JPH10288311A - ガス化炉用バーナー - Google Patents

ガス化炉用バーナー

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JPH10288311A
JPH10288311A JP9243597A JP9243597A JPH10288311A JP H10288311 A JPH10288311 A JP H10288311A JP 9243597 A JP9243597 A JP 9243597A JP 9243597 A JP9243597 A JP 9243597A JP H10288311 A JPH10288311 A JP H10288311A
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JP
Japan
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burner
tip
oxidizing agent
tip end
injected
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Pending
Application number
JP9243597A
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English (en)
Inventor
Ryuichi Sugita
隆一 杉田
Akio Ueda
昭雄 植田
Yasutsune Katsuta
康常 勝田
Rikuo Yamada
陸雄 山田
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バーナー先端部の摩耗や亀裂の発生を防止す
る。 【解決手段】 バーナー先端部のほぼ中心に貫通した原
料噴射孔11より微粉炭等の微粉固体原料を噴射し、原
料噴射孔11の外周に開口した複数の酸化剤噴射孔12
より酸化剤を噴射し、バーナー先端部を循環水で水冷
し、酸化剤噴射孔12の酸化剤流路15と、酸化剤流路
15の外周の冷却水を循環する冷却水流路16とを同心
状に形成したするガス化炉用バーナー1であって、バー
ナー先端部の先端面13と側面14とを、断熱材よりな
る溶射層21,22で被覆した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭ガス化装置等
に係り、特に微粉炭等の微粉固体原料及びチャー等によ
るバーナー先端部の摩耗と、熱応力による亀裂とを防止
するガス化炉用バーナーに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の噴流層石炭ガス化炉用バーナーの
一例として、ガス化炉用バーナーを備えた噴流層石炭ガ
ス化炉を図7及び図8に示す。微粉炭等の微粉固体原料
を高温下でガス化し生成ガスと、灰分を溶融させて有害
成分が溶出しにくい溶融スラグとを得るガス化部3と、
生成ガスの熱を回収する冷却部4と、溶融スラグを冷却
水プールで水冷して破砕しスラグとして排出するクエン
チ部5とを備えており、ガス化炉用バーナー1及びチャ
ーバーナー2は、ガス化部3に挿着されている。ガス化
炉用バーナー1の構造例を図9及び図10に示す。バー
ナー先端部のほぼ中心に貫通する原料噴射孔11より微
粉炭等の微粉固体原料を噴射し、原料噴射孔11の外周
に開口した複数の酸化剤噴射孔12より酸化剤を噴射
し、バーナー先端部を循環水で冷却し、酸化剤噴射孔1
2の酸化剤流路15の外周に冷却水を循環する冷却水流
路16を同心状に形成した構造である。
【0003】微粉炭は搬送用窒素とともに原料噴射孔1
1からガス化部3内に吹込まれ、同時に酸化剤噴射孔1
2から酸素又は空気が吹込まれる。石炭ガス化炉は、溶
融スラグを流下させるため、ガス化部3のガス温度が1
500℃以上になるように運転される。高温環境でガス
化炉用バーナー1が使用されるため、ガス化炉用バーナ
ー1は、焼損や硫化物腐食から守るためステンレス鋼で
製作されており、さらに冷却水でガス化炉用バーナー1
のバーナー先端部を冷却するようなっている。しかし噴
射流に伴う微粉炭や炉内のチャーの巻込みにより、ガス
化炉用バーナー1のバーナー先端部が図10に示すよう
に摩耗し、またバーナー先端部の温度上昇に伴う熱応力
のために亀裂が発生し、長時間の運転ができなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のガス化炉用バー
ナーにあっては、噴射流に伴う微粉炭や炉内のチャーの
巻込みにより、バーナー先端部が摩耗し、また温度上昇
に伴う熱応力のために亀裂が発生し、長時間の運転がで
きない問題があった。
【0005】本発明の課題は、バーナー先端部の摩耗や
亀裂の発生を防止するガス化炉用バーナーを提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記の課題を達成するた
め、本発明に係るガス化炉用バーナーは、バーナー先端
部の原料噴射孔より微粉固体原料を噴射し、原料噴射孔
の外周に開口した複数の酸化剤噴射孔より酸化剤を噴射
し、バーナー先端部を循環水で水冷するガス化炉用バー
ナーにおいて、バーナー先端部の先端面と側面とを、断
熱材よりなる溶射層で被覆した構成とする。
【0007】そして溶射層は、酸化アルミと酸化クロム
とよりなりバーナー先端部に爆発溶射される構成でもよ
い。
【0008】本発明によれば、バーナー先端部の先端面
と側面とを、断熱材よりなる溶射層で被覆したしたた
め、先端面の摩耗が防止され、かつ先端面の温度が低下
し熱応力による亀裂が防止される。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図1及び
図2を参照しながら説明する。図1及び図2に示すよう
に、バーナー先端部のほぼ中心に貫通した原料噴射孔1
1より微粉炭等の微粉固体原料を噴射し、原料噴射孔1
1の外周に開口した複数の酸化剤噴射孔12より酸化剤
を噴射し、バーナー先端部を循環水で水冷し、酸化剤噴
射孔12の酸化剤流路15と、酸化剤流路15の外周の
冷却水を循環する冷却水流路16とを同心状に形成した
するガス化炉用バーナー1であって、バーナー先端部の
先端面13と側面14とを、断熱材よりなる溶射層2
1,22で被覆した構成とする。そして溶射層21,2
2は、酸化アルミと酸化クロムとよりなり、炭素鋼で形
成されたバーナー先端部の先端面13及び側面14に爆
発溶射されるものとする。
【0010】すなわちバーナー先端部の先端面13にA
23(67wt%)−Cr23(33wt%)の断熱
材を爆発容射した厚さ2mmの容射層21と、また側面
14に先端面13から100mmのところまで厚さ0.
