特許 7471986 スラグ溶融バーナ装置、ガス化炉及びガス化複合発電設備並びにスラグ溶融バーナ装置の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-12

(45)【発行日】2024-04-22

(54)【発明の名称】スラグ溶融バーナ装置、ガス化炉及びガス化複合発電設備並びにスラグ溶融バーナ装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   F23J 1/00 20060101AFI20240415BHJP

   F23N 5/24 20060101ALI20240415BHJP

   F23D 14/78 20060101ALI20240415BHJP

   F27D 3/15 20060101ALI20240415BHJP

   C10J 3/46 20060101ALI20240415BHJP

   C10J 3/52 20060101ALI20240415BHJP

【ＦＩ】

F23J1/00 B

F23N5/24 Z ZAB

F23D14/78 A

F27D3/15 S

C10J3/46 K

C10J3/52

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020167033

(22)【出願日】2020-10-01

(65)【公開番号】P2022059348

(43)【公開日】2022-04-13

【審査請求日】2023-08-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】松尾 啓介

(72)【発明者】

【氏名】松尾 皐平

(72)【発明者】

【氏名】小山 智規

(72)【発明者】

【氏名】深田 恒

【審査官】河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－０９１１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０１３８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１３７１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２４１８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２４１１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４６６６３９７（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０６２３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－００３２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０９４４７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｊ １／００

Ｆ２３Ｎ ５／２４

Ｆ２３Ｄ １４／７８

Ｆ２７Ｄ ３／１５

Ｃ１０Ｊ ３／４６

Ｃ１０Ｊ ３／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭素含有固体燃料を部分燃焼させてガス化させるガス化炉に用いられるスラグ溶融バーナ装置であって、
前記ガス化炉内で固化したスラグに向けて先端部から火炎を噴射するスラグ溶融バーナと、
前記先端部の受熱量を算出する受熱量算出部と、
前記受熱量算出部からの情報に基づいて火炎の燃焼量を決定する燃焼量決定部と、
を備えているスラグ溶融バーナ装置。

【請求項2】

前記先端部の温度を計測する温度計測器を備え、
前記受熱量算出部は、前記温度計測器からの情報に基づいて前記先端部の受熱量を算出する請求項１に記載のスラグ溶融バーナ装置。

【請求項3】

前記スラグ溶融バーナの内部を流通し前記スラグ溶融バーナを冷却する冷却水の温度を計測する温度計測器を備え、
前記受熱量算出部は、前記温度計測器からの情報に基づいて前記先端部の受熱量を算出する請求項１に記載のスラグ溶融バーナ装置。

【請求項4】

前記燃焼量決定部は、前記受熱量算出部で算出された前記先端部の受熱量が所定の受熱量以上となった場合に火炎の燃焼量を低減させる請求項１から３のいずれかに記載のスラグ溶融バーナ装置。

【請求項5】

前記燃焼量決定部は、前記温度計測器で計測された前記先端部の温度が所定の温度以上となった場合に火炎の燃焼量を低減させる請求項１又は２に記載のスラグ溶融バーナ装置。

【請求項6】

前記燃焼量決定部は、冷却水の温度上昇値が所定の上昇値以上となった場合に火炎の燃焼量を低減させる請求項３に記載のスラグ溶融バーナ装置。

【請求項7】

請求項１から６のいずれかに記載のスラグ溶融バーナ装置を備えているガス化炉。

【請求項8】

請求項７に記載のガス化炉を備えているガス化複合発電設備。

【請求項9】

ガス化炉内で固化したスラグに向けて先端部から火炎を噴射するスラグ溶融バーナを備えているスラグ溶融バーナ装置の制御方法であって、
前記先端部の受熱量に基づいて火炎の燃焼量を決定するスラグ溶融バーナ装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、スラグ溶融バーナ装置、ガス化炉及びガス化複合発電設備並びにスラグ溶融バーナ装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ガス化炉として、石炭等の炭素含有固体燃料をガス化炉内に供給し、炭素含有固体燃料を部分燃焼させてガス化することで、可燃性ガスを生成する炭素含有燃料ガス化設備（石炭ガス化設備）が知られている。

【0003】

炭素含有固体燃料として石炭（微粉炭）を使用するガス化炉では、微粉炭が高温燃焼されることによって、可燃性ガスである生成ガスが生成されると共に、高温の火炎によって微粉炭中の灰分が溶融したスラグが生成され、スラグホールからスラグホッパへ流下・排出される。スラグホール近傍において、炉壁を構成するとともに内部に冷却水が流通する伝熱管によって炉壁を伝うスラグが冷却され温度が低下すると、石炭の性状やガス化炉内の雰囲気によっては、溶融していたスラグが固化してスラグホールを閉塞する可能性がある。この場合、ガス化炉の運転の継続が困難になるおそれがある。

【0004】

このため、スラグホール近傍で固化したスラグを加熱して溶融するために、スラグホール側に向けて火炎を噴射するスラグ溶融バーナがガス化炉に設けられることがある。
このスラグ溶融バーナは、例えば特許文献１に開示されているように、水平方向に進退可能に構成されており、固化したスラグを加熱する際に、スラグ溶融バーナの先端部を炉壁側からスラグホールの中心軸側（噴射位置）に向けて移動させることができる。

【0005】

しかしながら、高温の火炎によって溶融したスラグが炉壁を流下してスラグホールから垂れ下がるようにして氷柱状に固化したスラグ塊が形成された場合、噴射位置にあるスラグ溶融バーナの先端部に対向する位置（具体的には火炎の噴射方向においてバーナ先端部の目前）にスラグ塊が位置することがある。この状態で火炎を噴射した場合、スラグ溶融バーナから噴射される火炎がスラグ塊ではね返され、自己の火炎によってスラグ溶融バーナの先端部が過度に昇温して損傷してしまう場合がある。

【0006】

このため、特許文献１のスラグ溶融バーナでは、スラグ溶融バーナの先端部とスラグ塊との距離を把握、調節してからスラグ溶融バーナを点火することとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特許第６２０２５２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１の構成を採用した場合、火炎の噴射方向及びスラグ溶融バーナの位置によっては、火炎がスラグ塊のみならずスラグホールを構成する炉壁（伝熱管）に到達して、火炎によって伝熱管が損傷してしまう可能性がある。

