JPS5949415A - バ−ナ - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、粒状燃料の部分酸化用バーナに関し、更に詳
細には炭化水素燃料、酸素を含む気体を有し、また温度
調節剤（液体または気体）を選択的に有する可燃性混合
物を７リ一フロ一部分燃焼合成ガス発生器に送るバーナ
に関している０〔従来技術〕 蒸気及び／または二酸化炭素の存在下で、酸素を有する
炭化水素、または酸素を加えた空気を部分燃焼する時、
１，１００℃〜１，５００℃の温度にまで達することが
よくある。従って、このような高温によシバーナが損傷
するのを避けるには、耐熱材料及び耐熱構造でバーナを
形成しなければならない。

バーナをこのような耐熱構造にするには、基本的には冷
却するか、または高温環境から保護する必要がある。こ
れは、装置に水または他の冷却液を循環させることによ
シ行表っている場合が多い。

すなわち、バーナの外側及び内側に冷却通路を形成し、
この中を循環している冷却流体と十分な量の熱交換を行
って、バーナ自身の温度を減少及び安定化させている。

通常、混合物を燃焼する酸化炎は、合成ガス発生器の反
応室のような発生器に、燃焼生成物及び高熱炎を送って
いる。従って発生器がこのような高熱によシ損傷しない
ように、発生器は適当な耐火材料で裏打ちされている。

バーナの比較的傷つきやすい部分とは、高い反応器の温
度に長時間しかも連続的にさらされている部分である。

従来からも、バーナの内部を冷却する様々な手段がとら
れてはいたが、依然として高温による問題が残っている
。

たとえば、一般的には水等の液体を循環させて冷却作用
を行なう冷却コイル等で、バーナの外壁を包囲したシ、
また、バーナの下方すなわち火炎端部に内部通路を設け
、これに冷却液を循環させたシして、所定の温度範囲を
保持するようにしている。

どちらの場合も、バーナ前方の最も弱い面は、粒状スラ
グまたは灰がバーナの露出面に付着し易い温度、または
温度範囲にさらされる。このようなスラグが付着すると
バーナの効率は低下し、動作も低下し、最終的には装置
が停止してしまう。

このようなスラグ等の堆積は、粒子が反応器に入る時、
可燃粒子または灰が逆戻シして混合することＫよシ助長
される。ここでは、粒子等は高速炎を伴った気体の激し
い乱流中に捕えられる。

更に詳細には、露出されたバーナ面の温度が４００℃〜
５００℃以上の場合、尺粒子が付着し易くなることがわ
かった。一方、バーナ面の温度が４００℃〜５００℃以
下に保持されていればこのような灰の付着はほとんど阻
止される。

また、バーナ面に沿った粒子の堆積は通常放出口口また
はノズルのリップから開始することがわかった。その後
、堆積は、ノズルから半径力１”Ｊ７、側に徐々に広が
って、露出面のほとんどの部分を覆ってしまう。スラグ
もまた、冷却コイル及びチャネルから徐々に隔離される
ことによシ堆積してしまう。

バーナ面に沿ったこのスラグの堆積を除去する、または
少くとも抑制する一つの方法に、バーナ内の可燃混合物
に直接的に蒸気を噴射させるものがある。この方法は、
放出リップに粒子が堆積するのを阻止するものである。

しかし、これはこれら堆積を完全には除去できるもので
はない。

たとえば、反応器のすぐ内側の乱流による粒子物質の逆
流及び逆流混合によす、バーナにある程度堆積が生じる
。

〔発明の概要〕

本発明の目的は、バーナ面に沿ったスラグ堆積に関する
上記問題を克服することである。

本発明による、粒状燃料を部分酸化し気体生成物を形成
するバーナは、混合室と放出端を有する細長いバーナ本
体と、上記混合室に粒状燃料及び燃焼支持ハ；９体とを
供給する装置とを有し、さらに上記バーナは上記混合室
から燃焼混合物を放出するノズルを形成しかつ放出リッ
プを有する端面と、放出リップの周辺に延び上記端面に
隣接して設けられた環状マニホルドと、このマニホルド
に加圧流体を供給する装置とを有している。なお、この
マニホルドは、上記放出リップに向けて、ノ＜−ナ端面
と交差して上記マニホルドから加圧流体の流れを送るよ
うに位置した絞シ翻口を有している。

