バーナ
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は石炭などの有機燃料をガス化する装置に、燃料とガス化剤（酸素、水素、水蒸気の少なくとも一種を含むガス）を吹き込むバーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】図１５はガス化炉とその周辺機器の配置を示す系統図である。ミル４６で破砕され、混合器４７でＮ2 ガスと混合された後、同Ｎ2 ガスで搬送されてガス化炉４１の石炭用バーナ０１１に投入された石炭は、ガス化剤と反応してガス化し、チャー回収装置４２でチャーを分離された後、生成ガスとして取出される。分離されたチャーは混合器４５に入り、搬送用Ｎ2 によりガス化炉４１のチャー用バーナ０１１に戻され、ガス化剤によって燃焼する。
【０００３】図１６はガス化炉に燃料とガス化剤を投入する従来のバーナの一例を示す縦断面図である。内筒０３２の中央に形成されたガス化剤が流れる中央流路０１２と、前記内筒０３２と外筒０３１との間に形成された燃料（微粉炭）と搬送用Ｎ2との混合気が流れる環状断面流路０１３とが同軸になっており、バーナ外部で燃料噴流０１、０３に対しガス化剤噴流０２、０４を衝突させることにより、燃料とガス化剤の混合を促進している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】燃料噴流とガス化剤噴流をバーナ外部で衝突させる前記従来のバーナでは、ガス化剤の酸素分圧が低い場合には、バーナの噴出口近傍で燃料とチャーの燃焼速度が噴出速度よりも小さくなるため、着火点がバーナの噴出口から離れる。石炭ガス化炉のコンバスタ部では、着火点が離れることによる燃焼性の悪化ならびに、バーナ部で溶融した灰が固化することによる不具合が生じる。
【０００５】また、窒素で搬送する場合は、ガス化炉の性能上、ガス化炉内への窒素の投入量をなるべく小さくすることが好ましい。しかしながらバーナを同軸形式にする場合は、窒素の投入量を小さくすると幾何学的関係から燃料が流れる環状断面流路の隙間の寸法が小さくなり過ぎて、閉塞する可能性がある。
【０００６】燃料の着火を良好にするためには、燃料の発熱量、反応速度に対して燃料およびチャーと予混合ガスの流量を調整し、着火に最適な条件を設定することが必要である。従来、燃料とチャーを窒素等の不活性ガスで搬送する場合は、ガス化炉内（バーナ外部）においてガス化剤と混合させることにより着火の条件を満たしていた。しかしながらガス化剤中の酸素分圧が低い場合は、バーナ噴口部近傍の混合部での燃料及びチャーの反応量が少なく、安定着火の条件を満たすことが困難であった。
【０００７】本発明は、従来の装置におけるこのような問題点を解消し、正確、確実そして安定した作動で、着火および燃焼性能を向上するようにしたものを提供することを課題とするものである。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決すべくなされたもので、その第１の手段として、噴流床ガス化装置用のバーナにおいて、二重の筒状部材と、外側の筒状部材の上流側に設けられたガス化剤投入口と、内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口およびガス化剤用の投入口とを具えるとともに、内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口とガス化剤用の投入口の少なくともいずれか一方の投入口を、バーナ軸心に垂直な面またはこの面への投影面内でバーナ軸心を中心とする円の接線方向に向けて開口したバーナを提供し、二重の筒状部材のうち内側の筒状部材では、その上流側に設けられた燃料用の投入口とガス化剤用の投入口の少なくともいずれか一方から、燃料、または／およびガス化剤を、バーナ軸方向に対して旋回方向の速度成分を与えてバーナ内に投入し、バーナ軸方向に対し旋回方向の速度成分を持たせることにより、バーナの噴出口近傍に再循環渦を形成させるようにしたものである。
【００１２】 また、本発明は第２の手段として、噴流床ガス化装置用のバーナにおいて、三重の筒状部材と、外側の筒状部材の上流側に設けられたガス化剤投入口と、中間の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口およびガス化剤用の投入口と、内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口およびガス化剤用の投入口とを具えるとともに、中間の筒状部材および内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口とガス化剤用の投入口の少なくともいずれか一方の投入口を、バーナ軸心に垂直な面またはこの面への投影面内でバーナ軸心を中心とする円の接線方向に向けて開口したバーナを提供し、三重の筒状部材のうち中間の筒状部材および内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口とガス化剤用の投入口の少なくともいずれか一方から、燃料、または／およびガス化剤を、バーナ軸方向に対して旋回方向の速度成分を与えてバーナ内に投入し、バーナ軸方向に対し旋回方向の速度成分を持たせることにより、バーナの噴出口近傍に再循環渦を形成させるようにしたものである。
【００１３】 また、本発明は第３の手段として、噴流床ガス化装置用のバーナにおいて、三重の筒状部材と、外側の筒状部材の上流側に設けられたガス化剤投入口と、中間の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口およびガス化剤用の投入口と、内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口およびガス化剤用の投入口と、内側の筒状部材の中央に設けられた起動用バーナと、起動用バーナの外周に設けられたシールガス流路とを具えるとともに、中間の筒状部材および内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口とガス化剤用の投入口との少なくともいずれか一方の投入口を、バーナ軸心に垂直な面またはこの面への投影面内でバーナ軸心を中心とする円の接線方向に向けて開口したバーナを提供し、三重の筒状部材のうち中間の筒状部材および内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口とガス化剤用の投入口の少なくともいずれか一方から、燃料、または／およびガス化剤を、バーナ軸方向に対して旋回方向の速度成分を与えてバーナ内に投入し、バーナ軸方向に対し旋回方向の速度成分を持たせることにより、バーナの噴出口近傍に再循環渦を形成させるようにするとともに、内側の筒状部材の中央に設けられその外周にシールガス流路を具えた起動用バーナにより、確実な起動を行うようにしたものである。
【００１４】 また、本発明は第４の手段として、上記第１ないし第３の何れかの手段において、上記外側の筒状部材の下流側内面に旋回羽根を設けたバーナを提供し、同旋回羽根により、前記バーナ軸方向に対しする旋回方向の速度成分を助長するようにしたものである。
【００１５】 また、本発明は第５の手段として、上記第１ないし第４の何れかの手段において、上記外側の筒状部材の下流側付近に保炎用ブロックを設けたバーナを提供し、同保炎用ブロックにより火炎を確保し、燃焼性を向上させるようにしたものである。