【0009】

本開示は、このような事情に鑑みてなされてものであって、スラグ溶融バーナの位置をスラグ塊との位置に基づいて調節することなく、自己の火炎によって先端部が損傷してしまう可能性を低減できるスラグ溶融バーナ装置、ガス化炉及びガス化複合発電設備並びにスラグ溶融バーナ装置の制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本開示のスラグ溶融バーナ装置、ガス化炉及びガス化複合発電設備並びにスラグ溶融バーナ装置の制御方法は、以下の手段を採用する。
すなわち、本開示の一態様に係るスラグ溶融バーナ装置は、炭素含有固体燃料を部分燃焼させてガス化させるガス化炉に用いられるスラグ溶融バーナ装置であって、ガス化炉内で固化したスラグに向けて先端部から火炎を噴射するスラグ溶融バーナと、前記先端部の受熱量を算出する受熱量算出部と、前記受熱量算出部からの情報に基づいて火炎の燃焼量を決定する燃焼量決定部と、を備えている。

【0011】

また、本開示の一態様に係るガス化炉は、上記のスラグ溶融バーナ装置を備えている。

【0012】

また、本開示の一態様に係るガス化複合発電設備は、上記のガス化炉を備えている。

【0013】

また、本開示の一態様に係るスラグ溶融バーナ装置の制御方法は、ガス化炉内で固化したスラグに向けて先端部から火炎を噴射するスラグ溶融バーナを備えているスラグ溶融バーナ装置の制御方法であって、前記先端部の受熱量に基づいて火炎の燃焼量を決定する。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、スラグ溶融バーナの位置をスラグ塊との位置に基づいて調節することなく、自己の火炎によって先端部が損傷してしまう可能性を低減できるスラグ溶融バーナ装置、ガス化炉及びガス化複合発電設備並びにスラグ溶融バーナ装置の制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】石炭ガス化複合発電設備の概略構成図である。

【図2】図１に示すガス化炉の構成図である。

【図3】スラグ塊が形成されていない状態のスラグ溶融バーナの近傍の部分拡大図である。

【図4】スラグ塊が形成された状態のスラグ溶融バーナの近傍の部分拡大図である（非点火時）。

【図5】スラグ塊が形成された状態のスラグ溶融バーナの近傍の部分拡大図である（点火時）。

【図6】スラグ溶融バーナのバーナチップ近傍の縦断面図である。

【図7】スラグ溶融バーナ装置の制御フローを示す図である。

【図8】スラグ塊が形成された状態のスラグ溶融バーナの近傍の部分拡大図である（非点火時）。

【図9】スラグ塊が形成された状態のスラグ溶融バーナの近傍の部分拡大図である（点火時）。

【図10】スラグ溶融バーナの運用負荷とバーナチップの温度の関係を示したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

［石炭ガス化複合発電設備について］
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本開示の一実施形態に係るガス化炉１０１を適用した石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）１０の概略構成図である。図２は、図１に示すガス化炉１０１の縦断面図である。
以降の説明では、上方とは鉛直上側の方向を、上部や上面などの“上”とは鉛直上側の部分を示している。また同様に“下”とは鉛直下側の部分を示すものであり、鉛直方向は厳密ではなく誤差を含むものである。

【0017】

本実施形態に係るガス化炉１０１が適用される石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ：Integrated Coal Gasification Combined Cycle）１０は、空気を主とする酸化剤として用いており、ガス化炉１０１において、燃料から可燃性ガス（生成ガス）を生成する空気燃焼方式を採用している。そして、石炭ガス化複合発電設備１０は、ガス化炉１０１で生成した生成ガスを、ガス精製設備１６で精製して燃料ガスとした後、ガスタービン１７に供給して発電を行っている。すなわち、実施形態１の石炭ガス化複合発電設備１０は、空気燃焼方式（空気吹き）の発電設備となっている。なお、本実施形態では空気燃焼方式として説明するが、酸素燃焼方式（酸素吹き）としても良い。ガス化炉１０１に供給する燃料としては、例えば、石炭等の炭素含有固体燃料が用いられる。

【0018】

石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）１０は、図１に示すように、給炭設備１１と、ガス化炉１０１、チャー回収設備１５と、ガス精製設備１６と、ガスタービン１７と、蒸気タービン１８と、発電機１９と、排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Heat Recovery Steam Generator）２０とを備えている。

【0019】

給炭設備１１は、原炭として炭素含有固体燃料である石炭が供給され、石炭を石炭ミル（図示略）などで粉砕することで、細かい粒子状に粉砕した微粉炭を製造する。給炭設備１１で製造された微粉炭は、給炭ライン１１ａ出口で、後述する空気分離設備４２から供給される搬送用イナートガスとしての窒素ガスによって加圧されて、ガス化炉１０１へ向けて供給される。イナートガスとは、酸素含有率が約５体積％以下の不活性ガスであり、窒素ガスや二酸化炭素ガスやアルゴンガスなどが代表例であるが、必ずしも約５体積％以下に制限されるものではない。

【0020】

ガス化炉１０１は、給炭設備１１で製造された微粉炭が供給されると共に、チャー回収設備１５で回収されたチャー（石炭の未反応分と灰分）をエネルギーとして再利用する目的として供給されている。

【0021】

また、ガス化炉１０１には、ガスタービン１７（圧縮機６１）からの圧縮空気供給ライン４１が接続されており、ガスタービン１７で圧縮された圧縮空気の一部が昇圧機６８で所定圧力に昇圧されてガス化炉１０１に供給可能となっている。空気分離設備４２は、大気中の空気から窒素と酸素を分離生成するものであり、第１窒素供給ライン４３によって空気分離設備４２と給炭設備１１からの給炭ライン１１ａとが接続された後、燃料供給ライン１２としてガス化炉１０１と接続されている。また、第１窒素供給ライン４３から分岐する第２窒素供給ライン４５もチャー回収設備１５からのチャー戻しライン４６が接続された後、チャー供給ライン１３としてガス化炉１０１に接続されている。更に、空気分離設備４２は、酸素供給ライン４７によって、圧縮空気供給ライン４１と接続されている。そして、空気分離設備４２によって分離された窒素は、第１窒素供給ライン４３及び第２窒素供給ライン４５を流通することで、石炭やチャーの搬送用ガスとして利用される。また、空気分離設備４２によって分離された酸素は、酸素供給ライン４７及び圧縮空気供給ライン４１を流通することで、ガス化炉１０１において酸化剤（空気、酸素）として利用される。