この加圧流体の流れは、全バーナ面を保護する流体のダ
イナミックシールドを供給する。なお、この保護ダイナ
ミックシールドとして、蒸気、Ｃ０２または水郷の様々
な流体を使用し得る。しかし、以下の説明では、流体と
して蒸気を使用している。

一つまたは枚数の高速蒸気噴流は、ノ（−す面を一掃す
ることができる。まず第１に、噴流は、高温粒子がバー
ナ面に接近及び接触するのを阻止するバリヤを形成する
。第２に、流体の噴流が）（−す面に並列に流れるか、
または望ましくは放出リップに隣接してバーナ面に対し
て接触または衝突するように上記噴流を配置している。

これによシ放熱／対流シールドが出来、バーナ面の温度
を４００℃〜５００℃以下に保持する。さらに、第３に
は、噴流は粒子の堆積面をきれいにする。

以下、添付の図面に基づいて、本発明の実施例について
ＨＩｕ明する。

〔実施例〕 第１図及び第２図は、バーナ１０を含む部分酸化装置の
一実施例を示している。バーナ１０は、酵素源１１及び
石炭スラリ等の粒状炭化水素燃料源１２に結合している
。従って、バーナにこれら２つの成分が送られた場合、
２つの成分は可燃混合物となる。

この装置は、高い内部温度にさらされるため、スチール
容器で形成されている０ここでは特に示されてはいない
が、容器の内壁及び”開口が形成されておシ、これらは
耐火材料で裏打ちされて、過酷な環境に耐えられるよう
になっている。

バーナ１０の放出端１３は、燃焼生成物や炎を耐火裏打
ちした反応器１４に送るように設けられている。反応器
１４には、部分燃焼による高温生成物が集積される。

反応器ずなわち発生器１４は剛火裏打ちした開口１６を
有し、この開口内にバーナ１０が配置されている０図示
した開口１６は、ノ＜−ナを包囲しである程度の保白を
行なうネック部分１７を有している。バーナ１０の上端
部には支持フランジ１９と係合する７ランジ１Ｂが設け
られている。支持７ランジ１９は、反応器のネック部分
１Ｔから外側に突出し、バーナ１０を適当な位置に保持
する他、修理または又換の際にこれを容易に取りはずし
できるようになっている。

バーナ１０は、縦方向通路を有する細長い本体２１（第
２図を）を有し、この通路は本体２１の長さ方向に延び
ている０この通路の下端部は、絞った円筒状開口２２ま
で達している。この円筒状開口２２は、バーナ面２４の
周辺リップ２３によ多形成されている。段々に狭くなる
壁面は、本体の通路をリップ２３に結合させ、混合室２
６を形成している。

本体２１の通路は、望ましくは同心的に設けられた導管
２７を有と、かつ混合室２６に至る放出口２８を有して
いる。

本明細書において、酸素は燃焼支持媒体として示されて
おシ、これは逆止め管３２によシ中央導管２１に送シ込
まれる。

導管２Ｔを位置決めすることにより、本体２１の壁面と
管の壁面との間に環状通路２９が形成される。環状通路
２９は、燃料を混合室２６に送る逆止め管３１によシ石
炭スラリ源１２（及びオプションとして温度調節装置）
に連絡している０管３１のパルプ３３は、粒状または微
粉砕石炭混合物の流散を調節する。この石炭混合物は、
上記燃料源１２から送られ、酸素と結合して混合室２６
に所定の可燃混合物を作る。