【００１６】 また、本発明は第６の手段として、上記第１ないし第５の何れかの手段において、ガス化剤中の酸素と燃料との混合比を重量比で０．１９ないし０．４６とするバーナを提供し、着火距離（バーナの噴出口から着火点までの距離）を縮めて、良好な燃焼状態を設定するようにしたものである。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【発明の実施の形態】図１ないし図７に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。１１ａはバーナで、片方の端部に噴出口を持つ内筒３３、中間筒３２、外筒３１を同軸上に配置した三重の円筒で構成されている。内筒３３の上流側には、その周面の接線方向に燃料及び搬送ガス導入口２１、予混合用ガス化剤導入口２２が各２個、同一のものが互いに１８０°離れて配設されており、燃料及び搬送ガス導入口２１からはチャー及び搬送ガス（Ｎ2)１，また、予混合用ガス化剤導入口２２からはガス化剤２が中央通路１２中へ旋回方向に投入される。
【００２１】また、中間筒３２の上流側には、その周面の接線方向に燃料及び搬送ガス導入口２３、予混合用ガス化剤導入口２４が各２個、同一のものが互いに１８０°離れて配設されており、燃料及び搬送ガス導入口２３からは石炭及び搬送ガス（Ｎ2)３，また、予混合用ガス化剤導入口２４からはガス化剤４が環状断面通路１４中へ旋回方向に投入される。
【００２２】さらにまた、外筒３１の上流側には、その周面の接線方向にガス化剤導入口２５が互いに９０°離れて４個配設されており、ガス化剤５が環状断面通路１３中へ旋回方向に投入される。
【００２３】３６、３７、及び３８はそれぞれ背面板で、背面板３６は内筒３３、背面板３７は中間筒３２、背面板３８は外筒３１の端部をプラグしている。中間筒３２と外筒３１ので区画する環状断面通路１３の他方の端部には旋回羽根（スワラ）１７及び保炎用ブロック１８が配置されている。また、４１は前記バーナ１１ａを設置したガス化炉を示している。
【００２４】このように構成された本実施の形態において、中央通路１２には窒素で搬送されてきたチャー及び搬送ガス（Ｎ2)１とガス化剤２をそれぞれ内筒３３の接線方向、即ち旋回方向（図１参照）に投入する。
【００２５】前記中央通路１２の次の環状断面流路１４には、石炭及び搬送ガス（Ｎ2)３とガス化剤４をそれぞれ中間筒３２の接線方向、即ち旋回方向に投入する。
【００２６】ここで、石炭およびチャーとガス化剤の投入点からバーナ噴出口までの長さは少なくとも、中央流通路１２においては内径、環状断面通路１４においては同環状断面通路を構成する２つの円管の隙間の５倍ないし１０倍以上の距離とする。これは石炭やチャーとガス化剤とがバーナ噴出口までに十分混合するための適正な距離である。
【００２７】また隙間の寸法は、搬送する粒子による閉塞を防止するため、粒子の最大粒径の１０倍以上とることが望ましい。最も外側にある環状断面通路１３には、必要なガス化剤量から予混合に使用したガス化剤量を引いた量のガス化剤５を旋回方向に投入する。
【００２８】なお、このバーナ１１ａに至る前記チャー及び搬送ガス（Ｎ2)１、ガス化剤２、石炭及び搬送ガス（Ｎ2)３，ガス化剤４、及びガス化剤５の流れは図３に示すようになっている。
【００２９】即ち、ガス化炉４１でガス化され、チャー回収装置４２で生成ガスと分けられたチャーは、混合器４５において搬送ガス調整弁５３を経て供給される搬送ガス（Ｎ2)と混合され、チャー及び搬送ガス（Ｎ2)１として前記バーナ１１ａに供給される。
【００３０】一方、このチャー及び搬送ガス（Ｎ2)１に対応するガス化剤２について見ると、送風機４８から空気調整弁５２を経て窒素分離器４３に供給された大気中から同窒素分離器４３で搬送ガスとなるＮ2 と分離されたＯ2 が、空気調整弁５１を経て前記窒素分離器４３をバイパスした空気とガス化剤混合器４４で混合されていわゆるガス化剤２となり、ガス化剤調整弁５７を経て前記バーナ１１ａに供給される。
【００３１】また、石炭については、ミル４６で粉砕され、次いで混合器４７において搬送ガス調整弁５４を経て供給される搬送ガス（Ｎ2)と混合され、石炭及び搬送ガス（Ｎ2)２として前記バーナ１１ａに供給される。
【００３２】この石炭及び搬送ガス（Ｎ2)２に対応するガス化剤４について見ると、前記したガス化剤２と一緒にガス化剤混合器４４で作成されガス化剤調整弁５６を経て前記バーナ１１ａに供給される。
【００３３】そしてまた、バーナ１１ａに供給されるガス化剤５は、前記した他のガス化剤２、４とガス化剤混合器４４の出口から分かれてガス化剤調整弁５５を経て前記バーナ１１ａに供給されるようになっている。
【００３４】従って、空気調整弁５１を経た空気重量Ａ１と窒素分離器４３からの酸素分Ｏ2 で合成されるガス化剤総量ＧＯは、ガス化剤２、４、５それぞれのガス化剤重量Ｇ２，Ｇ４，Ｇ５の和となり、また、搬送ガス（Ｎ2)総重量ＶＮＯは搬送ガス調整弁５４を経て供給され石炭を搬送する搬送ガス（Ｎ2)重量ＶＮ１と、搬送ガス調整弁５３を経て供給されチャーを搬送する搬送ガス（Ｎ2)重量ＶＮ２の和となる。
【００３５】また本実施の形態において採用した旋回羽根（スワラ）１７の詳細を図５に示す。図５ａにその正面を、また、図５ｂにその縦断面を示すように、このような形状とすることにより、空気と石炭の混合を均一にする作用を有し、これにより着火性のみならず、燃焼も良好になる。
【００３６】図４は燃料噴出流速と着火距離の関係を示す図であるが、燃料噴出流速が５ｍ／ｓないし１００ｍ／ｓの範囲において、スワラの設置により着火距離は１／１０程度に短縮され、良好な着火状況となることがわかる。
【００３７】また、場合によってはそれぞれの環状断面通路の噴出口に保炎用のブロック（１７）を設置してもよい。これは、図７に示すように流れ内に設置され、その後流に生じる渦流により高温ガスを再循環させて、着火を助けるものである。
【００３８】なお本実施の形態では、予混合用ガスの投入流速を５ｍ／ｓないし１００ｍ／ｓの範囲に調整する。投入流速が５ｍ／ｓ未満では粒子沈降によるバーナ焼損の可能性があり、１００ｍ／ｓを超えると摩耗によるバーナの破損が有るので、前記した５ｍ／ｓないし１００ｍ／ｓが最も好ましい範囲ということになる。
【００３９】また、本実施の形態では、燃料と予混合用ガスの混合割合を０．８ないし２．０の範囲とする。図６R>６に示すように、燃料と予混合用ガスの混合割合がこの範囲の時に着火距離（バーナの噴出口から着火点までの距離）が短く、良好な燃焼状態を設定することができるからである。ガス化剤全体からいえば、予混合用ガスはガス化剤全体の０〜５０％、好ましくは１０〜３０％を石炭またはチャーに混合する。石炭とチャーに適当な割合で混合しても良いし、どちらか一方のみに混合しても良い。
【００４０】なおまた、上記各説明で理解されるように、本実施の形態におけるガス化剤２、４、５は、酸素に富んだ空気であり、このガス化剤が供給される内筒３３、中間筒３２、外筒３１は同心状に配置された断面形状円形のものとして示したが、この形状は円形が好ましいものの、これに限定されることなくその断面形状は、楕円、または角状であってもよい。
【００４１】そして、内筒３３、中間筒３２、外筒３１のそれぞれに接線方向に開口して取付けたガス化剤または搬送ガス等の各導入口の数または取付け位置も上記説明に限定されるものではなく、装置の規模等に応じて適宜選択しうることは勿論である。
【００４２】また、内筒３３、中間筒３２、外筒３１の全てが同一方向に旋回流を起こすようにガス化剤または搬送ガス等の各導入口を取り付けているが、旋回流の方向は各筒毎に任意に決めることもできる。
【００４３】さらにまた、内筒３３、中間筒３２、外筒３１のそれぞれにおいて、ガス化剤または搬送ガス等の各導入口は同一円周面の接線方向に開口しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、その一部に法線方向に開口するものを含むこともできる。