【0022】

ガス化炉１０１は、例えば、２段噴流床形式で構成されており、内部に供給された石炭（微粉炭）およびチャーを酸化剤（空気、酸素）により部分燃焼させることでガス化させ生成ガスとする。なお、ガス化炉１０１は、石炭や灰分（石炭灰）などを外部に排出する異物除去設備４８が設けられている。そして、このガス化炉１０１には、チャー回収設備１５に向けて生成ガスを供給する第１生成ガスライン４９が接続されており、チャーを含む生成ガスが排出可能となっている。この場合、図２に示すように、第１生成ガスライン４９にシンガスクーラ１０２（ガス冷却器）を設けることで、生成ガスを所定温度まで冷却してからチャー回収設備１５に供給してもよい。

【0023】

チャー回収設備１５は、集塵装置５１と供給ホッパ５２とを備えている。この場合、集塵装置５１は、１つまたは複数のサイクロンやポーラスフィルタにより構成され、ガス化炉１０１で生成された生成ガスに含有するチャーを分離することができる。そして、チャーが分離された生成ガスは、第２生成ガスライン５３を通してガス精製設備１６に送られる。供給ホッパ５２は、集塵装置５１で生成ガスから分離されたチャーを貯留するものである。なお、集塵装置５１と供給ホッパ５２との間にビンを配置し、このビンに複数の供給ホッパ５２を接続するように構成してもよい。そして、供給ホッパ５２からのチャー戻しライン４６が第２窒素供給ライン４５に接続されている。

【0024】

ガス精製設備１６は、チャー回収設備１５によりチャーが分離された生成ガスに対して、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物を取り除くことで、ガス精製を行うものである。そして、ガス精製設備１６は、生成ガスを精製して燃料ガスを製造し、これをガスタービン１７に供給する。なお、チャーが分離された生成ガス中には硫黄化合物（Ｈ_２Ｓなど）が含まれているため、ガス精製設備１６では、アミン吸収液などによって硫黄化合物を除去回収して、石膏等として有効利用する。

【0025】

ガスタービン１７は、圧縮機６１、燃焼器６２、タービン６３を備えており、圧縮機６１とタービン６３とは、回転軸６４により連結されている。燃焼器６２には、圧縮機６１からの圧縮空気供給ライン６５が接続されると共に、ガス精製設備１６からの燃料ガス供給ライン６６が接続され、また、タービン６３に向かって延びる燃焼ガス供給ライン６７が接続されている。また、ガスタービン１７は、圧縮機６１からガス化炉１０１に延びる圧縮空気供給ライン４１が設けられており、中途部に昇圧機６８が設けられている。従って、燃焼器６２では、圧縮機６１から供給された圧縮空気の一部とガス精製設備１６から供給された燃料ガスの少なくとも一部とを混合して燃焼させることで燃焼ガスを発生させ、発生させた燃焼ガスをタービン６３へ向けて供給する。そして、タービン６３は、供給された燃焼ガスにより回転軸６４を回転させることで発電機１９を回転駆動させる。

【0026】

蒸気タービン１８は、ガスタービン１７の回転軸６４に連結されるタービン６９を備えており、発電機１９は、この回転軸６４の基端部に連結されている。なお、蒸気タービン１８とガスタービン１７は同一軸として１つの発電機１９を回転駆動しなくてもよく、別の軸として複数の発電機を回転駆動させても良い。排熱回収ボイラ２０は、ガスタービン１７（タービン６３）からの排ガスライン７０が接続されており、排熱回収ボイラ２０への給水とタービン６３の排ガスとの間で熱交換を行うことで、蒸気を生成するものである。

【0027】

そして、排熱回収ボイラ２０は、蒸気タービン１８のタービン６９との間に蒸気供給ライン７１が設けられると共に給水ライン７２が設けられ、給水ライン７２に復水器７３が設けられている。また、排熱回収ボイラ２０で生成する蒸気には、ガス化炉１０１のシンガスクーラ１０２で生成ガスと熱交換して生成された蒸気を含んでもよい。従って、蒸気タービン１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気によりタービン６９が回転駆動し、回転軸６４を回転させることで発電機１９を回転駆動させる。そして、排熱回収ボイラ２０の出口から煙突７５までには、排気ガス浄化設備７４を備えている。

【0028】

ここで、本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０の動作について説明する。
本実施形態の石炭ガス化複合発電設備１０において、給炭設備１１に原炭（石炭）が供給されると、石炭は、給炭設備１１において細かい粒子状に粉砕されることで微粉炭となる。給炭設備１１で製造された微粉炭は、空気分離設備４２から第１窒素供給ライン４３を流通して供給される窒素により燃料供給ライン１２を流通してガス化炉１０１に供給される。

【0029】

また、後述するチャー回収設備１５で回収されたチャーが、空気分離設備４２から第２窒素供給ライン４５を流通して供給される窒素によりチャー供給ライン１３を流通してガス化炉１０１に供給される。更に、後述するガスタービン１７から抽気された圧縮空気が昇圧機６８で昇圧された後、空気分離設備４２から供給される酸素と共に圧縮空気供給ライン４１を通してガス化炉１０１に供給される。

【0030】

ガス化炉１０１では、供給された微粉炭及びチャーが圧縮空気（酸素）により燃焼し、微粉炭及びチャーがガス化することで、生成ガスを生成する。そして、この生成ガスは、ガス化炉１０１から第１生成ガスライン４９を通って排出され、チャー回収設備１５に送られる。

【0031】

このチャー回収設備１５にて、生成ガスは、まず、集塵装置５１に供給されることで、生成ガスに含有する微粒のチャーが分離される。そして、チャーが分離された生成ガスは、第２生成ガスライン５３を通してガス精製設備１６に送られる。一方、生成ガスから分離した微粒のチャーは、供給ホッパ５２に堆積され、チャー戻しライン４６を通ってガス化炉１０１に戻されてリサイクルされる。

【0032】

チャー回収設備１５によりチャーが分離された生成ガスは、ガス精製設備１６にて、硫黄化合物や窒素化合物などの不純物が取り除かれてガス精製され、燃料ガスが製造される。圧縮機６１が圧縮空気を生成して燃焼器６２に供給する。この燃焼器６２は、圧縮機６１から供給される圧縮空気と、ガス精製設備１６から供給される燃料ガスを燃焼することで燃焼ガスを生成する。この燃焼ガスによりタービン６３を回転駆動することで、回転軸６４を介して圧縮機６１及び発電機１９を回転駆動する。このようにして、ガスタービン１７は発電を行うことができる。

