応容器内に吹き込んで燃
   焼又は部分燃焼に供する湿式炉バーナにおいて、微粉炭
   燃料通路の外周に酸化剤通路を設け、同微粉炭燃料通路
   の先端部を拡径して前記酸化剤通路と連通孔で通じる予
   混合室を形成したことを特徴とする湿式炉用バーナ。
2. 【請求項２】 前記微粉炭燃料通路内で前記予混合室の
   上流に旋回リボンを配設したことを特徴とする請求項１
   に記載の湿式炉用バーナ。