CN103322562A - 粉煤生物质混烧燃烧器和燃料燃烧方法 - Google Patents

粉煤生物质混烧燃烧器和燃料燃烧方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种粉煤生物质混烧燃烧器，其能使作为辅助燃料的生物质燃料大量地燃烧，在生物质燃料不充分的情况下仅用粉煤也可以燃烧。粉煤生物质混烧燃烧器（1），具备：沿着粉煤生物质混烧燃烧器（1）的轴的生物质燃料喷出喷嘴（20）、使生物质燃料喷出喷嘴在管的中途开口的燃料喷出喷嘴（30）、围绕燃料喷出喷嘴的二次空气喷嘴（40）、和围绕二次空气喷出喷嘴的三次空气喷嘴（50）。使粉煤燃料流和生物质燃料流的混合流中的粉煤成分向外周壁侧较浓地分布，使生物质成分分布在粉煤成分的内侧，使炉内生成着火稳焰性良好的粉煤燃料的火焰，使生物质燃料流向该火焰的内侧喷出。

Description

粉煤生物质混烧燃烧器和燃料燃烧方法
技术领域
本发明涉及使生物质燃料与粉煤一起燃烧的粉煤生物质混烧燃烧器和燃料燃烧方法。
背景技术
近年来，希望计划性地推进实行地球温室化的对策。最近，在日本被排出的温室效应气体中，起源于能源的CO2约占90%。而且，处于下述状况：全部发电之中，燃煤火力发电排出50%的CO2。因此，对于燃煤火力发电设备，要求促进环境负荷低的新能源的利用。
由于有机物在地球上自然地反复分解、吸收、释放进行循环，所以在燃烧有机物时排出的CO2通过确保同量的CO2吸收源，能够使收支均衡。这样，由于生物质是碳中性的燃料，因此，生物质发电作为能实现化石燃料的节约和CO2排放量的削减的新能源寄予着较大的期待。作为容易收集的生物质，有木质颗粒、木质片等。
另外，生物质燃料的氮成分的含量少，因此在燃煤锅炉中将生物质作为辅助燃料来使用时，能够谋求燃烧排气的低NOx化。
在这样的状况下，为了推进新能源等的利用，在燃煤火力发电用锅炉中，寻求将生物质作为辅助燃料来利用的生物质混烧方式的引入。
作为使用生物质的锅炉，有使混合有粉煤和生物质燃料的粉体燃料进行燃烧的混烧锅炉。代表性的方式是：利用以往的粉煤燃烧锅炉，在例如辊磨机等将煤进行微粉碎的磨机中加入生物质原料来制造粉煤和生物质的混合燃料，使其乘着运送空气在粉煤燃烧器中燃烧。
为了提高燃烧器的燃烧效率，在辊磨机中，将煤磨成为通常为200μm以下、优选为70μm左右的粉煤。此时，将煤和生物质原料一起处理，生物质燃料也微细地粉碎。制造出的混合燃料制品粒度恶化，100μm以上的粗的成分增加，制品燃料的粒度分布向粗的一方和细的一方两方扩展。另外，为了将生物质原料微粉碎，需要很大的动力，使单位消费资源增加。
此外，生物质燃料与煤燃烧特性不同。例如，挥发分是煤的2倍。发热量，在木质颗粒的情况下是煤的2/3，在木质片的情况下是煤的1/2。另外，灰分，在木质颗粒和木质片的情况下是煤的1/10以下。另一方面，生物质燃料与粉煤，燃烧所需的空气量不同。因此，在用一定的空气量将两者混烧时，根据可燃烧的粉煤与生物质的混合比，燃烧未必成为适当的状态。推定为：使用了粉煤燃烧器的锅炉中的生物质燃料混合比（热量比）的工业实际值为3%，极限（界限）为5%左右。
为了得到生物质燃料的高的混烧率，考虑并设生物质专烧燃烧器使粉煤和生物质燃料分别燃烧。
生物质燃料，粉碎得越细，粉碎所需要的动力就越增大，使单位消费资源增加。另一方面，生物质燃料，如果是相同的粒径，则比煤容易燃烧，所以不需要减小粉碎粒。
在并用粉煤专烧燃烧器和生物质专烧燃烧器时，能够与粉煤独立地在适于生物质燃料的条件下运行粉碎机。另外，能够选择相对于粉煤燃料合适的混烧比例来运行锅炉。
专利文献1中公开了适用于利用分别开的系统将粉煤和生物质燃料分别投入火炉使其燃烧的混烧锅炉的生物质专烧燃烧器。所公开的生物质专烧燃烧器的生物质燃料喷出喷嘴具备：分散装置，其被设置在喷嘴内的中心部中央，防止生物质燃料的偏流；文丘里管（Venturi），其被设置在喷嘴内的上游部，用于使燃料的流速上升，使生物质燃料粒子与分散装置碰撞；稳焰器，其被设置在喷嘴的前端，是使生物质燃料的流动急剧扩大的阶段状扩大结构；以及燃烧用空气喷嘴，其被设置在喷嘴的外侧，供给二次空气的旋转流。
生物质专烧燃烧器，为了使规定量的生物质燃料燃烧而进行了最佳化，能够根据在适用的火炉中所要求的生物质燃料处理量来决定设置数量。在专利文献1中记载有实现了混烧率为15％的实施例。