【0033】

そして、排熱回収ボイラ２０は、ガスタービン１７におけるタービン６３から排出された排ガスと排熱回収ボイラ２０への給水とで熱交換を行うことにより蒸気を生成し、この生成した蒸気を蒸気タービン１８に供給する。蒸気タービン１８では、排熱回収ボイラ２０から供給された蒸気によりタービン６９を回転駆動することで、回転軸６４を介して発電機１９を回転駆動し、発電を行うことができる。なお、ガスタービン１７と蒸気タービン１８は同一軸として１つの発電機１９を回転駆動しなくてもよく、別の軸として複数の発電機を回転駆動しても良い。

【0034】

その後、排気ガス浄化設備７４では、排熱回収ボイラ２０から排出された排気ガスの有害物質が除去され、浄化された排気ガスが煙突７５から大気へ放出される。

【0035】

［ガス化炉について］
次に、図１に示すガス化炉１０１について図２を参照して説明する。
ガス化炉１０１は、鉛直方向に延びて形成されており、鉛直方向の下方側に微粉炭及び酸素が供給され、部分燃焼させてガス化した生成ガスが鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通している。ガス化炉１０１は、圧力容器１１０と、圧力容器１１０の内部に設けられるガス化炉壁（炉壁）１１１とを有している。

【0036】

そして、ガス化炉１０１は、圧力容器１１０とガス化炉壁１１１との間の空間にアニュラス部１１５を形成している。また、ガス化炉１０１は、ガス化炉壁１１１の内部空間１５４において、鉛直方向の下方側（つまり、生成ガスの流通方向の上流側）から順に、コンバスタ部１１６、ディフューザ部１１７、リダクタ部１１８を形成している。

【0037】

圧力容器１１０は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、上端部にガス排出口１２１が形成される一方、下端部（底部）にスラグホッパ１２２が形成されている。ガス化炉壁１１１は、内部が中空空間となる筒形状に形成され、その外壁面が圧力容器１１０の内壁面と対向して設けられている。

【0038】

ガス化炉壁１１１は、圧力容器１１０の内部を内部空間１５４と外部空間（アニュラス部１１５）に分離する。ガス化炉壁１１１は、横断面形状がコンバスタ部１１６とリダクタ部１１８との間のディフューザ部１１７で変化する形状とされている。ガス化炉壁１１１は、鉛直上方側となるその上端部が、圧力容器１１０のガス排出口１２１に接続され、鉛直下方側となるその下端部が圧力容器１１０の底部と隙間を空けて設けられている。そして、圧力容器１１０の底部に形成されるスラグホッパ１２２には、貯留水が溜められており、ガス化炉壁１１１の下端部が貯留水に浸水することで、ガス化炉壁１１１の内外を封止している。ガス化炉壁１１１には、各種バーナが挿入され、内部空間１５４にシンガスクーラ１０２が配置されている。

【0039】

アニュラス部１１５は、圧力容器１１０の内側とガス化炉壁１１１の外側に形成された空間であり、例えば空気分離設備４２で分離された不活性ガスである窒素が、図示しない窒素供給ラインを通って供給される。このため、アニュラス部１１５は、窒素が充満する空間となる。なお、このアニュラス部１１５の鉛直方向の上部付近には、ガス化炉１０１内を均圧にするための図示しない炉内均圧管が設けられている。炉内均圧管は、ガス化炉壁１１１の内外を連通して設けられ、圧力容器１１０の内部空間１５４（コンバスタ部１１６、ディフューザ部１１７及びリダクタ部１１８）と外部空間（アニュラス部１１５）との圧力差を所定圧力以内となるよう略均圧にしている。

【0040】

コンバスタ部１１６は、本実施形態では、コンバスタ部１１６におけるガス化炉壁１１１には、炉内上方側から順に設けられた、例えば、複数のチャーバーナ１２５、複数のコンバスタ系微粉炭バーナ（バーナ）１２６が設けられ、コンバスタより下方にある起動用燃焼室１１９には複数のスラグ溶融バーナ２１０、点火トーチ１２９及び軽油バーナ１３０からなる燃焼装置が配置されている。スラグ溶融バーナ２１０は、生成された固化スラグ（スラグＳ）を溶融するためのものである（図４参照）。スラグ溶融バーナ２１０の先端は、固化したスラグＳを溶融除去するために使用される。スラグ溶融バーナ２１０及びそれを備えているスラグ溶融バーナ装置の構成や制御方法については後述する。複数の点火トーチ１２９及び軽油バーナ１３０は、ガス化炉１０１の起動に使用されるものである。コンバスタ部１１６で微粉炭及びチャーの一部を燃焼した高温の燃焼ガスは、ディフューザ部１１７を通過してリダクタ部１１８に流入する。コンバスタ部１１６で微粉炭及びチャーの一部を燃焼した高温の燃焼ガスは、ディフューザ部１１７を通過してリダクタ部１１８に流入する。

【0041】

リダクタ部１１８は、ガス化反応に必要な高温状態に維持されコンバスタ部１１６からの燃焼ガスに微粉炭を供給し部分酸化燃焼させて、微粉炭をガス化し分解することによって揮発分（一酸化炭素、水素、低級炭化水素等）である生成ガスを生成する空間となっており、リダクタ部１１８におけるガス化炉壁１１１には、複数のリダクタ系微粉炭バーナ（バーナ）１２７からなる燃焼装置が配置されている。

【0042】

シンガスクーラ１０２は、ガス化炉壁１１１の内部に設けられると共に、リダクタ部１１８のバーナ１２７の鉛直方向の上方側に設けられている。シンガスクーラ１０２は熱交換器であり、ガス化炉壁１１１の鉛直方向の下方側（生成ガスの流通方向の上流側）から順に、蒸発器（エバポレータ）１３１、過熱器（スーパーヒータ）１３２、節炭器（エコノマイザ）１３４が配置されている。これらのシンガスクーラ１０２は、リダクタ部１１８において生成された生成ガスと熱交換を行うことで、生成ガスを冷却する。また、蒸発器（エバポレータ）１３１、過熱器（スーパーヒータ）１３２、節炭器（エコノマイザ）１３４は、図に記載されたその数量を限定するものではない。

【0043】

次に、上述のガス化炉１０１の動作について説明する。
ガス化炉１０１は、複数の点火トーチ１２９及び軽油バーナ１３０より、酸化剤と燃料が供給され点火される。すると、起動用燃焼室部（図示なし）において、高温燃焼ガスが発生し、コンバスタ部１１６は、微粉炭やチャーが燃焼可能な所定の温度に加温される。