【００４４】本発明の第２の実施の形態について、図８および図９に基づいて説明する。本実施の形態では、前記第１の実施の形態のものが、ガス化剤または搬送ガス等の各導入口をそれぞれ内筒３３、中間筒３２、外筒３１の周面に取付けていたのに対し、これらのうち内筒３３、及び中間筒３２のものを対応する各背面板３６、３７に取付けたものであり、その他の構成、作用等は前記第１の実施の形態のものと実質的に同一であるので、図中共通部分に同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００４５】即ち、本実施の形態では、背面板３６には燃料（チャー）及び搬送ガス導入口２１、及び予混合用ガス化剤導入口２２が各２個、同一のものが軸心を挟んで互いに向き合って取付けられ、同様に背面板３７には、燃料（石炭）及び搬送ガス導入口２３、及び予混合用ガス化剤導入口２４が各２個、同一のものが軸心を挟んで互いに向き合って取付けられており、そして外筒３１にはガス化剤導入口２５が一個軸方向に開口して取り付けられている。
【００４６】そして、背面板３６、３７に取付けられた各導入口は、図に示すように軸心に垂直な面ではなく、この面と交叉する面内で開口し、この軸心に垂直な面への投影面で見たとき、軸心を中心とする円の接線方向に向けて開口している。
【００４７】なお、本実施の形態では、前記したように投影面上で軸心を中心とする円の接線方向に向けて開口させて、内筒３３、及び中間筒３２内に旋回流を発生させるようにしているが、図示省略したが、環状断面通路１３にはその内端部に旋回羽根１７を設けているので、各導入口は必ずしも全てが旋回流を発生するように接線方向へ開口させなくてもよい。
【００４８】そしてまた、旋回流を発生させる導入口については、要は旋回流が発生すればよいのであって、その開口方向は種々の方向を選び得るものである。
【００４９】次に本発明の第３の実施の形態について、図１０および図１１に基づいて説明する。本実施の形態は、前記第１の実施の形態に比べ、起動用のバーナを組み入れた点が相違する他、両者は同一であるので、共通部分については図中同一の符号を付して示し、重複する説明は極力省略して相違点について説明する。
【００５０】即ち、、本実施の形態は、内筒３３の中央に、起動バーナ用内筒３５を設け、その外部にシールガス用内筒３４を設けるとともに、バーナ１１ｂの外端には、シールガス導入口２６と起動用燃料導入口２７とを設けたものである。
【００５１】従って本実施の形態では、前記起動バーナ用内筒３５までを数えれば４重の円管、更に前記シールガス用内筒３４までを数えれば５重の円管で構成されることになる。そして今ガス化炉を起動する際には、起動用燃料導入口２７から起動用燃料を供給して起動バーナ用内筒３５を作動する。
【００５２】その後定常の稼働状態になると起動バーナ用内筒３５は停止され、シールガス導入口２６からシールガス用内筒３４へ供給されるシールガスにより、起動バーナ用内筒３５と内筒３３の間は熱伝達を遮蔽されることになる。
【００５３】そして中央通路１２に旋回方向に投入されたチャー及び搬送ガス（Ｎ2)１とこれに対応するガス化剤２、および前記中央通路１２の外側の環状断面通路１４に旋回方向に投入された石炭及び搬送ガス（Ｎ2)３とこれに対応するガス化剤４、さらにその外側の環状断面通路１３のガス化剤５等へと反応が移って行く。
【００５４】ここでも前記第１の実施形態と同様、石炭およびチャーと予混合用ガスの投入点からバーナ噴出口までの長さは少なくとも、環状流路を構成する２つの円管の隙間の５倍ないし１０倍以上の距離し、また隙間の寸法も前記第１の実施の形態同様、搬送する粒子の最大粒径の１０倍以上とる事が望ましい。
【００５５】なお、最も外側にある環状断面通路１３には、必要なガス化剤量から予混合に使用したガス化剤量を引いた量のガス化剤５を旋回方向に投入するが、前記同様この環状断面通路１３の噴出口に投入時の旋回方向と同一の方向にガスを旋回させる旋回羽根１７を設置してもよいし、また場合によってはそれぞれの環状断面通路１４、１３の噴出口に保炎用のブロック１８を設置してもよい。
【００５６】次に本発明の第４の実施の形態について図１２１２ないし図１４に基づいて説明する。本実施の形態は前記各実施の形態を総括した原型ともいうべきものであるので、前記各実施の形態と共通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し、相違点について説明する。
【００５７】即ち、本実施の形態では、前記各実施の形態における内筒３３と中間筒３２とを集約して一本の内筒３３とし、同内筒３３に燃料（チャー）及び搬送ガス導入口２１と燃料（石炭）及び搬送ガス導入口２３とを一体化して連結し、チャー及び搬送ガス（Ｎ2)１と石炭及び搬送ガス（Ｎ2)３とが軸方向に供給されるようにするとともに、同内筒３３の周面には予混合用ガス化剤導入口２２と２４を合体して接線方向に開口し、ガス化剤２、４を中心とした旋回流を発生させるようにしたものである。
【００５８】従ってこのように構成された本実施の形態によれば、内筒３３中において、チャー及び搬送ガス（Ｎ2)１、石炭及び搬送ガス（Ｎ2)３、ガス化剤２及びガス化剤４を混合し、これを外筒３１から旋回羽根１７を経て流出するガス化剤５と更に混合してバーナ１１ｃ出口で反応させるものである。
【００５９】そして前記内筒３３の内端部の噴出口には、保炎用のブロック１８を設置してもよいことは勿論である。
【００６０】なお、このようにしてバーナ１１ｃに至る前記チャー及び搬送ガス（Ｎ2)１、ガス化剤２、石炭及び搬送ガス（Ｎ2)３，ガス化剤４、及びガス化剤５の流れは図１４に示すようになっている。
【００６１】同図１４においては、中央部に示したガス化炉４１の左右にバーナ１１ｃを対峙して示しているために、一見あたかもバーナ１１ｃが複数設けられているかのように見えるが、これは図１２、１３で説明したように、チャー及び搬送ガス（Ｎ2)１とガス化剤２がひとつに統合され、これに対して同様にひとつに統合された石炭及び搬送ガス（Ｎ2)３とガス化剤４が旋回流を形成しつつ混合するものであり、それぞれの統合形態を強調するために敢えて左右に対峙して表示したものであり、バーナ１１ｃが複数あるというものではない。
【００６２】そしてその他の形態については、前記第１の実施の形態として図３に示したののと実質的に同一であるので、同一部分に図中同一の符号を付して示し重複する説明は省略する。
【００６３】以上、本発明を図示の実施の形態について縷々説明したが、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。
【００６４】
【００６５】
【００６６】
【００６７】
【発明の効果】以上本出願の請求項１の発明によれば、噴流床ガス化装置用のバーナにおいて、バーナ軸方向に対して好ましい旋回方向の速度成分を得て、バーナの噴出口近傍に好ましい再循環渦を形成させることができたものである。
【００６８】 また、請求項２の発明によれば、噴流床ガス化装置用のバーナにおいて、筒状部材を三重に構成したものにおいても、バーナ軸方向に対して好ましい旋回方向の速度成分を得て、バーナの噴出口近傍に好ましい再循環渦を形成させることができたものである。
【００６９】 また、請求項３の発明によれば、噴流床ガス化装置用のバーナにおいて、筒状部材を三重に構成しかつ中央に起動用バーナを配設したものにおいても、起動用バーナによる確実な起動を確保した上で、バーナ軸方向に対して好ましい旋回方向の速度成分を得て、バーナの噴出口近傍に好ましい再循環渦を形成させることができたものである。
【００７０】 また、請求項４の発明によれば、請求項１ないし３の何れかの発明の効果に加えて、それぞれ旋回羽根によりバーナ軸方向に対する旋回方向の速度成分を助長することができたものである。