另外，在专利文献2中公开了使用了粉煤和生物质燃料的混烧燃烧器的锅炉、和转用起动用或辅助用燃烧器作为间歇地供给生物质燃料使其燃烧的生物质燃料燃烧用燃烧器使用的锅炉。但是，专利文献2中没有记载生物质专烧燃烧器的具体方式、使用上的问题、解决方法等。
再者，专利文献3公开了一种粉煤专烧燃烧器。所公开的燃烧器是适合于与生物质燃料相比发热量大、燃烧所需的空气量大、比重大、最佳粒度小的粉煤的燃烧器。因此，无法原样地转用于生物质燃料。
在先技术文献
专利文献1：日本特开2005－291534号公报
专利文献2：日本特开2005－291524号公报
专利文献3：日本特开平9－26112号公报
发明内容
在粉煤生物质混烧锅炉等中作为辅助燃料使用的生物质，希望燃烧量越大越好。但是，生物质原料的供给在现状下未必稳定。
因此，本发明要解决的课题是提供一种粉煤生物质混烧燃烧器和燃料燃烧方法，该燃烧器不仅可以使作为辅助燃料的生物质燃料大量地燃烧，在生物质燃料不充分的情况下仅用粉煤也可以使其燃烧。
为了解决上述课题，本发明的粉煤生物质混烧燃烧器是下述粉煤生物质混烧燃烧器，具备：生物质燃料喷出喷嘴，其具有将由生物质燃料用一次空气所运送的生物质燃料作为生物质燃料流向燃料喷出喷嘴内供给的生物质燃料喷出口；燃料喷出喷嘴，其具有将粉煤燃料用一次空气所运送的粉煤燃料作为粉煤燃料流导入，形成粉煤燃料流的流路的燃料运送管，并且具有将粉煤燃料流与从生物质燃料喷出喷嘴供给到燃料运送管的内部的生物质燃料一起喷出的燃料喷出口；二次空气喷嘴，其具有围绕燃料喷出口的开口并且喷出二次空气的二次空气喷出口；和三次空气喷嘴，其具有围绕二次空气喷出口并且喷出三次空气的旋转流的三次空气喷出口。
另外，本发明的燃料燃烧方法，是使用本发明的粉煤生物质混烧燃烧器使生物质燃料和粉煤燃料燃烧的燃料燃烧方法。
生物质燃料喷出喷嘴，具备向燃料喷出喷嘴的燃料运送管的内部喷出生物质燃料的生物质燃料喷出口。
另外，燃料喷出喷嘴，具备：燃料旋转叶片，其被配置在燃料运送管的内部，将粉煤燃料流与生物质燃料流在合在一起而成的燃料流变换为旋转的旋转流，通过离心力使燃料流中的粉煤燃料的成分在燃料运送管的外周壁侧较浓地分布，并且使燃料流中的生物质燃料的成分分布在粉煤燃料的成分的内侧；稳焰器，其被设置在燃料喷出口的管端，呈漏斗状开口；和燃料整流板，其被设置在稳焰器的上游的管内壁，抑制从燃料喷出口喷出的燃料流的旋转。因此，从燃料喷出口喷出的生物质燃料流以被粉煤燃料流包围的方式被供给。
进而，从二次空气喷出口喷出的二次空气，在从燃料喷出口喷出的燃料流与三次空气流之间形成缓冲流。
在本发明的粉煤生物质混烧燃烧器中，被空气运送的生物质燃料流被供给到供给有粉煤燃料流的燃料喷出喷嘴的内部，在燃料喷出喷嘴内与粉煤燃料流一起被形成旋转流。基于离心力，形成粉煤燃料的成分在外表面侧较浓，并且生物质燃料的成分在粉煤燃料的成分的内侧分布的形态的燃料流，燃料流从燃料喷出口喷出。
由于在燃料喷出口的管端设置具有漏斗状的开口和段差的稳焰器，所以在炉内使燃料分散，并且产生比较大的逆流区域，由此容易进行燃烧器的着火，且容易保持火焰。
稳焰器强烈地作用于在燃料流的外层分布的粉煤燃料流，因此粉煤燃烧火焰从燃料喷出口以大的扩散角扩展。另一方面，由于对粉煤燃料流的内侧的生物质燃料流的作用不强，所以生物质燃料流以较小的扩散角，以被粉煤燃料流包围的方式向炉内喷出。
在燃料流的外周供给二次空气，进而在二次空气的外周供给三次空气。
燃料流被稳焰器引导，向炉内喷出而扩散。在该情况下，通过使从燃烧用空气的喷出口喷出的二次空气和三次空气的燃烧用空气向外侧偏移流动，能够使粉煤燃料与空气的混合延迟，使其在还原气氛中燃烧从而谋求NOx的降低。
生物质燃料在稳焰性良好的粉煤的火焰中平稳地着火并稳焰。因此，生物质燃料能够在从相对于粉煤燃料较低的混烧率到较高的混烧率的较宽的范围稳定地燃烧。本发明的粉煤生物质混烧燃烧器即使在生物质混烧率60%（燃料中的生物质燃料成分的重量比）下也能进行良好的燃烧，并且也能够仅使粉煤燃烧。
在本发明的粉煤生物质混烧燃烧器中，粉煤燃料的供给路径和生物质燃料的供给路径是独立的，因此，生物质燃料和粉煤燃料能够粉碎到适合各个燃料的粒度来利用。例如，通过调整生物质燃料使得具有不施加过剩的动力的约2mm以下的粒度分布，能量效率提高。另外，能够直到燃料喷出喷嘴内的合流点为止，对生物质燃料和粉煤燃料分别独立地选择最佳的运送用一次空气量。但是，被喷出到炉内的燃料流，由加入了两者的一次空气运送。
