JPS5963403A - 微粉固体燃料の部分燃焼用のバーナ - 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】 または含有カスと共にバーナを通して反応器空間へ導入
するようにした微粉固体燃料の部分燃焼のための方法に
閃する。本発明は、さらに倣粉固体燃刺の部分燃焼のた
めの該方法に用いるバーナにも関する。

固体燃料のガス化としても知らノする部分燃焼は、酸素
との固体溶料の反応により得られる。燃料は、有用な成
分として主に炭素および水素を含み、こλ′１らが、供
給さねた酸素とーさらにけおそらく蒸気およＯ・二層化
炭１と一反応して一酸化炭素と水素を形成する。温度に
よっては、メタンの律成も可能である。本発明を微粉石
炭に関し主に記載するか、本発明に従う方法およびバー
ナけ、部分燃焼さねイ（Ｉる仙の微粉固体燃料、たとえ
ば亜炭、（ｔＮ粉木イオ、ビチューメンずず（　ｂｉｔ
ｕｍｅｎ　ｓｔｏｏｔ　）および右前コークスにも適す
る。ガス化法では、純酸素または酵麦含有カスたとえば
空気または空気と酸素との混合物も使用できる。

原理−１−、固体燃料の部分燃焼には、２つの！′４な
゛る方υくかある。第１の方法では、微粒状の固体燃．
。

料を、／　０　０　０　’Ｃ未満の温度で反屈、器内の
固定床￥）／ζは流動床［１ドＣ酸麦捷たは酔素含イｊ
ガスと接触゛させる。この方法の欠点は、全ての種類の
固体燃料かこのようにして部分燃焼できるわけではなく
、このことか、この方法の融通性を限定してＬ寸うこと
である。たとえば高膨潤性の石炭は、このよう′ｆＡ：
ｆ′ＩｒＩ類の石炭の粒子か、容易に焼結して反応器の
詰まりを招く危険かあるから使用できない。ある場合に
は、この種類の方法て得らλする高１１）ｉ．晴．のメ
タン−、欠点がある。

より右利な方法では、畿梃炭は、比較的高速度で反応ｔ
＋’ｊに送らｉ］る。反応器内では、炎か維持ぎわでい
て、燃料は、酸素またげ酸素含有カスと１０００°Ｃを
越える温度で反１ホ、する。第一の力′ス化法とは対照
的に、この方法では、反応器内の燃イ゛；１の滞留時間
は比較的短かく、固体燃料の焼結を防ぐに十分な短かさ
である。この最後の方法は、したかつて、固体燃料の比
較的広い範囲のガス化に適当である。

後者の方法では、１６１体燃料かキャリャーカス中−Ｃ
バーナを経て反圧、器へと通”ＩＴＳ送ら１＋　、一方
、酌素寸たは酸素含有カスもバーナを経て反応器へと送
らＡ）る。固体燃料は、微粉化さ牙１てぃても霧化さ牙
」た液体燃ｒ１またけ気体状燃料よりも通常は、反１ノ
１１性か低いので酸素と燃ｒ１とか混合さλ」るように
−１一分な注意が払わＪ）ねばならない。混合が不１−
分であると、加熱不足の帯域か、反応器内て過熱帯域の
隣りに生ずる：こＡ１は、固体学利の−・部か十分な酸
素を受けとらず、ｉ：利の他の部分が過多の酸素を受け
とるから生ずる。加燃不足の帯域では、燃料は、完全に
はカス化さ］１ず、一方、過熱帯域では、燃料は、価値
の低い生成物すなわち二酸化炭素と水蒸気とに完全に変
換さオ］る。反応器内の局部的高湿は、反Ｉｉ’Ｑ・器
壁の内面に通常は配設σｉ］、ている耐火ライニングに
損傷をもたらす欠点をさらに有する。

カス化プロセスを通じて酸素との固体燃料の十分な混合
を得る主な要件は、バーナ燃ｒ１出口への固体燃ｒ１の
安定した供給である○さらに、固体燃料の供給は、全燃
料出口にわたり均一に分配さ」）ねばならず、一方、酸
素または酸素含有カスは１、固体燃料の流Ｊ」に均一に
供給さ第１て酸素と固体燃料との十分で均一な接触を行
うようにすべきである。