【００７１】 また、請求項５の発明によれば、請求項１ないし４の何れかの発明の効果に加えて、それぞれ保炎用ブロックにより火炎を確保して燃焼性を向上させることができたものである。
【００７２】 また、請求項６の発明によれば、請求項１ないし５の何れかの発明の効果に加えて、それぞれガス化剤中の酸素と燃料との適切な混合比を選定し、着火距離を縮めて、良好な燃焼状態を設定することができたものである。
【００７３】
【００７４】
【００７５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わるバーナを示す背面図。
【図２】図１のバーナを一部断面にして示す側面図。
【図３】図１のバーナを組み込んだガス化炉の燃料等の供給系統図。
【図４】燃料噴出流速と着火距離の関係を示す説明図。
【図５】図２のバーナの内端部に設置した旋回羽根を抜粋して示し、ａは正面図、ｂは縦断面図。
【図６】予混合用ガスと燃料の混合割合と着火距離（バーナの噴出口から着火点までの距離）の関係を示す説明図。
【図７】図２のバーナの内端部に設置した保炎用ブロックの作用を示す説明図。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係わるバーナを示す背面図。
【図９】図８のバーナを先端側を省略して示す側面図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係わるバーナを示す背面図。
【図１１】図１０のバーナを一部断面にして示す側面図。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係わるバーナを示す背面図。
【図１３】図１２のバーナを一部断面にして示す側面図。
【図１４】図１２のバーナを組み込んだガス化炉の燃料等の供給系統図。
【図１５】従来のガス化炉とその周辺機器の配置を示す系統図。
【図１６】従来のバーナの一例を示す縦断面図。
【符号の説明】
１ チャー及び搬送ガス（Ｎ2)
２ ガス化剤
３ 石炭及び搬送ガス（Ｎ2)
４ ガス化剤
５ ガス化剤
６ シールガス
１１ａ バーナ
１１ｂ バーナ
１１ｃ バーナ
１２ 中央通路
１３ 環状断面通路
１４ 環状断面通路
１５ 環状断面通路
１６ 環状断面通路
１７ 旋回羽根
１８ 保炎用ブロック
２０ 起動用バーナ
２１ 燃料（チャー）及び搬送ガス（Ｎ2)導入口
２２ 予混合用のガス化剤導入口
２３ 燃料（石炭）及び搬送ガス（Ｎ2)導入口
２４ 予混合用のガス化剤導入口
２５ ガス化剤導入口
２６ シールガス導入口
２７ 起動用燃料導入口
３１ 外筒
３２ 中間筒
３３ 内筒
３４ シールガス用内筒
３５ 起動バーナ用内筒
３６ 背面板
３７ 背面板
３８ 背面板
４１ ガス化炉
４２ チャー回収装置
４３ 窒素分離器
４４ ガス化剤混合器
４５ 混合器
４６ ミル
４７ 混合器
４８ 送風機
５１ 空気調整弁
５２ 空気調整弁
５３ 搬送ガス調整弁
５４ 搬送ガス調整弁
５５ ガス化剤調整弁
５６ ガス化剤調整弁
５７ ガス化剤調整弁
ＧＡ チャー重量
ＧＢ 石炭重量
ＧＯ ガス化剤総重量
Ｇ２ ガス化剤重量
Ｇ４ ガス化剤重量
Ｇ５ ガス化剤重量
ＡＯ 空気総重量
Ａ１ 空気重量
Ａ２ 空気重量
ＶＮＯ 搬送ガス（Ｎ2)総重量
ＶＮ１ 搬送ガス（Ｎ2)重量
ＶＮ２ 搬送ガス（Ｎ2)重量
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は石炭などの有機燃料をガス化する装置に、燃料とガス化剤（酸素、水素、水蒸気の少なくとも一種を含むガス）を吹き込むバーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】図１５はガス化炉とその周辺機器の配置を示す系統図である。ミル４６で破砕され、混合器４７でＮ2 ガスと混合された後、同Ｎ2 ガスで搬送されてガス化炉４１の石炭用バーナ０１１に投入された石炭は、ガス化剤と反応してガス化し、チャー回収装置４２でチャーを分離された後、生成ガスとして取出される。分離されたチャーは混合器４５に入り、搬送用Ｎ2 によりガス化炉４１のチャー用バーナ０１１に戻され、ガス化剤によって燃焼する。
【０００３】図１６はガス化炉に燃料とガス化剤を投入する従来のバーナの一例を示す縦断面図である。内筒０３２の中央に形成されたガス化剤が流れる中央流路０１２と、前記内筒０３２と外筒０３１との間に形成された燃料（微粉炭）と搬送用Ｎ2との混合気が流れる環状断面流路０１３とが同軸になっており、バーナ外部で燃料噴流０１、０３に対しガス化剤噴流０２、０４を衝突させることにより、燃料とガス化剤の混合を促進している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】燃料噴流とガス化剤噴流をバーナ外部で衝突させる前記従来のバーナでは、ガス化剤の酸素分圧が低い場合には、バーナの噴出口近傍で燃料とチャーの燃焼速度が噴出速度よりも小さくなるため、着火点がバーナの噴出口から離れる。石炭ガス化炉のコンバスタ部では、着火点が離れることによる燃焼性の悪化ならびに、バーナ部で溶融した灰が固化することによる不具合が生じる。
【０００５】また、窒素で搬送する場合は、ガス化炉の性能上、ガス化炉内への窒素の投入量をなるべく小さくすることが好ましい。しかしながらバーナを同軸形式にする場合は、窒素の投入量を小さくすると幾何学的関係から燃料が流れる環状断面流路の隙間の寸法が小さくなり過ぎて、閉塞する可能性がある。
【０００６】燃料の着火を良好にするためには、燃料の発熱量、反応速度に対して燃料およびチャーと予混合ガスの流量を調整し、着火に最適な条件を設定することが必要である。従来、燃料とチャーを窒素等の不活性ガスで搬送する場合は、ガス化炉内（バーナ外部）においてガス化剤と混合させることにより着火の条件を満たしていた。しかしながらガス化剤中の酸素分圧が低い場合は、バーナ噴口部近傍の混合部での燃料及びチャーの反応量が少なく、安定着火の条件を満たすことが困難であった。
【０００７】本発明は、従来の装置におけるこのような問題点を解消し、正確、確実そして安定した作動で、着火および燃焼性能を向上するようにしたものを提供することを課題とするものである。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決すべくなされたもので、その第１の手段として、噴流床ガス化装置用のバーナにおいて、二重の筒状部材と、外側の筒状部材の上流側に設けられたガス化剤投入口と、内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口およびガス化剤用の投入口とを具えるとともに、内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口とガス化剤用の投入口の少なくともいずれか一方の投入口を、バーナ軸心に垂直な面またはこの面への投影面内でバーナ軸心を中心とする円の接線方向に向けて開口したバーナを提供し、二重の筒状部材のうち内側の筒状部材では、その上流側に設けられた燃料用の投入口とガス化剤用の投入口の少なくともいずれか一方から、燃料、または／およびガス化剤を、バーナ軸方向に対して旋回方向の速度成分を与えてバーナ内に投入し、バーナ軸方向に対し旋回方向の速度成分を持たせることにより、バーナの噴出口近傍に再循環渦を形成させるようにしたものである。