本发明的粉煤生物质混烧燃烧器，能够将生物质燃料作为对于粉煤的辅助燃料使其大量地燃烧。另外，由于使生物质燃料在还原气氛中燃烧，所以能够抑制NOx的生成。此外，由于生物质燃料的碳中和性，所以与化石燃料的燃烧的情况相比，能够在实质地抑制大气中的CO2增加。
此外，应用了本发明的粉煤生物质混烧燃烧器的粉煤生物质混烧锅炉，通过使用生物质燃料作为辅助燃料，能够在削减煤消耗量的同时减少排气中的NOx，并且削减起源于化石燃料的CO2排放量。
附图说明
图1是本发明的一实施例涉及的粉煤生物质混烧燃烧器的概略截面图。
图2是表示本实施例的粉煤生物质混烧燃烧器的运行范围的燃烧器负荷·A/C关系图。
附图标记说明
1：粉煤生物质混烧燃烧器
10：辅助燃料喷嘴
11：辅助燃料运送管
12：辅助燃料喷出口
20：生物质燃料喷出喷嘴
21：生物质燃料导入管
22：生物质反射板
23：生物质燃料运送管
24：生物质燃料喷出口
28：生物质燃料弯曲部
30：燃料喷出喷嘴
31：粉煤燃料导入管
32：粉煤燃料反射板
33：燃料运送管
34：燃料喷出口
35：燃料旋转叶片
36：燃料整流板
37：燃料稳焰器
38：粉煤燃料弯曲部
40：二次空气喷嘴
41：二次空气导入管
42：二次空气运送管
43：二次空气扩宽环
50：三次空气喷嘴
51：三次空气导入管
52：三次空气喉管（throat）
53：三次空气扩宽环
54：三次空气旋转翼
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是本发明的一实施例涉及的粉煤生物质混烧燃烧器的概略截面图。
如图1所示，本实施例的粉煤生物质混烧燃烧器1，在其中心具备生物质燃料喷出喷嘴20，在其外侧同轴地依次具备燃料喷出喷嘴30、二次空气喷嘴40和三次空气喷嘴50。再者，在粉煤生物质混烧燃烧器1的管轴中也可以设置供给辅助用或起动用的液体燃料或气体燃料的辅助燃料喷嘴10。
生物质燃料喷出喷嘴20，是将由生物质燃料用一次空气所运送的生物质燃料向燃料喷出喷嘴30的中间位置供给的喷嘴。生物质燃料喷出喷嘴20具有生物质燃料导入管21、生物质燃料反射板22、生物质燃料运送管23和生物质燃料喷出口24。
燃料喷出喷嘴30，是将由粉煤用一次空气所运送的粉煤燃料与在中间导入的生物质燃料一起向炉内喷出的喷嘴。燃料喷出喷嘴30具有粉煤燃料导入管31、粉煤燃料反射板32、燃料运送管33和燃料喷出口34。生物质燃料经由生物质燃料喷出口24被供给到燃料运送管33的管轴部分，粉煤燃料流沿着燃料运送管33的管壁被供给。
在燃料运送管33的中间部的、生物质燃料喷出口24的下游，设置有燃料旋转叶片35。燃料旋转叶片35通过在燃料运送管33内的燃料的流路中设置多个旋转叶片而构成。旋转叶片的叶片相对于管轴倾斜。旋转叶片使流入的燃料流绕轴旋转，进行调整使得利用离心力使燃料浓度在中心侧较稀而在外周侧较浓地分布，并且浓度分布在周向上大致相同。
粉煤燃料流和生物质燃料流混合了的燃料流，碰到燃料旋转叶片35而进行旋转，变为燃料成分根据比重分布的旋转流。即，通过了燃料旋转叶片35的燃料流，由于离心力的作用而变成在燃料运送管33的管壁侧粉煤燃料的成分较浓，生物质燃料的成分在粉煤成分的内侧分布的形态。
此外，在燃料运送管33的前端的燃料喷出口34的上游位置的管内壁设置有燃料整流板36。燃料整流板36，由在周向上大致等间隔地配置了的、沿着管轴设置的多个平板构成。燃料整流板36能够使旋转流通过，由此使燃料流的旋转力缓和而接近轴流。燃料整流板36中的平板的数量、大小、相对于管轴的倾斜度等，可以根据燃料流的旋转力和喷出后的扩散角适当地决定。
另外，在燃料喷出口34设置有燃料稳焰器37。燃料稳焰器37具有使喷出流向外侧扩大的漏斗状的扩宽环，在扩宽环的中间，为了使喷出流形成停滞或逆流来提高着火性和稳焰性，设置有微小的段差。
从燃料喷出口34向炉内喷出的燃料流通过燃料旋转叶片35的作用而以生物质燃料流被粉煤燃料流包围的方式形成。