カス化プロセス中、燃負荷により生ずるバーナ＋）ＦＪ
　ｔη１；への損傷を防ぐように注意が払わねねばなら
ない。バーナ前部を過熱から保護するため、反応器内で
既に生成した一酸化炭素および水素との供給酸素のバー
ナ前部近傍での早すぎる接触を防ぐ必要かある：この接
触は、バーナ前部での熱炎フロント（ｈｏｔ　ｆｌａｍ
ｅ　ｆｒｏｎｔ　）をもたらず。

本発明の目的は、微粉固体燃料の部分燃焼のための方法
であって、固体燃料の最適部分燃焼を保証するように酸
素との固体燃料の十分な混合が得らｉするように固体燃
料をバーナを経て反応器に供給するようにし、反応器内
に既に生じたカス混合物と酸素との早すぎる混合による
バーナ前部の過熱が防止さ」）でいる前記方法を提供す
ることであるＯ 本発明のもう１つの目的は、前記の目的か得られる微粉
固体燃料の部分燃焼のためのバーナを提供することであ
る。

本発明に従えば、微粉固体燃料の部分燃焼のための方法
は、酸素または酸素含有カスを反応器空間に供給して、
微粉固体燃料を環のようにして酸素または酸素含有ガス
の周囲に導入することを含み、微粉同体燃料と酸素また
は酸素含有カスが、バーナを経て反応器空間に導入ざ１
＋るようになっており、該微粉焼判が、バーナの中央流
路に導入σｉｌ、１τに酸素または酸素含有ガスが中央
流路外でバーナに別個に導入ｇ　１＋、　、バーナ内で
該酵素または酸素または酢累含イ」゛カスは、棺ｊ方向
で内方向にｌイｆ、Ｊ＋るようにさＪｌ、そして中央流
路からの固体燃イ′１か、４’ｉｔ！方向゛Ｃ外Ｊｊ向
に流Ｊするようにきねで固体燃イ゛１か該酸素または酸
米含有カスの周囲で環のようにして尺ｋｌ、器空間に供
給さＪｌることを特徴としている。

前記の［−１的に合うように、本発明に従う微粉固体燃
料の部分燃す′〃のためのバーナけ、酸素または酎・、
！−′含イノカスのための中央出口、微粉固体燃料のた
め中央山１−１を実質的に同中心的に包囲する実質的に
環状の出［１、環状用１」と連通している第１の中す、
！、流路、および中央山［１を形成する開端を佇する第
３σ）中り↓流路を含んでいて、該第１の中央流路とｔ
を第！の中央流路とが、実質的に一致する長手ＪＪ−向
の１ＩｌｌＩｌ線をイアしていて相ｈ：に軸方向に離隔
しており、さらに外部に配置さＪｌていて酸素または酔
素含イＪカスのための第３の流路を第１と第２の中りＪ
流路と整合させて含んでおり、該第３の中央流路が、複
数の第１の接続導管を経て環状ＩＩ冒］と連通していて
、第１の中央流路に関し実質的に均一に分布さ」コてい
て、微粉固体燃料のための円滑な通路を形成していてそ
して第１の中央流路に関し横方向で外方向に少なくとも
）■公的にずらさＡ１ていて／対の隣接する第１の導管
の間に空間を形成し、第３の流路が、／対の隣接する第
１の接続導管の間の空間を貫通する少なくとも７つの第
２の接続導管を介して第２の中央流路と連通しているこ
とを特徴とする。

本発明の適当な例では、第１の接細１導管の全断面積お
よび出口の面積は、第１の中央流路の断ｊｍ積にそｉｌ
ぞＪ１実質的に等しい。

本発明に従う方法およびバーナでは、固体燃イ′＋１が
、反応器空間に酸素または酸素含有カスの周囲で環とし
て導入さＪｌ、よって反応器空間に既に存在するガス混
合物との酸素のバーナ前面近傍での早すぎる混合を防ぐ
シールドを形成する。