バーナ本体２１の下面２４は、反応器１４内の最高温度
及び乱流環境にさらされている。また、との下面２４は
、インコネル等の耐熱材料で出来ておシ、この下面がさ
らされている高温にもかかわらず機能し得る。　しかし
上記バーナ面２４は、高温には耐え得るが、スラグの堆
積には弱いという一面を持っている。

バーナ１０内を所定の冷却程度にするため、バーナ１０
は１′）または複数の内部チャネル３４を有している。

内部チャネル３４は、冷却液、望ましくは水を循環させ
る。冷却水チャネルは、適切に熱を除去するように配置
され、バーナの混合室２６内の温度を安定させ、内部装
置が過熱しないよう保護する。

さらに、装置の冷却は、本体２１の外側に位１ｕする冷
却コイル３６によって行なわれる。この冷却コイル３６
は、図示するように熱伝導性のある材料から出来ておシ
、高温に耐えるものである。

また、冷却コイル３６は所定の温度の変化度を保持する
のに十分な速度で水を流すことができる。

バーナの面２４に灰、スラグ、及び他の粒状物質等の固
体が付着するのを阻止するだめに、環状マニホルド３７
を配置している。このマニホルド３７は、バーナ１０と
もに動作し、またパイプ３９及び制御弁４１によシ加圧
蒸気源３Ｂに連絡している。

本実施例では、環状マニホルド３Ｔは、本体２１の下端
部から、望ましくは面２４のわずか前方に延びている。

この環状マニホルド３７は、基本的には一連の溶接グレ
ートによシ形成された環状室４０から成っている。環状
室４０は、バーナの下端部に係合しているか、まだはバ
ーナ面と横断方向に射出される蒸気流を調節するのに十
分な程度バーナに接近して配置されている。

第２図に示すように、マニホルド３７は、周辺に延びた
一つの絞り開口４２を有している。この開口４２は、蒸
気罠４０に連絡し、バーナ面２４と交差して加圧蒸気噴
流を送る。最も効果的に作用させるには、蒸気を＃１は
連続パターンでバーナ面２４と交差させるのが望ましい
。。

このように、蒸気は、少くとも２つの作用を行なう。第
１に、蒸気はスラグまたは灰粒子がバーナ面２４に接触
するのを阻止するようバーナ面２４に対してダイナミッ
クカーテンすなわちバリヤ金形成する。第２に、蒸気の
速度がリップ２３から開始する固体の堆積を除去させる
。第３に、噴流の性質として放熱シールドを供給するこ
とである。

絞シ開口４２から出た蒸気の体積は、部分酸化した生成
物が過１１Ｊに産出されるのを阻止するように調節され
る。

図示するように、マニホルド３Ｔはバーナ本体２１の周
辺前方端部に直接に結合している。この場合、マニホル
ド３７は、バーナ本体２４かられずか前方に延びるよう
に適切な位置に溶接または固定するだめの環状部材を有
している。

また、マニホルド３７を、反応器１４のネック部分ＩＴ
とともに動作するように配置してもよい。

この場合、円環状マニホルドは、バーナ１０の前端部に
滑動可能に整合し、絞シ開口４２に関して而２４を適切
に位置決めする。それによシ、開口４２から蒸気を噴出
させて面２４を一掃する。

第３図は、マニホルドの別の実施例を示している。バー
ナ１０は、第２図に示した構造と同様のイ１“・構造を
有している。しかし、ここでのマニホルド３７は複数の
すなわち個々の絞９し１４日４３を有している。この開
口４３は、複数の通路を形成し、各通路はマニホルド３
Ｔに連絡し、加圧流体を受ける。

各開口４３は、各開口から出た高速蒸気をバーナ１０の
縦軸に向けるような構成を有している。

さらに、流出蒸気が特定の形状になるよう開口４３を構
成することも可能である。また、開口はマニホルドの壁
面に取りつけた取υはずし可能なノズルであってもよい
。さらに別の例では、扇状の流れを形成し、バーナ面２
４と交差した所定の重複範囲を得ることができる。