以围绕燃料喷出喷嘴30的方式设置有二次空气喷嘴40。二次空气喷嘴40，具备二次空气导入管41、二次空气运送管42和二次空气扩宽环43。二次空气喷嘴40，从未图示的旋涡形状的风箱取入旋转的二次空气，从形成于燃料喷出口34的周围的二次空气供给口向炉内供给二次空气。二次空气通过设置于二次空气供给口的二次空气扩宽环43向外侧偏移，被供给到从燃料喷出口34喷出的燃料流的外侧。
并且，以围绕二次空气喷嘴40的方式设置有三次空气喷嘴50。三次空气喷嘴50，具备三次空气导入管51、三次空气喉管52、三次空气扩宽环53和三次空气旋转翼54。三次空气喷嘴50从未图示的旋涡形状的风箱取入旋转的三次空气，从以围绕二次空气供给口的方式形成了的三次空气供给口向燃料流的外侧供给三次空气。三次空气的旋转强度能够利用设置于取入口的三次空气旋转翼54进行调整。
再者，二次空气变成存在于燃料流与三次空气之间，使两者的干涉延迟的缓冲流。
辅助燃料喷嘴10，由设置于粉煤生物质混烧燃烧器1的轴位置上的辅助燃料运送管11和辅助燃料喷出口12构成。辅助燃料喷嘴10是供给在粉煤系统故障时等使用的辅助用或起动用的液体燃料和/或气体燃料的燃料供给管。通过附加辅助燃料喷嘴10，能够提高运行的稳定性。
另外，虽然未图示，但在本实施例的粉煤生物质混烧燃烧器1中，也设置有引燃器（引燃燃烧器：pilot burner）和/或火焰检测器。
在本实施例的生物质燃料喷出喷嘴20和燃料喷出喷嘴30中，使用流速成为14.5m/s左右以上的量的一次空气，使得在水平设置的配管中生物质燃料不滞留。再者，生物质燃料流的流速过快也会使着火性、稳焰性劣化，所以优选抑制到22m/s左右。
生物质燃料喷出喷嘴20，包含在水平方向上配置的生物质燃料运送管23、和经由弯曲部28在相对于生物质燃料运送管23大致垂直的方向上与其连接的生物质燃料导入管21。从生物质燃料导入管21流入的生物质燃料流，与被设置于弯曲部28的平坦的生物质反射板22碰撞而弯曲大致90°
。
在弯曲部由曲管形成的情况下，所导入的生物质燃料流通过曲管平滑地弯曲。因此，流动中的重的燃料粒子由于离心力而偏在（不均匀地存在）于曲管的外周侧。其结果，在曲管出口，配管内的燃料分布在周向上变得不均等。在此，在本实施例的喷嘴中，使生物质燃料流与平板的生物质反射板22碰撞而扰乱流动，因此能够提高配管内的燃料分布的周向上的均等性。
由一次空气运送的生物质燃料流在设置有生物质反射板22的弯曲部28通过，由此缓和周向的偏向，从生物质燃料喷出口24被供给到燃料运送管33的中间位置。
本实施例的燃料喷出喷嘴30，包含在水平方向上配置的燃料运送管33、和经由弯曲部38在相对于粉煤燃料运送管33大致垂直的方向上与其连接的粉煤燃料导入管31。从粉煤燃料导入管31流入的、由一次空气运送的粉煤燃料流，与被设置于弯曲部38的平坦的粉煤燃料反射板32碰撞而弯曲大致90°。由此，能够提高配管内的燃料分布的周向上的均等性。
对于粉煤燃料流，与在燃料运送管33的中途所供给的生物质燃料流一起，通过被设置于燃料运送管33的下游的燃料旋转叶片35来调整燃料流中的燃料浓度分布。
燃料旋转叶片35，通过在燃料运送管33的流路中设置多个叶片而构成。旋转叶片的叶片相对于管轴倾斜。旋转叶片通过使流入的燃料流变成为绕轴旋转的旋转流，来进行调整使得比重较重的成分在外周侧分布得浓，并且浓度分布在周向上大致相同。
利用燃料旋转叶片35成为了旋转流的混合有粉煤燃料流和生物质燃料流的燃料流，变成在接近流体的外表面的部分聚集粉煤成分而在其内侧分布生物质燃料成分的状态，被运送到下游。
在燃料运送管33的末端的、燃料喷出口34的紧上游的管内壁设置有燃料整流板36。燃料整流板36通过削弱在燃料运送管33中运送的燃料流的旋转力来抑制从燃料喷出口34喷出的燃料流的扩散角。另一方面，燃料流依据燃料稳焰器37的漏斗状开口向炉内扩散，使得其与二次空气和三次空气良好地混合。
燃料整流板36，由在周向上大致等间隔地配置了的、与管轴大致平行的多个平板构成。燃料整流板36中的平板的数量、大小、方向等，可以根据粉煤燃料流的旋转力和喷出后的扩散角适当地决定。
喷出后的燃料流，粉煤燃料以包围生物质燃料的方式分布，被释放到炉内后也维持粉煤燃料如鞘那样覆盖生物质燃料的状态，生物质燃料被粉煤火焰包着进行燃烧，因此能够切实地进行生物质燃料的着火和稳焰。
二次空气和三次空气与从燃料喷出口34向炉内扩展的燃料流混合，作为燃烧用空气的一部分使粉煤燃料和生物质燃料燃烧。