バーナに中央方向に供給さλ］た固体燃料の流Ａ」　・
は、接続流路を経て横方向で外方向に円滑に案内ヒＡｌ
、酸素か固体燃料の流わを乱すことなく中央用［Ｉに向
は内方向に流ねる。

以下本発明を添付の図面を参照して例を通してぴらに詳
細にｎＩＩ明する。図面をｊｍシ同じ要素は、同一の参
［１（（数字で示しである。

第１ないしグ図を参照して述べると、藺粉化石炭のごと
き微粉化固体燃料の部分的燃焼のだめの全体を参照数字
／で示したバーナは、バーナの長手方向の軸ｔに垂直な
前面を形成１している拡大ｆ１＾部分をイｊするシリン
ダ状中空壁部利３を含んでいる。中空壁部材２は、バー
ナ前面３近傍に配置した拡大端壁乙を有する同中心壁Ｓ
を内部にイｊしている。同中心壁Ｓは、図示してない導
管手段により壁部材！の内部に供給プねてから排出さλ
する流体を冷却するだめの遷移通路９と通路７、ｇとに
中空壁部材！の内部を分ける役目をする。中空壁γ！、
ｌくイＡ、２は、環状用［］／／と連通ずる微粉固体燃
料用の第１の中央流路１０および酸素または吊素含イ１
気体用の出「Ｉ／３を形成する遊端を有する第２の中央
通路／、！を包囲している。第１の中央流路１０と第２
の中央流路７．２とは相ｒ７に＃隔していて、相ＩＪに
関し同中心をなすように配置キわている。中空壁部材２
は、第２の中央流路／２の一部および第１の中央チャン
ネル１０の周囲に同中心的に配置さ」また酸素捷たけ酸
素含有カス用の第１の環状流路／／Ｉ−および微粉固体
燃料用の凹状出口／／を形成、する開端を治し第２の中
央流路の一部を同中心的に包囲する第２の凹状流路／Ｓ
を包囲している。第１の中央流路１０は、第３４に示す
ようにそねそね環部分の形状をとっている複数の接続導
管／乙を紅で環状流路／ｊおよび環状用「１／／と連通
している０連続導管／乙は、横方向で外方向に傾斜する
部分／７、第１の中央流路と長手方向で実質的に整合し
ている部分／８および環状流路／左に連結している横方
向で外方向に傾斜している部分／９をそＡ１そ牙１有し
てなる。第１の中央流路１０との接合部で、接続導管／
乙は、−緒になって環を形成し、流路１０から接続導管
／乙への固体燃料の円滑な通わ″を許容している。接ｒ
導管／乙の第１の部分／７の傾斜のために、隣１と導管
の間に除々に間隙か形成さＡ」、とわらの間隙は、環状
流路／ｌと第２の中央流路／２との間の流体、＋１！通
の配役のために用いらＡ］る。複数の接′続導管、２０
が、接続導管／乙の間の間隙を貫通している。第１図に
示した最後の要素け、出［Ｊ／３からの流体をｊｊＱ方
向て夕Ｙ方向に方向づけ、かつ流体＋Ａ何０を増加させ
るプランツボディ、２／である。）゛ラソフボテイは、
図示してないスペーサ手段により第２の中央流路／２内
の中心にある。

空気による微粉石炭のガス化のための前記σ）ノ・−す
／の操作中、キャリヤー流体中に懸濁さ、！］だ微粉石
炭は、第１の中リジ流路１０を通り１γ続導管／乙およ
び環状流路／Ｓを介し、ノ・−すの下流Ｇこ配置ｊ”ｆ
さＡ［だ反ｎＬ、器スペーサヘイｊ炭を導入するためσ
）環状用ｍｌ　／　／へ送らＪする。同時に、空気か、
固外燃利流の外側の環状流路／グを通り、さらに第２の
流路７１．２を辿って接続導管、２０を介して中央用［
−Ｉ／３へと送ら、！する。中央出口／３近傍て、空気
が、フラソフボテイ、２／のイｒ在によって、横力向て
夕ＶＪｊ向に増大した速１９で流ねるようにさＡする。