【００１２】 また、本発明は第２の手段として、噴流床ガス化装置用のバーナにおいて、三重の筒状部材と、外側の筒状部材の上流側に設けられたガス化剤投入口と、中間の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口およびガス化剤用の投入口と、内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口およびガス化剤用の投入口とを具えるとともに、中間の筒状部材および内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口とガス化剤用の投入口の少なくともいずれか一方の投入口を、バーナ軸心に垂直な面またはこの面への投影面内でバーナ軸心を中心とする円の接線方向に向けて開口したバーナを提供し、三重の筒状部材のうち中間の筒状部材および内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口とガス化剤用の投入口の少なくともいずれか一方から、燃料、または／およびガス化剤を、バーナ軸方向に対して旋回方向の速度成分を与えてバーナ内に投入し、バーナ軸方向に対し旋回方向の速度成分を持たせることにより、バーナの噴出口近傍に再循環渦を形成させるようにしたものである。
【００１３】 また、本発明は第３の手段として、噴流床ガス化装置用のバーナにおいて、三重の筒状部材と、外側の筒状部材の上流側に設けられたガス化剤投入口と、中間の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口およびガス化剤用の投入口と、内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口およびガス化剤用の投入口と、内側の筒状部材の中央に設けられた起動用バーナと、起動用バーナの外周に設けられたシールガス流路とを具えるとともに、中間の筒状部材および内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口とガス化剤用の投入口との少なくともいずれか一方の投入口を、バーナ軸心に垂直な面またはこの面への投影面内でバーナ軸心を中心とする円の接線方向に向けて開口したバーナを提供し、三重の筒状部材のうち中間の筒状部材および内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口とガス化剤用の投入口の少なくともいずれか一方から、燃料、または／およびガス化剤を、バーナ軸方向に対して旋回方向の速度成分を与えてバーナ内に投入し、バーナ軸方向に対し旋回方向の速度成分を持たせることにより、バーナの噴出口近傍に再循環渦を形成させるようにするとともに、内側の筒状部材の中央に設けられその外周にシールガス流路を具えた起動用バーナにより、確実な起動を行うようにしたものである。
【００１４】 また、本発明は第４の手段として、上記第１ないし第３の何れかの手段において、上記外側の筒状部材の下流側内面に旋回羽根を設けたバーナを提供し、同旋回羽根により、前記バーナ軸方向に対しする旋回方向の速度成分を助長するようにしたものである。
【００１５】 また、本発明は第５の手段として、上記第１ないし第４の何れかの手段において、上記外側の筒状部材の下流側付近に保炎用ブロックを設けたバーナを提供し、同保炎用ブロックにより火炎を確保し、燃焼性を向上させるようにしたものである。
【００１６】 また、本発明は第６の手段として、上記第１ないし第５の何れかの手段において、ガス化剤中の酸素と燃料との混合比を重量比で０．１９ないし０．４６とするバーナを提供し、着火距離（バーナの噴出口から着火点までの距離）を縮めて、良好な燃焼状態を設定するようにしたものである。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【発明の実施の形態】図１ないし図７に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。１１ａはバーナで、片方の端部に噴出口を持つ内筒３３、中間筒３２、外筒３１を同軸上に配置した三重の円筒で構成されている。内筒３３の上流側には、その周面の接線方向に燃料及び搬送ガス導入口２１、予混合用ガス化剤導入口２２が各２個、同一のものが互いに１８０°離れて配設されており、燃料及び搬送ガス導入口２１からはチャー及び搬送ガス（Ｎ2)１，また、予混合用ガス化剤導入口２２からはガス化剤２が中央通路１２中へ旋回方向に投入される。
【００２１】また、中間筒３２の上流側には、その周面の接線方向に燃料及び搬送ガス導入口２３、予混合用ガス化剤導入口２４が各２個、同一のものが互いに１８０°離れて配設されており、燃料及び搬送ガス導入口２３からは石炭及び搬送ガス（Ｎ2)３，また、予混合用ガス化剤導入口２４からはガス化剤４が環状断面通路１４中へ旋回方向に投入される。
【００２２】さらにまた、外筒３１の上流側には、その周面の接線方向にガス化剤導入口２５が互いに９０°離れて４個配設されており、ガス化剤５が環状断面通路１３中へ旋回方向に投入される。
【００２３】３６、３７、及び３８はそれぞれ背面板で、背面板３６は内筒３３、背面板３７は中間筒３２、背面板３８は外筒３１の端部をプラグしている。中間筒３２と外筒３１ので区画する環状断面通路１３の他方の端部には旋回羽根（スワラ）１７及び保炎用ブロック１８が配置されている。また、４１は前記バーナ１１ａを設置したガス化炉を示している。
【００２４】このように構成された本実施の形態において、中央通路１２には窒素で搬送されてきたチャー及び搬送ガス（Ｎ2)１とガス化剤２をそれぞれ内筒３３の接線方向、即ち旋回方向（図１参照）に投入する。
【００２５】前記中央通路１２の次の環状断面流路１４には、石炭及び搬送ガス（Ｎ2)３とガス化剤４をそれぞれ中間筒３２の接線方向、即ち旋回方向に投入する。
【００２６】ここで、石炭およびチャーとガス化剤の投入点からバーナ噴出口までの長さは少なくとも、中央流通路１２においては内径、環状断面通路１４においては同環状断面通路を構成する２つの円管の隙間の５倍ないし１０倍以上の距離とする。これは石炭やチャーとガス化剤とがバーナ噴出口までに十分混合するための適正な距離である。
【００２７】また隙間の寸法は、搬送する粒子による閉塞を防止するため、粒子の最大粒径の１０倍以上とることが望ましい。最も外側にある環状断面通路１３には、必要なガス化剤量から予混合に使用したガス化剤量を引いた量のガス化剤５を旋回方向に投入する。
【００２８】なお、このバーナ１１ａに至る前記チャー及び搬送ガス（Ｎ2)１、ガス化剤２、石炭及び搬送ガス（Ｎ2)３，ガス化剤４、及びガス化剤５の流れは図３に示すようになっている。
【００２９】即ち、ガス化炉４１でガス化され、チャー回収装置４２で生成ガスと分けられたチャーは、混合器４５において搬送ガス調整弁５３を経て供給される搬送ガス（Ｎ2)と混合され、チャー及び搬送ガス（Ｎ2)１として前記バーナ１１ａに供給される。
【００３０】一方、このチャー及び搬送ガス（Ｎ2)１に対応するガス化剤２について見ると、送風機４８から空気調整弁５２を経て窒素分離器４３に供給された大気中から同窒素分離器４３で搬送ガスとなるＮ2 と分離されたＯ2 が、空気調整弁５１を経て前記窒素分離器４３をバイパスした空気とガス化剤混合器４４で混合されていわゆるガス化剤２となり、ガス化剤調整弁５７を経て前記バーナ１１ａに供給される。
【００３１】また、石炭については、ミル４６で粉砕され、次いで混合器４７において搬送ガス調整弁５４を経て供給される搬送ガス（Ｎ2)と混合され、石炭及び搬送ガス（Ｎ2)２として前記バーナ１１ａに供給される。
【００３２】この石炭及び搬送ガス（Ｎ2)２に対応するガス化剤４について見ると、前記したガス化剤２と一緒にガス化剤混合器４４で作成されガス化剤調整弁５６を経て前記バーナ１１ａに供給される。
【００３３】そしてまた、バーナ１１ａに供給されるガス化剤５は、前記した他のガス化剤２、４とガス化剤混合器４４の出口から分かれてガス化剤調整弁５５を経て前記バーナ１１ａに供給されるようになっている。