二次空气作为缓冲流被供给到大量供给的三次空气流的内侧。所供给的二次空气使粉煤燃料流与三次空气的旋转流的会合延迟，由此具有以下作用：通过持续燃料浓度高的状态，来确保稳定的着火性能，并且使稳焰性提高。另外，能够确保低氧下的燃烧时间，更有效地使NOx降低。
在图1所示的粉煤生物质混烧燃烧器1中，为了在燃料喷出口34的周围形成三次空气的旋转流，从旋涡形状的风箱取入旋转的空气。另外，可以在三次空气喷嘴50的三次空气导入管51的来自风箱的取入口附近设置三次空气旋转翼54，来调整旋转强度。再者，二次空气也与三次空气同样地，通过从旋涡形状的风箱导入而变成旋转流。在图中所示的燃烧器中未设置旋转翼，但也可以根据需要设置。
在本实施例的粉煤生物质混烧燃烧器1中，生物质燃料被供给到粉煤燃料的内侧。因此，生物质燃料在先燃烧了的粉煤的火焰中容易地着火，稳定地保持火焰。因此，对生物质燃料与粉煤燃料的混合率的制约小，可以使大量的生物质燃料燃烧。另外，在生物质燃料不足的情况下，也可以将粉煤生物质混烧燃烧器1作为仅燃烧粉煤燃料的粉煤燃烧器来利用。再者，在专烧粉煤时，为了防止粉煤燃料向生物质燃料运送管23中逆流，优选在生物质燃料喷出喷嘴20中流通微量的空气。
在以往的粉煤燃烧器中，通常为了提高燃烧效率，需要将煤微粉碎。通常，制成为200μm以下、优选为70μm左右的粉煤来使用。
在本实施例的生物质混烧燃烧器中，也确定了以下事项：例如，在将进行了处理使得燃料的粒径为74μm以下占80%的粉煤燃料进行专烧时，通过将A/C（燃料运送空气量（Nm3/h）相对于燃料（kg/h）的比，单位Nm3/kg）调整到1.7～3.0的范围，可以在相对于额定值的负荷率为40%～100%的范围燃烧粉煤。
另一方面，生物质燃料，当粉碎原料时，随着粒度变小，粉碎电力急剧增大，经济效率变差。另外，生物质燃料，在相同的粒径时比煤容易燃烧，因此能够增大粉碎粒。因此，优选：生物质燃料使用粉碎到大致2mm以下的粒度分布的生物质燃料。
在本实施例的粉煤生物质混烧燃烧器1中，通过二次空气和三次空气使存在于向炉内喷出的燃料流的外侧的粉煤燃料燃烧，使存在于燃料流的内侧的生物质燃料在粉煤火焰中着火并稳焰。生物质燃料使用与粉煤不同的粉碎机，被加工成具有与粉煤不同的粒度的粒体。生物质燃料的粒体由与粉煤独立的空气流运送，被供给到粉煤生物质混烧燃烧器1。
这样，生物质燃料可以拥有较宽的混烧率，与最佳的燃烧条件相应地以高效率燃烧。
图2是表示在本实施例的粉煤生物质混烧燃烧器1中，燃料中的生物质燃料的比例为60重量%（粉煤为40重量%）时的燃烧器负载与A/C（运送空气量除以燃料投入量的值）的关系的图。在图中，横轴表示作为相对于额定值的比例的燃烧器负荷率（%），纵轴表示粉煤与生物质的混合燃料涉及的合计A/C（Nm3/kg）。图中的○标记表示在燃烧实验中着火性和稳焰性良好、火焰稳定的事例，×标记表示稳焰性等差，燃烧不良的事例。图中所示的阴影区域是运行推荐区域。
可知本实施例的粉煤生物质混烧燃烧器1如图2所示，在生物质混烧率为60重量%时，存在由鉴于燃烧不良的标绘位置划出的、负荷率100%时的合计A/C为1.0～1.8的直线、和负荷率约50%时的合计A/C为1.0～3.2的直线夹住的运行推荐区域，其上边用上临界线隔开，该上临界线是通过负荷率100%时的上述直线的上侧端点和负荷率约50%时的上述直线的上侧端点并且避开燃烧不良的×标记划出的能保证稳焰性的线，其下边用直线隔开，在该运行推荐区域中，可以在工业上使用。
再者，在负荷率50%以下时，生物质燃料流中的燃料浓度变小，得到稳定的着火和稳焰变得困难，因此不推荐。
图中用粗的实线表示的曲线是表示在水平设置的燃料运送管33中，生物质燃料在管内不滞留的运送临界流速为14.5m/s的曲线。在实际的装置中，优选在该曲线之上的较深的阴影区域中运行。再者，运送临界流速根据燃料运送管33的安装方式而变化。
产业上的可利用性
通过将本发明的粉煤生物质混烧燃烧器应用于新设的或已有的锅炉来构成粉煤生物质混烧锅炉，能够实现在高的生物质混烧率下的燃烧。在使用了本实施例的粉煤生物质混烧燃烧器的粉煤生物质混烧中，通过使大量的生物质燃料燃烧，能够减少煤消耗量，因此能够抑制起源于化石燃料的CO2扩散。另外，在粉煤生物质混烧锅炉中，使生物质燃料在还原气氛中燃烧，因此能够谋求燃烧排气的低NOx化。

Claims (8)