しかし、いずれの場合でも複数の蒸気を面２４にほぼ平
行して送シ、バリヤを形成しかつ上述した２つの機能を
行なう。すなわち、シールドを行ないかつ固体物質によ
９面が汚れるのを阻止する。

なお、マニホルドには、第２図に示すような単一の絞シ
開口、または第３図に示すような複数の離間した円形の
絞シ開口のいずれを設けてもよい。

どの場合も、蒸気を送る開口は、面２４に直接的接触し
て位ｆと１−するわけではなく、との面２４から下方に
離間している。従って、ダイナミックバリヤすなわちシ
ールド形成蒸気はｌｚ’ｉｃ間した開口から上方に面２
４に向けて送られる。この場合の蒸気噴射の焦点は、放
出リップ４３にある。よって、微粒子の灰やスラグは蒸
気噴流に捕えられ、面２４から除去される。さらに、リ
ップ２３に付着している固体物質は、リップに衝突した
蒸気により除去される。

このような上述した構成により、バーナ１０の寿命はか
なシ改善され、上述したシールドのないバーナよりも、
本発明のバーナの方が交換期間が長くなることがわかっ
た。

第４図及び第５図は、別の実施例を示している。

バーナ５０は、酸素源５１と、石炭スシリ等の粒状炭化
水素源５２とに結合し１いる。これら２つの成分は、可
燃混合物を形成し、これが態位する際、燃焼生成物を作
る。この生成物は、合成ガス発生器５４の反応室５２に
放出される。発生器は、耐火材料５７で裏打ちされたス
チール容器５６から成シ、過酷な環境に耐えるような宿
造になっている。

バーナ５０の放出端は、燃焼の生成物及び炎を反応室５
３に送るように配信、されている。反応室５３は、耐火
裏打ちアクセス開口５９を形成するネック部分５８を有
し、このネック部分内にバーナ５０が位置している。バ
ーナ５０の上端部は支持７２ンジ５３と係合するフラン
ジ５５を有している。支持７ンンジ５３は、ネック部分
５８から外側に突出し、ボルトによシ適切な位置にバー
ナを保持し、かつ修理または交換するためのバーナを容
易に取シはずすことができる。

バーナ５０は、バーナ面６３に周辺リップ６２によ多形
成された円筒状υ：４０６１まで延びた縦方向通路を有
する細長い本体６０を有している。徐々に狭くなる壁面
６４は通路をリップ６２に結合して、混合ｍ６５を形成
する。本体６０の通路は、望ましくは同心的に位置する
導管６６を有している。この導管６６は、混合室１５ま
で延びた放出口６７を有している。

導管６６は、導管と本体６０との間に環状通路６８を形
成している。環状通路６８は、逆止め管６９によシ石炭
スラリ源５２と連絡している。逆止め管の弁は、スラリ
源５２から送られ酸素と結合する粒状すなわち微細石炭
混合物の体積を刺節し、混合室６５に所定の可燃混合物
を形成する。

な２素は、逆止め管７０によシ導管６６に送られる。

バーナ本体６０の下面６３は、反応室８２内の最高温度
及び乱流環境にさらされる。下面６３は、通常、インコ
ネル等の耐熱材料でできているＯしかし、この下面は高
温に耐え得るように形成されてはいるが、スラグの堆積
に対しては弱いという一面を有している。

バーナ５０の冷却及び熱的保護を行なうだめ、バーナ５
０は、冷却液好ましくは水を循環させる１つまたは複数
の内部チャネル７２を有している。

冷却水チャネルは、適切に熱を除去できるようノく−す
本体６０内に設けられ、これによυノ（−すの混合室６
５内の温度を安定化させ、かつ装置内部が過熱するのを
阻止している。さらに、ツク−すの本体の外側に位置す
る冷却コイル７１によシ、バーナの冷却を行なう。この
冷却コイルは熱伝導性材料でできている。