【0044】

ガス化炉１０１において、リダクタ部１１８のバーナ１２７により窒素と微粉炭が投入されて点火されると共に、コンバスタ部１１６のチャーバーナ１２５及びバーナ１２６により微粉炭及びチャーと圧縮空気（酸素）が投入されて点火される。すると、コンバスタ部１１６では、微粉炭とチャーの燃焼により高温燃焼ガスが発生する。また、コンバスタ部１１６では、微粉炭とチャーの燃焼により灰分が高温ガス中で溶融してスラグが生成され、ガス化炉壁１１１をつたって流下し、コンバスタ部１１６の下部に設けられたスラグホールＨを通って、最終的にスラグホッパ１２２内の貯水へ排出される。そして、コンバスタ部１１６で発生した高温燃焼ガスは、ディフューザ部１１７を通ってリダクタ部１１８に上昇する。このリダクタ部１１８では、ガス化反応に必要な高温状態に維持されて、微粉炭が高温燃焼ガスと混合し、高温の還元雰囲気において微粉炭を部分燃焼させてガス化反応が行われ、生成ガスが生成される。ガス化した生成ガスが鉛直方向の下方側から上方側に向かって流通する。また、微粉炭及びチャーが点火し、ガス化反応が開始し、微粉炭及びチャーによる自己着火による安定運転が確保された後、点火トーチ１２９及び軽油バーナ１３０は消火される。

【0045】

［スラグ溶融バーナ装置の概要について］
次に、図２に示すスラグ溶融バーナ２１０を備えているスラグ溶融バーナ装置の概要について説明する。
図３に示すように、スラグ溶融バーナ装置は、スラグ溶融バーナ２１０と、制御部２５０と、を有している。

【0046】

図３から図５に示すように、スラグ溶融バーナ２１０は、バーナチップ（先端部）２１４を起動用燃焼室１１９の内部に位置させた状態で、バーナチップ２１４からスラグホールＨに向けて火炎を噴射することができる。

【0047】

図３に示すように、スラグ溶融バーナ２１０は、ガス化炉１０１に対して進退可能に構成されており、スラグホールＨ近傍に固化したスラグＳが形成されてない場合、すなわち、スラグ溶融バーナ２１０を使用しない場合、スラグ溶融バーナ２１０は炉壁１１１側に引き抜かれる。これにより、スラグ溶融バーナ２１０の不使用時にスラグ溶融バーナ２１０が高温雰囲気に晒されることを回避している。この説明において、炉壁１１１側に引き抜かれたときのスラグ溶融バーナ２１０の位置を「退避位置」と呼ぶ。

【0048】

図４に示すように、スラグホールＨ近傍（詳細には、スラグホールＨを形成する炉壁１１１Ａの下端近傍）には、氷柱状にぶら下がった状態で固化したスラグＳ（スラグ塊）が形成されることがある。スラグＳの形成が確認された場合、スラグ溶融バーナ２１０は、水平方向に沿ってスラグホールＨの中心軸側（起動用燃焼室１１９の中心軸側）に移動される。この説明において、スラグホールＨの中心軸側に移動されたときのスラグ溶融バーナ２１０の位置を「噴射位置」と呼ぶ。

【0049】

スラグＳの形成状況を確認する方法としては、例えば、ガス化炉１０１に設けられた覗き窓を介した目視による確認、カメラによる確認、センサによる検知等がある。ただし、これらの方法に限定されることはなく、スラグＳの形成状況を確認できる任意の方法を採用することができる。

【0050】

図５に示すように、噴射位置に移動されたスラグ溶融バーナ２１０は、バーナチップ２１４の前面２１４ＡからスラグＳに向けて火炎を噴射する。これによって、固化したスラグＳを加熱・溶融させてスラグＳの全体を除去することができる。

【0051】

図５等に示すように、制御部２５０は、受熱量算出部２５２と、燃焼量決定部２５４と、を含んでいる。

【0052】

制御部２５０等は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。
そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。
なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。
コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

【0053】

受熱量算出部２５２は、スラグ溶融バーナ２１０のバーナチップ２１４の受熱量を算出する。燃焼量決定部２５４は、受熱量算出部２５２と通信可能に構成されており、受熱量算出部２５２が出力した情報に基づいて火炎の燃焼量を決定する。

【0054】

［スラグ溶融バーナ装置の詳細について］
次に、スラグ溶融バーナ装置の詳細について説明する。
図６に示すように、本実施形態に係るスラグ溶融バーナ２１０は、バーナ本体部２１２と、バーナチップ２１４と、供給管２３０と、を有している。

【0055】

バーナ本体部２１２は、外筒２１２Ａと内筒２１２Ｂとを有し、所定の方向に延びた多重筒構造とされている。バーナ本体部２１２の延在方向の先端（同図において左端）には、バーナチップ２１４が取り付けられている。

【0056】

バーナ本体部２１２が有する内筒２１２Ｂの内側には、バーナ本体部２１２と同じ方向に延在する供給管２３０が設けられている。供給管２３０には、火炎を形成するための燃料（例えば天然ガス）及び酸化剤（例えば酸素）が供給される。供給管２３０の先端は、バーナチップ２１４の背面２１４Ｂに接続されている。

【0057】

バーナチップ２１４には、供給管２３０に接続され燃料および酸化剤（酸素）を噴出するための流通流路ＦＰが内部に形成されている。流通流路ＦＰは、バーナチップ２１４の前面２１４Ａと背面２１４Ｂとを連通する流路であり、また、供給管２３０と連通する流路でもある。供給管２３０に供給された燃料及び酸化剤は、流通流路ＦＰを介してバーナチップ２１４の前面２１４Ａから噴射される。また、噴射された燃料と酸化剤からなる可燃混合気に点火することで、バーナチップ２１４から噴射される火炎が形成されることになる。

【0058】

火炎の燃焼量（火炎の強さ）は、供給される燃料及び／又は酸化剤の流量や割合を調整することによって調節される。燃料及び／又は酸化剤の流量は、例えば供給管２３０に設けられた流量調整弁（図示せず）の開度によって調節される。流量調整弁は燃焼量決定部２５４と通信可能、制御可能に構成されており、流量調整弁の開度は燃焼量決定部２５４によって決定された所定の開度に設定される。