1.一种粉煤生物质混烧燃烧器，其特征在于，具备：
生物质燃料喷出喷嘴，其将由生物质燃料用一次空气运送的生物质燃料作为生物质燃料流供给；
燃料喷出喷嘴，其具有将粉煤燃料用一次空气所运送的粉煤燃料作为粉煤燃料流导入，形成所述粉煤燃料流的流路的燃料运送管，并且具有将所述粉煤燃料流与从所述生物质燃料喷出喷嘴供给到所述燃料运送管的内部的生物质燃料一起喷出的燃料喷出口；
二次空气喷嘴，其具有围绕所述燃料喷出口的开口并且喷出二次空气的旋转流的二次空气喷出口；和
三次空气喷嘴，其具有围绕所述二次空气喷出口并且喷出三次空气的旋转流的三次空气喷出口，
所述生物质燃料喷出喷嘴，具备向所述燃料喷出喷嘴的所述燃料运送管的内部供给生物质燃料的生物质燃料喷出口，
所述燃料喷出喷嘴，具备：燃料旋转叶片，其被配置在所述燃料运送管的内部，将所述粉煤燃料流与所述生物质燃料流合在一起而成的燃料流变换为旋转的旋转流，使所述燃料流中的粉煤燃料的成分在所述燃料运送管的外周壁侧较浓地分布，并且使所述燃料流中的生物质燃料的成分分布在粉煤燃料的成分的内侧；稳焰器，其被设置在所述燃料喷出口的管端，呈漏斗状开口；和燃料整流板，其被设置在所述稳焰器的上游的管内壁，抑制从所述燃料喷出口喷出的所述燃料流的旋转，
从所述二次空气喷出口喷出的所述二次空气，在所述燃料流与所述三次空气的旋转流之间形成缓冲流。
2.根据权利要求1所述的粉煤生物质混烧燃烧器，其特征在于，所述生物质燃料喷出喷嘴具有位于所述生物质燃料喷出口的上游的生物质燃料弯曲部，所述燃料喷出喷嘴具有位于所述燃料旋转叶片的上游的粉煤燃料弯曲部。
3.根据权利要求1所述的粉煤生物质混烧燃烧器，其特征在于，所述生物质燃料用一次空气，被供给在所述生物质燃料喷出喷嘴的管内使燃料运送流的速度处于14.5m/s～22m/s的范围内的量。
4.根据权利要求2所述的粉煤生物质混烧燃烧器，其特征在于，所述生物质燃料用一次空气，被供给在所述生物质燃料喷出喷嘴的管内使燃料运送流的速度处于14.5m/s～22m/s的范围内的量。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的粉煤生物质混烧燃烧器，在燃料中的生物质燃料的比例为60重量%的情况下，在由所述粉煤生物质混烧燃烧器的负荷率为100%时的生物质燃料与粉煤燃料的混合燃料的A/C为1.0～1.8的直线、和所述粉煤生物质混烧燃烧器的负荷率为50%时的生物质燃料与粉煤燃料的混合燃料的A/C为1.0～3.2的直线夹住的运行推荐区域中，使用所述粉煤生物质混烧燃烧器，供给所述生物质燃料用一次空气和所述粉煤燃料用一次空气。
6.一种燃料燃烧方法，其特征在于，使用权利要求1所述的粉煤生物质混烧燃烧器使生物质燃料和粉煤燃料燃烧。
7.根据权利要求6所述的燃料燃烧方法，其特征在于，所述生物质燃料用一次空气，被供给在所述生物质燃料喷出喷嘴的管内使燃料运送流的速度处于14.5m/s～22m/s的范围内的量。
8.根据权利要求6或7所述的燃料燃烧方法，在燃料中的生物质燃料的比例为60重量%的情况下，在由所述粉煤生物质混烧燃烧器的负荷率为100%时的生物质燃料与粉煤燃料的混合燃料的A/C为1.0～1.8的直线、和所述粉煤生物质混烧燃烧器的负荷率为50%时的生物质燃料与粉煤燃料的混合燃料的A/C为1.0～3.2的直线夹住的运行推荐区域中，使用所述粉煤生物质混烧燃烧器。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103629663A (zh) * 2013-11-15 2014-03-12 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 旋流煤粉燃烧器
CN109058980A (zh) * 2018-06-01 2018-12-21 西安交通大学 一种可用于生物质或煤粉可跨负荷调节的低NOx燃烧器
CN113983487A (zh) * 2021-09-17 2022-01-28 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种生物质与煤粉的预混装置、运行方法及用途