その結果として、流出空気か、流出石炭の環に向かって
強制さ」するので、石炭は、反１ノド器空間て空気とよ
く混合智λ１得る。空気と石炭との混合は、たとえば第
２の中央流路／２で不図示の螺旋体により４にする空気
のうずまき連動によりさらに促進さＡ１イ（Ｌる。流出
石炭の環は、反応器空間内に形成１さ〕１をカス’／Ｊ
Ｖ、合物と空気との間の早期の接触によりノ・−＝す前
面か過熱式ねるのを防ｆ］−するシールドを形成する。

環状用［Ｊ／／の幅は、十分に狭く反応器空間の石炭と
空気の迅速な混合を許容するようにずへきである。一方
、環状用Ｌ１／／は、石炭の安定した流オ）を得るよう
に十分な幅を泊ずへきである。

石炭のための適当な幅は、３ないし、、）　Ｑ　ｔｎｍ
の範囲内て選択する。出口／／のさらにより適当な幅は
、３ないし７０媚の間である。反応器空間に入る石炭の
流ねの安定度は、たとえば環状流路／Ｓに配置さＪ）だ
不図示のしやま板により石炭流にうず寸き運動を生じさ
せることによりさらに向１．させらＡ１よう。

中央流路１０から１ｇ′続導？２？／乙への石１カの円
ｆ１ｆ１７Ｎ、わを得るため、１番手方向の軸ｔとの該
導管／乙の部分／７の適当な鋭角は、１１３０より小さ
く選」も傾斜のさらにｔ内当な角度は／汐０よりも小さ
く選メ；。

バーナの長σにわたる石炭の均一で安定な多電のＩｌｔ
、　ｉ＋を促進するため、石炭流ねに有効な［すｉ面積
け、バーナの少なくとも１）１ノ方部でθｒましくけ実
質的（こ一定であるように選択する。

次に、本発明のもう７つの具体例を示す第５〜８図を参
１ｊｔ（して以下に説明する。

本発明に従う〕・−すのこの第２の例では、第１の中り
↓流路１０は、中央に配置さλまた偏向部材３／を内部
にイｊする拡大端部分３０か設けら牙ｌ″ＣＩ／１て、
第１中央流路１０の端部分で固体燃料のための環状通路
を形成している。円錐台形の端部分３０の＋ｒ＋角は、
適切にけｑＯｏより小さく、さらＧこ逆開には３０°よ
り小さく、拡大端部分３０への固体燃ｒ１の円滑な移送
を１１」能とする。環状通路は、該；ＨＨ７路と一’　
Ｒ’３．：＜をなずように配置さＡまた第１の傾斜部分
３３を有する複数の接続導管３２へ中央流路１０から固
体燃料を円滑に案内するようになって１／）る。

１′Ｓ続導管３２け、固体燃料のための環状用［１を形
成する開端３７を有する環状円錐台流路３乙に固体燃料
を方向づけるための第２の傾斜部分３におよび中央流路
１０と平行な部分３１１−をさらに含んでなる。第７図
に示すように、接続導管３．２は、ゲ対の隣接導管３２
の１１）１に間Ｉ（泡が形成さＡするように相ｌＩ−に
関連して配置′ｆＪさ」１ている。こＪｌらの間隙で、
環状流路／／ｌと第２の中央流路／−，，２との間の接
続導管、２０か配装置さ」１ている。円錐台形の流路３
乙は、ＬＩ−ｉ　１１１　ｊ　７　ヲｊＱｊ　ル酬ｌｒ
？　ｈ　ヨヒ固体と、出１１／３からの酸素との混合を
促進するために、固体Ｍｉ′にうす巻運動を起こさせる
うずまき手段（図示せず）がさらに設けられてぃてもよ
い。