【0059】

バーナチップ２１４の前面２１４Ａは、スラグホールＨに向かって傾斜するように形成されている（図４参照）。流通流路ＦＰは、前面２１４Ａの一部が前面２１４Ａと略直交するように傾斜している。これによって、バーナチップ２１４から噴射される火炎の噴射方向をスラグホールＨに向けることができる。

【0060】

バーナチップ２１４の背面２１４Ｂには前面２１４Ａ側に向かって窪んだ凹所２１４Ｃが形成されており、バーナ本体部２１２の外筒２１２Ａ及び内筒２１２Ｂとともに図６に示す断面図で略Ｕ字状の冷却流路ＣＰを画定している。冷却流路ＣＰには、冷却水Ｗを流通させることができる。これによって、スラグ溶融バーナ２１０（特にバーナチップ２１４）を冷却することができる。

【0061】

バーナチップ２１４の背面２１４Ｂには温度計測器２４０が設けられており、バーナチップ２１４の温度を計測できるように構成されている。温度計測器２４０は受熱量算出部２５２と通信可能に構成されており、受熱量算出部２５２は温度計測器２４０から出力された情報に基づいてバーナチップ２１４の温度を算出する。

【0062】

温度計測器２４０は、例えば、バーナチップ２１４の背面２１４Ｂに形成された凹所２１４Ｃに設けられる。この場合、特に、火炎に近い上部の凹所２１４Ｃに温度計測器２４０を設けることが好ましい。ただし、温度計測器２４０の設置箇所や個数はこれに限定されることはなく、バーナチップ２１４の仕様、形状に合わせた最適な設置箇所や個数を選択することができる。
温度計測器２４０は、例えば、熱電対とされる。ただし、これに限定されることはなく、レーザ光や赤外線を用いた非接触式の計測器や画像処理を用いた温度計測等、温度を計測できる任意の機器や方法を採用することができる。

【0063】

バーナチップ２１４は、例えば、耐熱性および耐腐食性に優れたニッケル基合金により形成されている。バーナチップ２１４は、金属３Ｄプリンタによって作製されてもよい。これによって、流通流路ＦＰや凹所２１４Ｃ等の寸法精度が要求される部分を容易に形成することができ、温度計測器２４０によるバーナチップ２１４先端部の温度計測の精度を向上させたり、冷却水Ｗによる冷却効果を向上させることで受熱量の算出精度を向上させたりすることができる。

【0064】

［火炎の燃焼量の制御について］
このように構成されたスラグ溶融バーナ装置において、スラグＳの形成が確認された場合、スラグ溶融バーナ２１０が適正な噴射位置に移動された後に点火され火炎が噴射される。

【0065】

このとき、図８に示すように、氷柱状のスラグＳが、噴射位置に移動したスラグ溶融バーナ２１０のバーナチップ２１４に対向する位置（具体的には火炎の噴射方向においてバーナチップ２１４の目前（前面２１４Ａの前方かつ近傍））に位置している状態で火炎を噴射した場合、図９に示すように、スラグＳではね返された自己の火炎によってバーナチップ２１４が過度に昇温する。

【0066】

本実施形態では、火炎を噴射した後のバーナチップ２１４の異常昇温を検知・抑制するために、次のような制御が実行される。
すなわち、図７に示すように、バーナチップ２１４の受熱量を制御部２５０及び受熱量算出部２５２によって監視する（ステップＳ１）。

【0067】

制御部２５０は、バーナチップ２１４の受熱量（受熱量算出部２５２による算出値）が予め設定された所定の受熱量（設計時に想定した受熱量。以下「所定値」という。）以上か否かを判断することによって、バーナチップ２１４の目前にスラグＳが形成されているか否か判断する（ステップＳ２）。

【0068】

具体的には、制御部２５０は、バーナチップ２１４の受熱量が所定値以上となった場合に、自己の火炎がはね返されるようなスラグＳが形成されていると判断する。反対に、バーナチップ２１４の受熱量が所定値以上ではない場合は、自己の火炎がはね返されるようなスラグＳが形成されていないと判断する。

【0069】

受熱量算出部２５２によって算出された受熱量が所定値未満でありバーナチップ２１４の目前にスラグＳが形成されていないと制御部２５０が判断した場合（図７のステップＳ２において「ＮＯ」で表記）、火炎の燃焼量は変更されない。

【0070】

受熱量算出部２５２によって算出された受熱量が所定値以上となりバーナチップ２１４の目前にスラグＳが形成されていると制御部２５０が判断した場合（図７のステップＳ２において「ＹＥＳ」で表記）、その情報は燃焼量決定部２５４に送信される。

【0071】

バーナチップ２１４の目前にスラグＳが形成されていると判断された場合、燃焼量決定部２５４は、火炎の燃焼量が低減されるような燃焼量を決定する。
前述の通り、供給管２３０には流量調整弁（図示せず）が設けられており、流量調整弁の開度によって火炎の燃焼量が調節される。燃焼量決定部２５４は、決定された火炎の燃焼量に調節されるように流量調整弁の開度を設定する。
なお、受熱量を算出することなく、温度計測器２４０によって計測された数値から直接的に火炎の燃焼量を決定してもよい。

【0072】

スラグ溶融バーナ２１０は、火炎の燃焼量が低減された状態でバーナチップ２１４の目前のスラグＳを溶融する（ステップＳ３）。これによって、バーナチップ２１４にはね返る火炎の量を低減させることができる。これにより、異常昇温したバーナチップ２１４の温度を下げることができる。
例えば、図１０に示すグラフのように、スラグ溶融バーナ２１０の運用負荷（火炎の燃焼量）を１００％から５０％に低減した場合、バーナチップ２１４の温度が約１２％低下する。

【0073】

この状態で火炎を噴射し続けることで、異常昇温を抑制しつつ、少なくともバーナチップ２１４の目前にあるスラグを溶融することができる。その後、制御部２５０は、受熱量算出部２５２によって算出された受熱量が所定値未満か否かを確認する（ステップＳ４）。

【0074】

受熱量算出部２５２によって算出された受熱量が所定値未満の場合（図７のステップＳ４において「ＹＥＳ」で表記）、制御部２５０は、少なくともバーナチップ２１４の目前からスラグＳが除去されたと判断する。

【0075】

バーナチップ２１４の目前からスラグＳが除去されたと制御部２５０が判断した場合、燃焼量決定部２５４は、火炎の燃焼量を調整して（例えば、元の燃焼量に戻して）スラグＳの溶融を継続する（ステップＳ５）。
バーナチップ２１４の目前からスラグＳが除去された場合、スラグＳとバーナチップ２１４との間の距離が確保されるので、火炎の燃焼量を元に戻したとしても（すなわち、増大させたとしても）バーナチップ２１４の過度な昇温は抑制される。