CN114135864A (zh) * 2021-12-03 2022-03-04 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种生物质燃烧系统装置及其运行方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5897364B2 (ja) * 2012-03-21 2016-03-30 川崎重工業株式会社 微粉炭バイオマス混焼バーナ
CN104315502B (zh) * 2014-10-17 2016-06-08 西安交通大学 一种生物质低温预燃低挥发分低质煤低NOx燃烧装置
CN104749315A (zh) * 2015-02-13 2015-07-01 华中科技大学 含碳固体燃料混合燃烧试验装置及方法
JP6231047B2 (ja) * 2015-06-30 2017-11-15 三菱日立パワーシステムズ株式会社 固体燃料バーナ
PL3130851T3 (pl) * 2015-08-13 2021-08-02 General Electric Technology Gmbh Instalacja i sposób zapewnienia spalania w kotle
JP6804318B2 (ja) * 2017-01-31 2020-12-23 三菱パワー株式会社 燃焼バーナ及びこれを備えたボイラ
US20180238541A1 (en) * 2017-02-17 2018-08-23 General Electric Technology Gmbh System and method for firing a biofuel
US11555612B2 (en) * 2017-11-29 2023-01-17 Babcock Power Services, Inc. Dual fuel direct ignition burners
US11815263B2 (en) * 2019-10-15 2023-11-14 Doosan Heavy Industries & Construction C Fuel transfer apparatus and boiler facility including same
WO2022042732A1 (zh) * 2020-08-31 2022-03-03 煤科院节能技术有限公司 双通道燃烧器及其使用方法和多通道单锥燃烧器及其使用方法
CN113154364A (zh) * 2021-04-07 2021-07-23 煤科院节能技术有限公司 一种高速煤粉燃烧器大比例掺混秸秆燃烧实验方法
CN113007705B (zh) * 2021-04-08 2023-03-17 北京天地融创科技股份有限公司 一种可燃多种粉体燃料的燃烧器

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6026922B2 (ja) * 1980-02-25 1985-06-26 川崎重工業株式会社 微粉炭バ−ナ
JP2954656B2 (ja) 1990-05-14 1999-09-27 バブコツク日立株式会社 微粉炭バーナ
JP2756098B2 (ja) * 1995-07-14 1998-05-25 川崎重工業株式会社 微粉炭バーナ
GB9612479D0 (en) 1996-06-14 1996-08-14 Mitsui Babcock Energy Limited Fluent fuel fired burner
US6699029B2 (en) * 2001-01-11 2004-03-02 Praxair Technology, Inc. Oxygen enhanced switching to combustion of lower rank fuels
JP2002243108A (ja) * 2001-02-19 2002-08-28 Babcock Hitachi Kk 石炭とバイオフューエルの混焼装置とその運用方法
CA2410725C (en) * 2001-11-16 2008-07-22 Hitachi, Ltd. Solid fuel burner, burning method using the same, combustion apparatus and method of operating the combustion apparatus