空気による石炭のカス化のために、第５−８−１ンＩに
示すバーナの操作している１１１：、ギヤリヤー液体中
の微粉石炭は、第１の中央流路１０を通し、該流路の拡
大端部分３ｏの環状通路および接続導管３２を介して円
錐台形の流路３乙に移送さね、さらに該流路３乙の開端
３７を紅てバーナ出目の下流にある反１１ｊｊ’　ｔ１
’ｉ　ｌ１ｉｌ隙へと移送ざノ］る。同１時に空気か、
バＪ状流路／ｌＩ−を通り、接続導管３．２の間に自由
に残さＪまた間隙を貫ｊｍする接続導管！０を経て第２
の中央がＣ路／、、２に流ねるようにさ１１　、ざらに
反ｂａ、　ｋ空間へ中央山［］／３を通って入り、ここ
で石炭は、カス化のための空気と混合される。円錐台形
の流路３乙を去る石炭は、空気の中央流出流に向けらね
、石炭と空気との間の密な接触が起こる。石炭は、空気
流の周囲に供給さ第１るので、空シ（、と反１’ｆ５　
Ｊａｙカスとの間の早すぎる接触によるバーナ前面の過
熱が防＋１−さＪする。

石炭流に有効な断面積け、石炭の安定な流出を促進する
ために少なくとも出口近傍のバーナの−ｉη１−にわた
って−・定に保た」することが好ましい。

酸素または酸素含イｊカスのための環状流路／ｌが図面
に示さＡ］でいるか、本発明は、本発明のバーナのこの
ような環状流路の適用に限定σノするものではないこと
にｔｌ」１ずへきである。空気は、たとえは杼続導管、
２０を形成５する内方向に傾斜した部分をイＪし第１の
中央流路の夕１部に配置さ」また複数の流路を紅て第２
の中央通路／！に移送さＪｌてもよい。

さらに、固体燃料のための出［Ｉけ、正確に環状である
必要はない。固体燃料のための接続導管の開ｔ１Ｍをイ
Ｊして固体燃料の出の出［Ｊを有するようにしてもよい
が、この場合、こねら開端け、酸素用１１の周囲に実智
的に均一に分布させらね、比較的密に詰めらねていて、
流出する酸素または配素含有カスの周囲に適当なシール
ド゛を形成、するのに心太”な実質的な環を開端か形成
するものとする。

本発明け、バーナの熱負荷を制御する特定の手段に限定
さλ」るものではない。内部冷却流体通路をイｊする図
示の中空壁部材の代りに、バーナは、たとえ６−１パー
トの操作中、熱負荷を制限するバーナ１）１１壁の外面
に施こさ」］た適当な耐火ライニングをイｊしてもよい
。

高効率操作（ｈｉｇｈ　ｄｕｔｙ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ
ｓ　）に対しては・１１Ｔｊ常金川からなる酸素用の３
ｐ管および流路は、１〒ノ化被膜（ｏｘｙｄｉｃ　ｃｏ
ａｔｉｎｇ）たとえＩｄ　ＺｎＯ２またはセラミックで
好ましくは内部を被覆してあって、酸素による全屈の燃
焼の危険を伴わずに窩い酸素速度の適用が１！ｆ能とな
る。

初めの１つの図面に示した本発明の具体例に用いたブラ
ツフボデイ２／は、高能力バーナで主にイＳ利であるこ
とに注目さねたり。

【図面の簡単な説明】 竿、７図は、本発明に従う第１のバーナの前部の長手方
向…ｉ而面を示ず。 第２図は、第１図のＩＩ　−ＩＩでとった断面図である
。 第３図は、第１図のＩＩＩ　−ＩＩＩでとった断面図で
ある。 第を図は、第、７図のＩＶ　−ＩＶでの正面図である。 第５図は、本発明に従う第２のバーナの前部の長手方向
断面図を示す。 第６図は、り’＜を図のＶｌ　−Ｖｌでとった断面図で
ある。 第７図は、第３図のＶｌｌ　−Ｖｌｌでとった断面図で
ある。 第ｒ図は、第３図のＶｌｌ　−Ｖｌｌｌでの正面図であ
る。 ！・・・シリンダ状中空壁部利、３・・・バーナ前面、
Ｓ・・・同中心壁、７，８・・・通路、９・・・遷移通
路、１０・・・第１の中央流路、／／・・・環状出口、
／２・・・第２の中央流路、／３・・出［１、／グ・・
・第１の環状流路、１５・・・第２の環状流路、／／！
Ｊ・・・接続導管、２０・・・代理人の氏名　　川原［
（１−穂