【００３４】従って、空気調整弁５１を経た空気重量Ａ１と窒素分離器４３からの酸素分Ｏ2 で合成されるガス化剤総量ＧＯは、ガス化剤２、４、５それぞれのガス化剤重量Ｇ２，Ｇ４，Ｇ５の和となり、また、搬送ガス（Ｎ2)総重量ＶＮＯは搬送ガス調整弁５４を経て供給され石炭を搬送する搬送ガス（Ｎ2)重量ＶＮ１と、搬送ガス調整弁５３を経て供給されチャーを搬送する搬送ガス（Ｎ2)重量ＶＮ２の和となる。
【００３５】また本実施の形態において採用した旋回羽根（スワラ）１７の詳細を図５に示す。図５ａにその正面を、また、図５ｂにその縦断面を示すように、このような形状とすることにより、空気と石炭の混合を均一にする作用を有し、これにより着火性のみならず、燃焼も良好になる。
【００３６】図４は燃料噴出流速と着火距離の関係を示す図であるが、燃料噴出流速が５ｍ／ｓないし１００ｍ／ｓの範囲において、スワラの設置により着火距離は１／１０程度に短縮され、良好な着火状況となることがわかる。
【００３７】また、場合によってはそれぞれの環状断面通路の噴出口に保炎用のブロック（１７）を設置してもよい。これは、図７に示すように流れ内に設置され、その後流に生じる渦流により高温ガスを再循環させて、着火を助けるものである。
【００３８】なお本実施の形態では、予混合用ガスの投入流速を５ｍ／ｓないし１００ｍ／ｓの範囲に調整する。投入流速が５ｍ／ｓ未満では粒子沈降によるバーナ焼損の可能性があり、１００ｍ／ｓを超えると摩耗によるバーナの破損が有るので、前記した５ｍ／ｓないし１００ｍ／ｓが最も好ましい範囲ということになる。
【００３９】また、本実施の形態では、燃料と予混合用ガスの混合割合を０．８ないし２．０の範囲とする。図６R>６に示すように、燃料と予混合用ガスの混合割合がこの範囲の時に着火距離（バーナの噴出口から着火点までの距離）が短く、良好な燃焼状態を設定することができるからである。ガス化剤全体からいえば、予混合用ガスはガス化剤全体の０〜５０％、好ましくは１０〜３０％を石炭またはチャーに混合する。石炭とチャーに適当な割合で混合しても良いし、どちらか一方のみに混合しても良い。
【００４０】なおまた、上記各説明で理解されるように、本実施の形態におけるガス化剤２、４、５は、酸素に富んだ空気であり、このガス化剤が供給される内筒３３、中間筒３２、外筒３１は同心状に配置された断面形状円形のものとして示したが、この形状は円形が好ましいものの、これに限定されることなくその断面形状は、楕円、または角状であってもよい。
【００４１】そして、内筒３３、中間筒３２、外筒３１のそれぞれに接線方向に開口して取付けたガス化剤または搬送ガス等の各導入口の数または取付け位置も上記説明に限定されるものではなく、装置の規模等に応じて適宜選択しうることは勿論である。
【００４２】また、内筒３３、中間筒３２、外筒３１の全てが同一方向に旋回流を起こすようにガス化剤または搬送ガス等の各導入口を取り付けているが、旋回流の方向は各筒毎に任意に決めることもできる。
【００４３】さらにまた、内筒３３、中間筒３２、外筒３１のそれぞれにおいて、ガス化剤または搬送ガス等の各導入口は同一円周面の接線方向に開口しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、その一部に法線方向に開口するものを含むこともできる。
【００４４】本発明の第２の実施の形態について、図８および図９に基づいて説明する。本実施の形態では、前記第１の実施の形態のものが、ガス化剤または搬送ガス等の各導入口をそれぞれ内筒３３、中間筒３２、外筒３１の周面に取付けていたのに対し、これらのうち内筒３３、及び中間筒３２のものを対応する各背面板３６、３７に取付けたものであり、その他の構成、作用等は前記第１の実施の形態のものと実質的に同一であるので、図中共通部分に同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。
【００４５】即ち、本実施の形態では、背面板３６には燃料（チャー）及び搬送ガス導入口２１、及び予混合用ガス化剤導入口２２が各２個、同一のものが軸心を挟んで互いに向き合って取付けられ、同様に背面板３７には、燃料（石炭）及び搬送ガス導入口２３、及び予混合用ガス化剤導入口２４が各２個、同一のものが軸心を挟んで互いに向き合って取付けられており、そして外筒３１にはガス化剤導入口２５が一個軸方向に開口して取り付けられている。
【００４６】そして、背面板３６、３７に取付けられた各導入口は、図に示すように軸心に垂直な面ではなく、この面と交叉する面内で開口し、この軸心に垂直な面への投影面で見たとき、軸心を中心とする円の接線方向に向けて開口している。
【００４７】なお、本実施の形態では、前記したように投影面上で軸心を中心とする円の接線方向に向けて開口させて、内筒３３、及び中間筒３２内に旋回流を発生させるようにしているが、図示省略したが、環状断面通路１３にはその内端部に旋回羽根１７を設けているので、各導入口は必ずしも全てが旋回流を発生するように接線方向へ開口させなくてもよい。
【００４８】そしてまた、旋回流を発生させる導入口については、要は旋回流が発生すればよいのであって、その開口方向は種々の方向を選び得るものである。
【００４９】次に本発明の第３の実施の形態について、図１０および図１１に基づいて説明する。本実施の形態は、前記第１の実施の形態に比べ、起動用のバーナを組み入れた点が相違する他、両者は同一であるので、共通部分については図中同一の符号を付して示し、重複する説明は極力省略して相違点について説明する。
【００５０】即ち、、本実施の形態は、内筒３３の中央に、起動バーナ用内筒３５を設け、その外部にシールガス用内筒３４を設けるとともに、バーナ１１ｂの外端には、シールガス導入口２６と起動用燃料導入口２７とを設けたものである。
【００５１】従って本実施の形態では、前記起動バーナ用内筒３５までを数えれば４重の円管、更に前記シールガス用内筒３４までを数えれば５重の円管で構成されることになる。そして今ガス化炉を起動する際には、起動用燃料導入口２７から起動用燃料を供給して起動バーナ用内筒３５を作動する。
【００５２】その後定常の稼働状態になると起動バーナ用内筒３５は停止され、シールガス導入口２６からシールガス用内筒３４へ供給されるシールガスにより、起動バーナ用内筒３５と内筒３３の間は熱伝達を遮蔽されることになる。
【００５３】そして中央通路１２に旋回方向に投入されたチャー及び搬送ガス（Ｎ2)１とこれに対応するガス化剤２、および前記中央通路１２の外側の環状断面通路１４に旋回方向に投入された石炭及び搬送ガス（Ｎ2)３とこれに対応するガス化剤４、さらにその外側の環状断面通路１３のガス化剤５等へと反応が移って行く。
【００５４】ここでも前記第１の実施形態と同様、石炭およびチャーと予混合用ガスの投入点からバーナ噴出口までの長さは少なくとも、環状流路を構成する２つの円管の隙間の５倍ないし１０倍以上の距離し、また隙間の寸法も前記第１の実施の形態同様、搬送する粒子の最大粒径の１０倍以上とる事が望ましい。
【００５５】なお、最も外側にある環状断面通路１３には、必要なガス化剤量から予混合に使用したガス化剤量を引いた量のガス化剤５を旋回方向に投入するが、前記同様この環状断面通路１３の噴出口に投入時の旋回方向と同一の方向にガスを旋回させる旋回羽根１７を設置してもよいし、また場合によってはそれぞれの環状断面通路１４、１３の噴出口に保炎用のブロック１８を設置してもよい。
【００５６】次に本発明の第４の実施の形態について図１２１２ないし図１４に基づいて説明する。本実施の形態は前記各実施の形態を総括した原型ともいうべきものであるので、前記各実施の形態と共通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し、相違点について説明する。