JP4056752B2 (ja) * 2002-01-31 2008-03-05 バブコック日立株式会社 バイオマス燃料の燃焼装置と方法
US6986311B2 (en) * 2003-01-22 2006-01-17 Joel Vatsky Burner system and method for mixing a plurality of solid fuels
JP4150968B2 (ja) 2003-11-10 2008-09-17 株式会社日立製作所 固体燃料バーナと固体燃料バーナの燃焼方法
JP4282069B2 (ja) * 2004-03-31 2009-06-17 バブコック日立株式会社 バイオマス燃料の燃焼装置及び方法
JP4791701B2 (ja) 2004-03-31 2011-10-12 バブコック日立株式会社 バイオマス燃料の燃焼装置及び方法
JP2007101083A (ja) 2005-10-05 2007-04-19 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 石炭・木材混焼方法及び混焼バーナ並びに混焼設備
JP2007333232A (ja) 2006-06-12 2007-12-27 Babcock Hitachi Kk 固体燃料バーナ、固体燃料バーナを備えた燃焼装置、及び固体燃料バーナを備えた燃焼装置の燃料供給方法
US20100275824A1 (en) * 2009-04-29 2010-11-04 Larue Albert D Biomass center air jet burner
DE102011018697A1 (de) * 2011-04-26 2012-10-31 Babcock Borsig Steinmüller Gmbh Brenner für partikelförmigen Brennstoff
GB201114894D0 (en) * 2011-08-30 2011-10-12 Doosan Power Systems Ltd Combustion apparatus
JP5897364B2 (ja) 2012-03-21 2016-03-30 川崎重工業株式会社 微粉炭バイオマス混焼バーナ
US9377191B2 (en) * 2013-06-25 2016-06-28 The Babcock & Wilcox Company Burner with flame stabilizing/center air jet device for low quality fuel

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103629663A (zh) * 2013-11-15 2014-03-12 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 旋流煤粉燃烧器
CN103629663B (zh) * 2013-11-15 2016-02-24 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 旋流煤粉燃烧器
CN109058980A (zh) * 2018-06-01 2018-12-21 西安交通大学 一种可用于生物质或煤粉可跨负荷调节的低NOx燃烧器
CN109058980B (zh) * 2018-06-01 2023-06-02 西安交通大学 一种可用于生物质或煤粉可跨负荷调节的低NOx燃烧器
CN113983487A (zh) * 2021-09-17 2022-01-28 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种生物质与煤粉的预混装置、运行方法及用途
CN114135864A (zh) * 2021-12-03 2022-03-04 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种生物质燃烧系统装置及其运行方法

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