2mmの容射層22を設けた。容射層21,22の空隙
率は15%で、硬さは800Hv、熱伝導率は0.8K
cal/mh℃であった。先端面13及び側面14が容
射層21,22で覆われるので腐食する心配がなく、ガ
ス化炉用バーナー1の材質は炭素鋼を採用した。先端面
13の板厚は従来通り4mmとし、炭素鋼の熱伝導率は
40Kcal/mh℃であった。計算で求めた冷却水の
熱伝導率が3000Kcal/mh℃になるように冷却
水量を増加することにした。冷却水の温度は20℃であ
った。なおバーナー先端部は、シールガス(窒素)を介
して耐火材施工水冷壁23に固定されている。
【0011】炭素鋼で製作したバーナー先端部の先端面
13に容射層21を設けた本実施の形態のガス化炉用バ
ーナーと、ステンレス鋼で製作した従来技術になるガス
化炉用バーナーとの各部温度計算結果を図3及び図4に
示す。本発明によるガス化炉用バーナーと従来技術によ
るガス化炉用バーナーとをガス化部に取付けて、連続運
転試験を行った結果、本発明によるガス化炉用バーナー
のバーナー先端部の先端面は亀裂も摩耗も全く発生しな
かった。一方、従来技術によるガス化炉用バーナーは、
バーナー先端部の先端面に亀裂が発生し、摩耗による減
肉速度は0.2mm/100Hrであった。
【0012】つぎに本実施の形態の作用を説明する。バ
ーナー先端部(図1に示すD部)の熱伝達を考えると、
ガスからバーナー先端部の先端面の表面への輻射伝熱量
NEEDとバーナー先端部から冷却水への伝熱量HAV
Eがバランスし、(1)式と(2)式とで求めた単位面
積あたりの伝熱量が同じになる。 NEED=E・SIG・{(TZR/100)4−(TMR/100)4}…(1 )HAVE=UO・(TM−TW) …( 2) ここでE:輻射率 SIG:ステファンポルツマン定数=4.88Kcal/hm2゜K4 TZR=TZ+273 TZ:ガス温度(℃) TMR=TM+273 TM:先端面の表面温度(℃) TW:冷却水の温度(℃) UO=TE/KM+1/UW TE:バーナー先端部の先端面の板厚(m) KM:板の熱伝導率(Kcal/mh℃) UW:冷却水の熱伝達率(Kcal/m2h℃) またバーナー先端部の先天面に断熱材を溶射した場合
は、(3)式と(4)式とで求めた単位面積当りの伝熱
量が同じになる。 NEED=E・SIG・{(TZR/100)4−(TCR/100)4}…(3 )HAVE=UN・(TC−TW) …( 4) TCR=TC+273 TC:溶射材の表面温度(℃) UN=TEC/KC+TE/KM+1/UW TEC:溶射材の厚さ(m) KC:溶射材の熱伝導率(Kcal/mh℃) 上式に下記の数値を代入して収束計算を行い、バーナー
先端部の先端面温度及び溶射材の表面温度を求めた結果
を、ステンレス鋼で形成した本発明及び従来技術のガス
化炉用バーナーについて図5及び図6に示す。 E=0.75 TZ=1500℃ TW=20℃ TE=0.004m KM=14Kcal/mh℃(ステンレス鋼) TEC=0.0015m KC=0.4Kcal/mh℃ UW=1000Kcal/m2h℃ 両者の温度分布を比較すると分かるように、断熱材を溶
射すると、先端面の温度が低下する。また溶射面は高硬
度であるため、バーナー先端部の先端面が摩耗から保護
されることが判る。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、バーナー先端部の先端
面及び側面を断熱材の溶射層で被覆したため、微粉固体
原料やチャーによる摩耗や熱応力による亀裂の発生が防
止される効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す断面図である。
【図2】図1のA−A線の矢視図である。
【図3】図1の実施の形態のバーナー先端部の温度分布
計算例を説明する図である。
【図4】従来技術のバーナー先端部の温度分布計算例を
説明する図である。
【図5】図1の実施の形態のバーナー先端部の溶射材の
作用を説明する図である。
【図6】従来技術のバーナー先端部の溶射材の作用を説
明する図である。
【図7】従来技術の石炭ガス化炉を示す縦断面図であ
る。
【図8】図7のB・B線の断面図である。
【図9】従来技術のガス化炉用バーナーを示す断面図で
ある。
【図10】図9のC−C線の矢視図である。
【符号の説明】
1 ガス化炉用バーナー 2 チャーバーナー 3 ガス化部 4 冷却部 5 クエンチ部 11 原料噴射孔 12 酸化剤噴射孔 13 先端面 14 側面 15 酸化剤流路 16 冷却水流路 21 溶射層 22 溶射層 23 耐火材施工水冷壁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 陸雄 広島県呉市宝町3番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バーナー先端部の原料噴射孔より微粉固
    体原料を噴射し、該原料噴射孔の外周に開口した複数の
    酸化剤噴射孔より酸化剤を噴射し、前記バーナー先端部
    を循環水で水冷するガス化炉用バーナーにおいて、前記
    バーナー先端部の先端面と側面とを、断熱材よりなる溶
    射層で被覆したことを特徴とするガス化炉用バーナー。
  2. 【請求項2】 溶射層は、酸化アルミと酸化クロムとよ
    りなりバーナー先端部に爆発溶射されることを特徴とす
    る請求項1記載のガス化炉用バーナー。
JP9243597A 1997-04-10 1997-04-10 ガス化炉用バーナー Pending JPH10288311A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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