【0076】

受熱量算出部２５２によって算出された受熱量が所定値未満ではない場合（図７のステップＳ４において「ＮＯ」で表記）、ステップＳ３に戻り火炎の噴射を継続する。

【0077】

なお、バーナチップ２１４の目前からスラグＳが除去されたと判断した場合であってスラグホールＨにスラグＳの滞留が確認されないときは、スラグ溶融バーナ２１０の運転を停止してもよい。

【0078】

スラグホールＨにスラグＳが滞留しているか否かを確認する方法としては、例えば、ガス化炉１０１に設けられた覗き窓を介した目視による確認、カメラによる確認、センサによる検知等がある。ただし、これらの方法に限定されることはなく、スラグＳの形成状況を確認できる任意の方法を採用することができる。
また、バーナチップ２１４の目前からスラグＳが除去されたか否かを上記の方法で確認してもよい。

【0079】

ステップＳ５で火炎の燃焼量を戻した後は、ステップＳ１に戻り、同様の制御を繰り返す。

【0080】

ステップＳ１からステップＳ５のいずれかの中で、スラグＳの全体が除去されてスラグホールＨにスラグＳの滞留が確認されなければ、燃料及び酸化剤の噴射・供給を止めてスラグ溶融バーナ２１０を退避位置まで引き抜く。

【0081】

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
スラグ溶融バーナ装置は、ガス化炉１０１内で固化したスラグＳに向けてバーナチップ２１４から火炎を噴射するスラグ溶融バーナ２１０と、バーナチップ２１４の受熱量を算出する受熱量算出部２５２と、受熱量算出部２５２からの情報に基づいて火炎の燃焼量を決定する燃焼量決定部２５４と、を備えているので、火炎を噴射するスラグ溶融バーナ２１０のバーナチップ２１４の受熱量に基づいて火炎の燃焼量を調節することができる。このため、例えばスラグ溶融バーナ２１０のバーナチップ２１４に対向する位置（具体的には火炎の噴射方向においてバーナチップ２１４の目前）にスラグＳがあったとしても、スラグＳではね返された自己の火炎によってバーナチップ２１４が過度に昇温する前に火炎の燃焼量を低減することができる。これによって、自己の火炎によってスラグ溶融バーナ２１０のバーナチップ２１４が損傷してしまう可能性を低減できる。また、バーナチップ２１４に対向する位置からスラグが除去されてバーナ先端部の受熱量が許容範囲に収まれば、火炎の燃焼量を増大させる（元の燃焼量に戻す）こともできる。

【0082】

［変形例］
温度計測器２４０はバーナチップ２１４の背面２１４Ｂに設けられていたが、例えば、次の設置方法を採用することもできる。
すなわち、温度計測器２４０を、バーナチップ２１４よりも上流側の冷却流路ＣＰ（バーナチップ２１４側へ供給される冷却水Ｗが流通する冷却流路ＣＰ）及びバーナチップ２１４よりも下流側の冷却流路ＣＰ（ガス化炉の外側に戻る冷却水Ｗが流通する冷却流路ＣＰ）の２箇所に設けてもよい。これによって、バーナチップ２１４を冷却する前の冷却水Ｗの温度と冷却した後の冷却水Ｗの温度を計測することができる。

【0083】

受熱量算出部２５２によって、冷却前後の冷却水Ｗの温度差から冷却水Ｗの温度上昇値を算出することで、バーナチップ２１４の受熱量を算出することが可能となる。この場合、冷却水Ｗの温度上昇値（計測値）が予め設定された所定の上昇値以上になったとき、バーナチップ２１４の受熱量が所定値以上になったと判断して、燃焼量決定部２５４は、火炎の燃焼量を低減させる制御を実行する。

【0084】

変形例に係るスラグ溶融バーナ装置によれば、温度計測器２４０は、バーナチップ２１４の温度を直接的に計測する場合に比べて、低温とされた雰囲気下での温度の計測が可能となる。

【0085】

なお、温度計測器２４０をバーナチップ２１４の背面２１４Ｂ及び冷却流路ＣＰの両箇所に設けてもよい。これにより、温度計測器２４０からより精度の高い情報に基づいた受熱量算出部２５２での算出が可能となる。

【0086】

以上の通り説明した実施形態は、例えば以下のように把握される。
すなわち、本開示の一態様に係るスラグ溶融バーナ装置は、炭素含有固体燃料を部分燃焼させてガス化させるガス化炉（１０１）に用いられるスラグ溶融バーナ装置であって、前記ガス化炉（１０１）内で固化したスラグ（Ｓ）に向けて先端部（２１４）から火炎を噴射するスラグ溶融バーナ（２１０）と、前記先端部（２１４）の受熱量を算出する受熱量算出部（２５２）と、前記受熱量算出部（２５２）からの情報に基づいて噴射する火炎の燃焼量を決定する燃焼量決定部（２５４）と、を備えている。

【0087】

本態様に係るスラグ溶融バーナ装置は、ガス化炉（１０１）内で固化したスラグ（Ｓ）に向けて先端部（２１４）から火炎を噴射するスラグ溶融バーナ（２１０）と、先端部（２１４）の受熱量を算出する受熱量算出部（２５２）と、受熱量算出部（２５２）からの情報に基づいて火炎の燃焼量を決定する燃焼量決定部（２５４）と、を備えているので、火炎を噴射するスラグ溶融バーナ（２１０）の先端部（２１４）の受熱量に基づいて火炎の燃焼量を決定することができる。このため、例えばスラグ溶融バーナ（２１０）の先端部（２１４）に対向する位置（具体的には火炎の噴射方向において先端部（２１４）の目前）にスラグ（Ｓ）があったとしても、スラグ（Ｓ）ではね返された自己の火炎によって先端部（２１４）が過度に昇温する前に火炎の燃焼量を低減することができる。これによって、自己の火炎によってスラグ溶融バーナ（２１０）の先端部（２１４）が損傷してしまう可能性を低減できる。また、先端部（２１４）に対向する位置からスラグ（Ｓ）が除去されて先端部（２１４）の温度が許容範囲に収まれば、火炎の燃焼量を増大させる（元の燃焼量に戻す）こともできる。