【００５７】即ち、本実施の形態では、前記各実施の形態における内筒３３と中間筒３２とを集約して一本の内筒３３とし、同内筒３３に燃料（チャー）及び搬送ガス導入口２１と燃料（石炭）及び搬送ガス導入口２３とを一体化して連結し、チャー及び搬送ガス（Ｎ2)１と石炭及び搬送ガス（Ｎ2)３とが軸方向に供給されるようにするとともに、同内筒３３の周面には予混合用ガス化剤導入口２２と２４を合体して接線方向に開口し、ガス化剤２、４を中心とした旋回流を発生させるようにしたものである。
【００５８】従ってこのように構成された本実施の形態によれば、内筒３３中において、チャー及び搬送ガス（Ｎ2)１、石炭及び搬送ガス（Ｎ2)３、ガス化剤２及びガス化剤４を混合し、これを外筒３１から旋回羽根１７を経て流出するガス化剤５と更に混合してバーナ１１ｃ出口で反応させるものである。
【００５９】そして前記内筒３３の内端部の噴出口には、保炎用のブロック１８を設置してもよいことは勿論である。
【００６０】なお、このようにしてバーナ１１ｃに至る前記チャー及び搬送ガス（Ｎ2)１、ガス化剤２、石炭及び搬送ガス（Ｎ2)３，ガス化剤４、及びガス化剤５の流れは図１４に示すようになっている。
【００６１】同図１４においては、中央部に示したガス化炉４１の左右にバーナ１１ｃを対峙して示しているために、一見あたかもバーナ１１ｃが複数設けられているかのように見えるが、これは図１２、１３で説明したように、チャー及び搬送ガス（Ｎ2)１とガス化剤２がひとつに統合され、これに対して同様にひとつに統合された石炭及び搬送ガス（Ｎ2)３とガス化剤４が旋回流を形成しつつ混合するものであり、それぞれの統合形態を強調するために敢えて左右に対峙して表示したものであり、バーナ１１ｃが複数あるというものではない。
【００６２】そしてその他の形態については、前記第１の実施の形態として図３に示したののと実質的に同一であるので、同一部分に図中同一の符号を付して示し重複する説明は省略する。
【００６３】以上、本発明を図示の実施の形態について縷々説明したが、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。
【００６４】
【００６５】
【００６６】
【００６７】
【発明の効果】以上本出願の請求項１の発明によれば、噴流床ガス化装置用のバーナにおいて、バーナ軸方向に対して好ましい旋回方向の速度成分を得て、バーナの噴出口近傍に好ましい再循環渦を形成させることができたものである。
【００６８】 また、請求項２の発明によれば、噴流床ガス化装置用のバーナにおいて、筒状部材を三重に構成したものにおいても、バーナ軸方向に対して好ましい旋回方向の速度成分を得て、バーナの噴出口近傍に好ましい再循環渦を形成させることができたものである。
【００６９】 また、請求項３の発明によれば、噴流床ガス化装置用のバーナにおいて、筒状部材を三重に構成しかつ中央に起動用バーナを配設したものにおいても、起動用バーナによる確実な起動を確保した上で、バーナ軸方向に対して好ましい旋回方向の速度成分を得て、バーナの噴出口近傍に好ましい再循環渦を形成させることができたものである。
【００７０】 また、請求項４の発明によれば、請求項１ないし３の何れかの発明の効果に加えて、それぞれ旋回羽根によりバーナ軸方向に対する旋回方向の速度成分を助長することができたものである。
【００７１】 また、請求項５の発明によれば、請求項１ないし４の何れかの発明の効果に加えて、それぞれ保炎用ブロックにより火炎を確保して燃焼性を向上させることができたものである。
【００７２】 また、請求項６の発明によれば、請求項１ないし５の何れかの発明の効果に加えて、それぞれガス化剤中の酸素と燃料との適切な混合比を選定し、着火距離を縮めて、良好な燃焼状態を設定することができたものである。
【００７３】
【００７４】
【００７５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わるバーナを示す背面図。
【図２】図１のバーナを一部断面にして示す側面図。
【図３】図１のバーナを組み込んだガス化炉の燃料等の供給系統図。
【図４】燃料噴出流速と着火距離の関係を示す説明図。
【図５】図２のバーナの内端部に設置した旋回羽根を抜粋して示し、ａは正面図、ｂは縦断面図。
【図６】予混合用ガスと燃料の混合割合と着火距離（バーナの噴出口から着火点までの距離）の関係を示す説明図。
【図７】図２のバーナの内端部に設置した保炎用ブロックの作用を示す説明図。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係わるバーナを示す背面図。
【図９】図８のバーナを先端側を省略して示す側面図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係わるバーナを示す背面図。
【図１１】図１０のバーナを一部断面にして示す側面図。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係わるバーナを示す背面図。
【図１３】図１２のバーナを一部断面にして示す側面図。
【図１４】図１２のバーナを組み込んだガス化炉の燃料等の供給系統図。
【図１５】従来のガス化炉とその周辺機器の配置を示す系統図。
【図１６】従来のバーナの一例を示す縦断面図。
【符号の説明】
１ チャー及び搬送ガス（Ｎ2)
２ ガス化剤
３ 石炭及び搬送ガス（Ｎ2)
４ ガス化剤
５ ガス化剤
６ シールガス
１１ａ バーナ
１１ｂ バーナ
１１ｃ バーナ
１２ 中央通路
１３ 環状断面通路
１４ 環状断面通路
１５ 環状断面通路
１６ 環状断面通路
１７ 旋回羽根
１８ 保炎用ブロック
２０ 起動用バーナ
２１ 燃料（チャー）及び搬送ガス（Ｎ2)導入口
２２ 予混合用のガス化剤導入口
２３ 燃料（石炭）及び搬送ガス（Ｎ2)導入口
２４ 予混合用のガス化剤導入口
２５ ガス化剤導入口
２６ シールガス導入口
２７ 起動用燃料導入口
３１ 外筒
３２ 中間筒
３３ 内筒
３４ シールガス用内筒
３５ 起動バーナ用内筒
３６ 背面板
３７ 背面板
３８ 背面板
４１ ガス化炉
４２ チャー回収装置
４３ 窒素分離器
４４ ガス化剤混合器
４５ 混合器
４６ ミル
４７ 混合器
４８ 送風機
５１ 空気調整弁
５２ 空気調整弁
５３ 搬送ガス調整弁
５４ 搬送ガス調整弁
５５ ガス化剤調整弁
５６ ガス化剤調整弁
５７ ガス化剤調整弁
ＧＡ チャー重量
ＧＢ 石炭重量
ＧＯ ガス化剤総重量
Ｇ２ ガス化剤重量
Ｇ４ ガス化剤重量
Ｇ５ ガス化剤重量
ＡＯ 空気総重量
Ａ１ 空気重量
Ａ２ 空気重量
ＶＮＯ 搬送ガス（Ｎ2)総重量
ＶＮ１ 搬送ガス（Ｎ2)重量
ＶＮ２ 搬送ガス（Ｎ2)重量
【特許請求の範囲】
【請求項１】 噴流床ガス化装置用のバーナにおいて、二重の筒状部材と、外側の筒状部材の上流側に設けられたガス化剤投入口と、内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口およびガス化剤用の投入口とを具えるとともに、内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口とガス化剤用の投入口の少なくともいずれか一方の投入口を、バーナ軸心に垂直な面またはこの面への投影面内でバーナ軸心を中心とする円の接線方向に向けて開口したことを特徴とするバーナ。
【請求項２】 噴流床ガス化装置用のバーナにおいて、三重の筒状部材と、外側の筒状部材の上流側に設けられたガス化剤投入口と、中間の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口およびガス化剤用の投入口と、内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口およびガス化剤用の投入口とを具えるとともに、中間の筒状部材および内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口とガス化剤用の投入口の少なくともいずれか一方の投入口を、バーナ軸心に垂直な面またはこの面への投影面内でバーナ軸心を中心とする円の接線方向に向けて開口したことを特徴とするバーナ。