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）微粉固体燃料の部分燃焼のための方法であり、酸
   素剤たは酌孝含有カスを反応器空間に供給して、微粉固
   体燃料を環のようにしてｍ素捷たは酸素含有カスの周囲
   に導入することを含み、微粉固体燃料と酸素または醐素
   含イ１カスか、バーナを紅で反応器空間に導入されるよ
   うになっており、評微粉燃判か、バーナの中央流路に導
   入さＡ］、該酸素または酸素含有カスか中央流路外でバ
   ーナに別個に導入さお、バーナ内で該酸素または酸素ま
   ／こは酸素含有カスは、横方向で内方向に流ｉｌ］るよ
   うにｉＡ１、そして中央流路からの固体燃料か、横力向
   で外り向に流］］るようにさＪ］て固体ＰＦＩか該酸素
   剤たは酸素含有カスの周囲で環のようにしてＪノ１ノ１
   ）、溜空間に供給さＡすることを特徴とする前記微粉固
   体燃料１のｔ″り１（分燃焼のための方法。 （２）固体燃ｒ１か、供給された酸素または醐累含イＪ
   カスに関し鋭角をなして反１＋ｉｉ器空［）１１中に導
   入さオ］ることを特徴とする特許請求の範囲第１項、′
   ｉ１２賊の方法。 （３）固体燃料が、供給さ、ｉまた酸素または酸素含有
   ガスに関し横方向で内方向として反１５　Ｅ”ｊ空間に
   導入されることを特徴とする特許請求の範囲第１ま／こ
   け２瑣記載の方法。 （４）酸素または酸素含有カスか、供給ざ１Ｔた固体燃
   料に関Ｌ　ｊ７１４方向で内方向として反応Ｒｕ空間に
   導入さＡすることを特徴とする持金１請求の範囲第１な
   いし３項のいずノ１かに記載の方法。 （５）　　うずまき運動か、固体す料に与えらオ］るこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１ないしグ徊のいずＡ
   ］かに記載の方法。　　。 （６）　　うずまき運動か、酸素または酸素含有カスに
   Ｕｙえらλすることを特徴とする特許請求の範囲第７な
   いし５項のいすねかに記載の方法。 （７）酸素または酸素含有カスか、環のようにして反応
   器空間に導入さノすることを１、デ徴とする’ｌ、＋ｉ
   ’　ｉｔ’１請求の範囲第１ないし６項のいずＡ１かに
   記載のノｊ法。 （８）　　微粉固体燃料の部分燃焼用のバーナであり、
   酸素または酸素含有ガスのための中央出口、微粉固体燃
   ｒ１のため中央出口を実質的に同中心的に包囲する実質
   的に環状の出口、環状出口と連通している第７の中央流
   路、および中央出口を形成するｆｊＮ端を泊゛する？Ｒ
   ２の中央流路を含んでいて、該第１の中央流路と該第２
   の中央流路とが、実質的に一致する長手方向の軸線を有
   していて相互に軸方向に離隔しており、さらに第１と第
   ２の中央流路の外部に該流路と整合して配置さねた、酸
   素または酸素含有カスのための第３の流路を含んており
   、該第１の中央流路か、複数の第１の接続導管を経て環
   状用ｎよ連通していて、該第２の接続導管は第１の中央
   流路に関し実質的に均一に分布さねでいて、微粉固体燃
   料のための円滑な通路を形成していて、そして第１の中
   央流路に関し横方向で外方向に少なくとも部分的にずら
   さねていて／対の隣接する第１の導管の間に空間を形成
   し、第３の流路か、／対の隣接する第１の接続導管の間
   の空間を貫通ずる少なくとも１つの第２の接続導管を介
   して第２の中央流路と連通していることを特徴とする前
   記微粉固体燃料の部分燃焼用のバーナ〇（９）第１の接
   続導管の全断面積、第１の中央流路の断面積および環状
   出口の断面積が実質的に等しいことを特徴とする特許請
   求の範囲第ざ項記載のバーナ。 （１０）　　第３の流路力・実質的に環状であり、第１
   と第！の中央流路に関し実質的に同中心をなすように配
   置さλ′１ていることを特徴とする７Ｉｆ訂請求の範囲
   第８または９項に記載のバーナ。