【0088】

また、本開示の一態様に係るスラグ溶融バーナ装置において、前記先端部（２１４）の温度を計測する温度計測器（２４０）を備え、受熱量算出部（２５２）は、前記温度計測器（２４０）からの情報に基づいて前記先端部（２１４）の受熱量を算出する。

【0089】

本態様に係るスラグ溶融バーナ装置は、先端部（２１４）の温度を計測する温度計測器（２４０）を備え、受熱量算出部（２５２）は、温度計測器（２４０）からの情報に基づいて先端部（２１４）の受熱量を算出するので、応答性よく先端部（２１４）の受熱量変化を算出できる。温度計測器（２４０）は、例えば、熱電対とされる。

【0090】

また、本開示の一態様に係るスラグ溶融バーナ装置において、前記スラグ溶融バーナ（２１０）の内部を流通し前記スラグ溶融バーナ（２１０）を冷却する冷却水の温度を計測する温度計測器（２４０）を備え、前記受熱量算出部（２５２）は、前記温度計測器（２４０）からの情報に基づいて前記先端部（２１４）の受熱量を算出する。

【0091】

本態様に係るスラグ溶融バーナ装置は、スラグ溶融バーナ（２１０）の内部を流通しスラグ溶融バーナ（２１０）を冷却する冷却水の温度を計測する温度計測器（２４０）を備え、受熱量算出部（２５２）は、温度計測器（２４０）からの情報に基づいて先端部（２１４）の受熱量を算出するので、先端部（２１４）の温度を直接的に計測する場合に比べて、低温とされた雰囲気下での温度の計測が可能となる。

【0092】

また、本開示の一態様に係るスラグ溶融バーナ装置において、前記燃焼量決定部（２５４）は、前記受熱量算出部（２５２）で算出された前記先端部（２１４）の受熱量が所定の受熱量以上となった場合に火炎の燃焼量を低減させる。

【0093】

本態様に係るスラグ溶融バーナ装置において、燃焼量決定部（２５４）は、先端部（２１４）の受熱量が所定の受熱量以上となった場合に火炎の燃焼量を低減させるので、先端部（２１４）が過度に昇温する前に火炎の燃焼量を低減することができる。これによって、自己の火炎によって先端部（２１４）が溶損してしまう可能性を低減できる。

【0094】

また、本開示の一態様に係るスラグ溶融バーナ装置において、前記燃焼量決定部（２５４）は、前記温度検出器（２４０）で検出された前記先端部（２１４）の温度が所定の温度以上となった場合に火炎の燃焼量を低減させる。

【0095】

本態様に係るスラグ溶融バーナ装置において、燃焼量決定部（２５４）は、先端部（２１４）の温度が所定の温度以上となった場合に火炎の燃焼量を低減させるので、先端部（２１４）が過度に昇温する前に火炎の燃焼量を低減することができる。これによって、自己の火炎によって先端部（２１４）が溶損してしまう可能性を低減できる。

【0096】

また、本開示の一態様に係るスラグ溶融バーナ装置において、前記燃焼量決定部（２５４）は、冷却水の温度上昇値が所定の上昇値以上となった場合に火炎の燃焼量を低減させる。

【0097】

本態様に係るスラグ溶融バーナ装置において、燃焼量決定部（２５４）は、冷却水の温度上昇値が所定の上昇値以上となった場合に火炎の燃焼量を低減させるので、先端部（２１４）が過度に昇温する前に火炎の燃焼量を低減することができる。これによって、自己の火炎によって先端部（２１４）が溶損してしまう可能性を低減できる。

【0098】

また、本開示の一態様に係るガス化炉（１０１）は、上記のスラグ溶融バーナ装置を備えている。

【0099】

また、本開示の一態様に係るガス化複合発電設備（１０）は、上記のガス化炉（１０１）を備えている。

【0100】

また、本開示の一態様に係るスラグ溶融バーナ装置の制御方法は、ガス化炉（１０１）内で固化したスラグ（Ｓ）に向けて先端部（２１４）から火炎を噴射するスラグ溶融バーナ（２１０）を備えているスラグ溶融バーナ装置の制御方法であって、前記先端部（２１４）の受熱量に基づいて火炎の燃焼量を決定する。

【符号の説明】

【0101】

１０ 石炭ガス化複合発電設備（ガス化複合発電設備）
１１ 給炭設備
１１ａ 給炭ライン
１２ 燃料供給ライン
１３ チャー供給ライン
１５ チャー回収設備
１６ ガス精製設備
１７ ガスタービン
１８ 蒸気タービン
１９ 発電機
２０ 排熱回収ボイラ
４１ 圧縮空気供給ライン
４２ 空気分離設備
４３ 第１窒素供給ライン
４５ 第２窒素供給ライン
４６ チャー戻しライン
４７ 酸素供給ライン
４９ 第１生成ガスライン
５１ 集塵装置
５２ 供給ホッパ
５３ 第２生成ガスライン
６１ 圧縮機
６２ 燃焼器
６３ タービン
６４ 回転軸
６５ 圧縮空気供給ライン
６６ 燃料ガス供給ライン
６７ 燃焼ガス供給ライン
６８ 昇圧機
６９ タービン
７０ 排ガスライン
７１ 蒸気供給ライン
７２ 給水ライン
７４ 排気ガス浄化設備
７５ 煙突
１０１ ガス化炉
１０２ シンガスクーラ
１１０ 圧力容器
１１１ ガス化炉壁（炉壁）
１１５ アニュラス部（外部空間）
１１６ コンバスタ部
１１７ ディフューザ部
１１８ リダクタ部
１１９ 起動用燃焼室
１２１ ガス排出口
１２２ スラグホッパ
１２５ チャーバーナ
１２６ バーナ（コンバスタ系微粉炭バーナ）
１２７ バーナ（リダクタ系微粉炭バーナ）
１２９ 点火トーチ
１３０ 軽油バーナ
１３１ 蒸発器（エバポレータ）
１３２ 過熱器（スーパーヒータ）
１３４ 節炭器（エコノマイザ）
１５４ 内部空間
２１０ スラグ溶融バーナ
２１２ バーナ本体部
２１２Ａ 外筒
２１２Ｂ 内筒
２１４ バーナチップ（先端部）
２１４Ａ 前面
２１４Ｂ 背面
２１４Ｃ 凹所
２３０ 供給管
２４０ 温度計測器
２５０ 制御部
２５２ 受熱量算出部
２５４ 燃焼量決定部
ＣＰ 冷却流路
ＦＰ 流通流路
Ｓ スラグ
Ｗ 冷却水

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】