上述したような灰、スラグ及び他の粒状物質がバーナ面
６３に固着するのを阻止するため、環状マニホルド７３
を設けている。マニホルド７３は、反応室８２内に設け
られバーナ５０とともに動作し、かつパイプ７６及び制
御バルブＴ７により加圧流体源７４と連絡している。円
環体の、環状マニホルド７３は、ネック部分５８の下端
部の発生器容器５６から下方に支持されている。このマ
ニホルドは、バーナ面６３と係合するよう内側に延びて
いるのが望ましい。

マニホルド７３は、一連の溶接プレートで形成された、
はとんど閉鎖された環状室７８を有している。このマニ
ホルドは、バーナ５０の下端部と係合しているか、また
はバーナ°面６３に交差して流体が射出されるように上
記下端部に隣接して位置している。

第５図において、マニホルドＴ３は、一つの絞と連絡し
、加Ｌｒ、流体をバーナ面６３とタ：差して送る。最も
効呆的に作用させるには、７＜＜気等の流体をほに：連
続的なパターンでバーナ面６３と交差させることが望ま
しい。

このように流体の流れは、少くとも２つの機能を行なう
。第１に、流体はバーナ面６３と交差するダイナミック
カーテンす寿わちバリヤを形成し、仁の面６３にスラグ
′ｉｆ、たは灰粒子が付着するのを阻止する。第２に、
蒸気噴流の速度により、リップ６２から始まる固体の堆
積を除去する。第３にＱ′：）１、噴流のａ質から而６
３とノフ応室８２間に放ｈ〜シールドを提供する。

絞り開ロア９からの蒸気の体積は、反応室８２内の部分
酸化生成物の産出を阻止するよう調ｔつ１されている。

マニホルドＴ３は、取シはずし可能なバーナ５０ととも
に動作し、かつ発生器５４から取シはすしできるように
反応室８２内に設けられている。従って、マニホルド７
３は、一連の〃用尺い支持ブラケット８０に、取りはず
し可能に締結されている。

支持ブラケット８０は、望ましくはネック部分の内ｖ、
りを形成しくいる耐火れんが層の裏側でネック１＄分に
締結されている。ブラケット８０は、ノ（−す５０を適
切な位置に配置し、かつ動作中、熱膨張及び収縮にもか
かわらす）く−ナと接触し続けるような形状である。こ
のように、ブラケットは、水平部分８１を有し、この水
平部分により、　、（−すが加熱する時、バーナはマニ
ホルド７３に対して下方に膨張することができる０ 蒸気をマニホルド７３に送る流体接続部分７６は、ネッ
ク部分５Ｂ内の耐火れんが層のξＥ側に位置している。