【請求項３】 噴流床ガス化装置用のバーナにおいて、三重の筒状部材と、外側の筒状部材の上流側に設けられたガス化剤投入口と、中間の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口およびガス化剤用の投入口と、内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口およびガス化剤用の投入口と、内側の筒状部材の中央に設けられた起動用バーナと、起動用バーナの外周に設けられたシールガス流路とを具えるとともに、中間の筒状部材および内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口とガス化剤用の投入口との少なくともいずれか一方の投入口を、バーナ軸心に垂直な面またはこの面への投影面内でバーナ軸心を中心とする円の接線方向に向けて開口したことを特徴とするバーナ。
【請求項４】 上記外側の筒状部材の下流側内面に旋回羽根を設けたことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のバーナ。
【請求項５】 上記外側の筒状部材の下流側付近に保炎用ブロックを設けたことを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載のバーナ。
【請求項６】 ガス化剤中の酸素と燃料との混合比を重量比で０．１９ないし０．４６とすることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載のバーナ。
【請求項１】 噴流床ガス化装置用のバーナにおいて、二重の筒状部材と、外側の筒状部材の上流側に設けられたガス化剤投入口と、内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口およびガス化剤用の投入口とを具えるとともに、内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口とガス化剤用の投入口の少なくともいずれか一方の投入口を、バーナ軸心に垂直な面またはこの面への投影面内でバーナ軸心を中心とする円の接線方向に向けて開口したことを特徴とするバーナ。
【請求項２】 噴流床ガス化装置用のバーナにおいて、三重の筒状部材と、外側の筒状部材の上流側に設けられたガス化剤投入口と、中間の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口およびガス化剤用の投入口と、内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口およびガス化剤用の投入口とを具えるとともに、中間の筒状部材および内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口とガス化剤用の投入口の少なくともいずれか一方の投入口を、バーナ軸心に垂直な面またはこの面への投影面内でバーナ軸心を中心とする円の接線方向に向けて開口したことを特徴とするバーナ。
【請求項３】 噴流床ガス化装置用のバーナにおいて、三重の筒状部材と、外側の筒状部材の上流側に設けられたガス化剤投入口と、中間の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口およびガス化剤用の投入口と、内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口およびガス化剤用の投入口と、内側の筒状部材の中央に設けられた起動用バーナと、起動用バーナの外周に設けられたシールガス流路とを具えるとともに、中間の筒状部材および内側の筒状部材の上流側に設けられた燃料用の投入口とガス化剤用の投入口との少なくともいずれか一方の投入口を、バーナ軸心に垂直な面またはこの面への投影面内でバーナ軸心を中心とする円の接線方向に向けて開口したことを特徴とするバーナ。
【請求項４】 上記外側の筒状部材の下流側内面に旋回羽根を設けたことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のバーナ。
【請求項５】 上記外側の筒状部材の下流側付近に保炎用ブロックを設けたことを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載のバーナ。
【請求項６】 ガス化剤中の酸素と燃料との混合比を重量比で０．１９ないし０．４６とすることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載のバーナ。
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図８】
【図３】
【図４】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１５】
【図７】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図２】
【図５】
【図６】
【図８】
【図３】
【図４】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１５】
【図７】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【特許番号】特許第３４９２０９９号（Ｐ３４９２０９９）
【登録日】平成１５年１１月１４日（２００３．１１．１４）
【発行日】平成１６年２月３日（２００４．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平８−２０８３３２
【出願日】平成８年８月７日（１９９６．８．７）
【公開番号】特開平９−１５７６６４
【公開日】平成９年６月１７日（１９９７．６．１７）
【審査請求日】平成１２年６月１３日（２０００．６．１３）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【参考文献】
【文献】特開 平３−１３４０９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 平１−１４４６２０（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開 平２−５７９４１（ＪＰ，Ｕ）
【登録日】平成１５年１１月１４日（２００３．１１．１４）
【発行日】平成１６年２月３日（２００４．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成８年８月７日（１９９６．８．７）
【公開番号】特開平９−１５７６６４
【公開日】平成９年６月１７日（１９９７．６．１７）
【審査請求日】平成１２年６月１３日（２０００．６．１３）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【参考文献】
【文献】特開 平３−１３４０９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 平１−１４４６２０（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開 平２−５７９４１（ＪＰ，Ｕ）
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