マニホルド７３はバーナ５０の放出端に向けて内側に延
びている。バーナ面６３との動作を容易にするため、マ
ニホルドの上面は、ノクーナ５０の下縁部を滑動可能に
または隣接的に収容するような形状である。また、マニ
ホルド支持部材８０゜８１はネック部分５Ｂと適合して
いるので、マニホル、ドを下方に移動させることができ
、また）く−す５０をフランジ５３にボルト締結する時
、上記部材はバーナ５０と接触したままである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるバーナ及び部分酸化発生器の一部
断面を示し、第２図は第１図のノく−ナの部分断面図、
第３図はバーナの放出端の別の実施例の部分断面図、第
４図は本発明による部分酸化発生器の別の実施例の一部
断面図、第５図は第４図のバーナの一部分の部分断面図
、第６図はマニホルドの別の実施例の部分断面図である
。 １０．５０・−・、バーナ、１１．５１−−−・酸二・
；す源、１２．５２・φ・・粒状炭化水嵩す、２３料源
、１４．５３會・―・反応器、１６．５９・・−・開口
、１７．５８・・・・ネック部分、２１．６０・０・・
バーナ本体、２２，６１＠・・φ円筒状開口、２３゜６
２・・・・周辺リップ、２４．６３・φ・Φノ；−す面
、２６．６５争俸参〇混合室、２７．６６・・・・導管
、２８，６７・・−ψ放出口、３１，３２゜［ｉ９．ｒ
Ｏ＠φ−・逆止め管、３４．７２・・・・内部チャネル
、３６．７１・・・・冷却コイル、３７゜７３−・・・
環状マニホルド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｅｌ＋　　放出端と内部に混合！　（２６）とを有する
   細長いバーナ本体（２１）と、粒状燃料と燃焼支持媒体
   を上記混合室（２６）に供給する装置（２９）　＋（２
   ７）と、上記混合室（２６）から燃焼混合物を放出する
   ノズル（２２）を形成しかつ放出リップ（２３）を有す
   る端面（２４）と、上記端面（２４）に１ｉ１１接して
   位置しかつ上記放出リップ（２３）の周辺まで延びた環
   状マニホルド（３７）と、上記マニホルド（３７）に加
   圧流体を供給する装置（３９）とから成シ、上記マニホ
   ルド（３７）は、マニホルドからの加圧流体を上記放出
   リップ（２３）に向けて上記バーナの端面（２４）とほ
   ぼ交差して送るように配置された絞シ開口（４２、４３
   ）を有していることを特徴とする、粒状燃料を部分燃焼
   して気体生成物を形成するバーナ（１０）。 （２、特許請求の範囲第１項記載のバーナにおいて、絞
   り開口（４２，４３）は、バーナの端面（２４）に隣接
   して位１ｆｆＬ、上記バーナの端面にＩイぼ平行した進
   路で加圧流体を送ることを特徴とするバーナ〇（３）　
   　特許請求の範囲第１項記載のバーナにおいて、絞シ開
   口（４２，４３）は、バーナの端面（２４）から離間し
   かつ放出リップ（２３）に向かう進路で加圧流体を送る
   ように配置されていることを特徴とするバーナ。 （４）特許ｔｉＪ求の範囲第２項または第３項に記載の
   バーナにおいて、絞シ開口は放出リップ（２３）の周辺
   に放射状に外側に延びた単一の連続開口（４２）から成
   ることを特徴とするバーナ。 （０）　　特許請求の範囲第２項まだは第３項に記載の
   バーナにおいて、絞シ開口は、放出リップ（２３）に向
   けて個々の流体噴流を送るように、周辺に離間して配置
   された複数の開口（４３）から成ることを特徴とするバ
   ーナ。 （ＧＩ　　ＩＩ￥許請求の範囲第５項に記載のバーナに
   おいて、開口（４３）は、マニホルドの壁面の取シはず
   し可能なノズルから成ることを特徴とする特許す０ （７１特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに６
   己載のバーブ−において、マニホルド（３７）はバーナ
   本体（２１）の端面（２４）の周辺領域と接触して設け
   られていることを特徴とするバーナ。 （８）特許請求の範囲第１項乃至第７項のいずれかに記
   載のバーナにおいて、７３ホルト（３７）は、パーリ一
   本体（２１）の端面（２４）から外側方向に分岐した半
   径方向内壁を有していることを特徴とするバーナ。 （９）　　特許ＨＦ２求の範囲第１項乃至第８項のいず
   れかに記載のバーナにおいて、加圧流体をマニホルドへ
   供給する装置（３９）は、加圧蒸気を供給する装置から
   成ることを特徴とするバーナ。 ｆｉｌ　　粒状燃料の部分酸化によシス体生成物を形成
   する反応室（１４）から成シ、上記反応室はアクセス開
   口（１６）と、上記アクセス開口（１６）内に収容され
   かつ配置され、燃焼生成物を上記反応室へ送るバーナと
   を有していることを特徴とする部分酸化装置。 （１１）特許請求の範囲第１０項記載の装置において、
   アクセス開口に隣接し反応室の壁から内側に延びる支持
   装置を有し、バーナのマニホルドは上記支持装置によシ
   支持されていることを特徴とする部分酸化装置。