JP2001065804A - Repowering apparatus and repowering method for boiler - Google Patents

Repowering apparatus and repowering method for boiler

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JP2001065804A
JP2001065804A JP23719299A JP23719299A JP2001065804A JP 2001065804 A JP2001065804 A JP 2001065804A JP 23719299 A JP23719299 A JP 23719299A JP 23719299 A JP23719299 A JP 23719299A JP 2001065804 A JP2001065804 A JP 2001065804A
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gas
coal
burner
boiler
char
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Akira Baba
彰 馬場
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To establish a repowering system for an old coal fired boiler having high economy which is characteristic of a coal gasification system and having less formation of NOx in combustion gas. SOLUTION: A coal gasification device 9 is supplemented to an existing coal fired boiler 6 to collect dry distillation gas and char generated in the device 9 with a char collector 11, followed by separation thereof to use a portion of the dry distillation gas as a fuel for a gas turbine 12 and using the remaining dry distillation gas and char as a fuel for the boiler 6 for combustion. With such a system, despite the necessity of oil or gas fuel at the time of starting operation, only coal can be used in a normal operation. Since a portion of the dry distillation gas can be used as fuel for the existing coal fired boiler, a strong reduction region can be formed in a boiler furnace. Moreover, NOx formation in a boiler furnace which is a problem in a normal coal fired boiler, can be considerably reduced owing to the denitrification effect in the furnace by the dry distillation gas.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はボイラに係わり、特
に石炭を燃料とする老朽化したボイラのリパワリング
(出力の向上対策)に好適な部分ガス化装置を付加した
ボイラの燃焼システムと燃焼ガス中の窒素酸化物(NO
x)の生成量が少ない石炭燃焼方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a boiler, and more particularly to a boiler combustion system having a partial gasifier suitable for repowering an aging boiler using coal as a fuel (measures for improving output), and a method for producing a combustion gas. Nitrogen oxides (NO
The present invention relates to a coal combustion method that produces a small amount of x).

【0002】[0002]

【従来の技術】事業用及び産業用ボイラにおいては老朽
化したボイラのリパワリング対策としてガスタービンを
付加したシステムが多くみられる。通常の事業用及び産
業用ボイラのリパワリングシステムはガスタービンを使
用することから、ガス焚きボイラに適用されることが多
い。すなわち、前記リパワリングシステムはガス燃料を
ガスタービンに供給して発電して、高温の燃焼排ガスを
既設のボイラ用燃焼空気として利用し、さらにガス燃料
を既設ボイラで燃焼させるシステムである。
2. Description of the Related Art In commercial and industrial boilers, there are many systems in which a gas turbine is added as a countermeasure against repowering of an aging boiler. Since ordinary business and industrial boiler repowering systems use gas turbines, they are often applied to gas fired boilers. That is, the repowering system is a system in which gas fuel is supplied to a gas turbine to generate power, high-temperature combustion exhaust gas is used as combustion air for an existing boiler, and gas fuel is burned in the existing boiler.

【0003】このリパワリングシステムの特徴は、ガス
タービンと排熱回収ボイラの組み合わせによるシステム
と比較すると熱効率は若干劣るが、ガスタービンを付加
することで老朽ボイラの出力アップを比較的簡単に図る
ことができることである。さらに、このリパワリングシ
ステムはガスタービンがボイラと比較してコンパクトで
あることから設置面積が少なくてすむことや、工事期間
が短い等の特徴を有する。
A characteristic of this repowering system is that although the thermal efficiency is slightly inferior to a system using a combination of a gas turbine and an exhaust heat recovery boiler, the output of an aging boiler can be relatively easily increased by adding a gas turbine. What you can do. Furthermore, this repowering system has the features that the gas turbine is more compact than the boiler, so that the installation area is small and the construction period is short.

【0004】通常の化石燃料を主燃料とする火力発電所
用のボイラにおいては、複数の燃料を使用しないのが通
例である。たとえば、石炭焚きボイラにはバックアップ
としてオイルの供給設備はあるがガス供給設備は設けら
れていない。またオイル焚きボイラにもガス供給設備が
無い。さらにガス焚きボイラの場合、石炭やオイルの供
給設備は設けられていない。
[0004] In a boiler for a thermal power plant using a normal fossil fuel as a main fuel, it is customary not to use a plurality of fuels. For example, a coal-fired boiler has an oil supply facility as a backup but no gas supply facility. Oil-fired boilers do not have gas supply facilities. Furthermore, in the case of gas-fired boilers, there are no coal or oil supply facilities.

【0005】近年、大型の石炭火力発電所の建設が続い
ており、これに伴って大型の石炭焚きボイラの老朽化対
策が急務である。石炭焚きボイラにガスタービンを付加
した排気再燃機構を考えると、前述した燃料の供給条
件、すなわちガス焚きボイラの場合、石炭の供給設備は
設けられていないので、ガスと石炭の組み合わせは実現
性に乏しいといえる。
[0005] In recent years, the construction of large-scale coal-fired power plants has been continued, and accordingly, measures for aging large-scale coal-fired boilers are urgently needed. Considering the exhaust reburning mechanism in which a gas turbine is added to a coal-fired boiler, the aforementioned fuel supply conditions, that is, in the case of a gas-fired boiler, there is no coal supply facility, so the combination of gas and coal is not feasible. It is scarce.

【0006】石炭焚きボイラは、図8に示すように、ま
ず、石炭を30mm程度の塊炭の状態で石炭バンカ1へ
貯蔵しておき、必要な量を石炭フィーダ2で切り出して
ミル3に供給する。ミル3では平均粒子径が50ミクロ
ン以下になるように石炭を微粉砕することで粒子の比表
面積を多くし、着火燃焼しやすい微粉炭にする。
As shown in FIG. 8, a coal-fired boiler first stores coal in a lump coal of about 30 mm in a coal bunker 1, cuts out a necessary amount by a coal feeder 2, and supplies it to a mill 3. I do. In the mill 3, the specific surface area of the particles is increased by finely pulverizing the coal so that the average particle diameter becomes 50 microns or less, and the pulverized coal is easily ignited and burned.

【0007】さらに、得られた微粉炭は1次空気で気流
搬送され、風箱5から供給される主燃焼用空気100と
ともに石炭焚きボイラ6のバーナ21(一部のみ図示)
へ噴出供給され、ボイラ内で燃焼する。
[0007] Further, the obtained pulverized coal is conveyed by air in primary air, and burner 21 (only a part is shown) of coal-fired boiler 6 together with main combustion air 100 supplied from wind box 5.
And is burned in the boiler.

【0008】石炭が固体燃料であることから、その取扱
いのための貯蔵設備及び粉砕設備等に大がかりな設備を
必要としており、ボイラのリパワリングの際にも、でき
るだけこれらの設備の有効利用を図ることが望ましい。
[0008] Since coal is a solid fuel, large-scale facilities are required for storage facilities and pulverizing facilities for handling the coal, and these facilities should be used effectively as much as possible when repowering a boiler. Is desirable.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術に述べた
ように、ボイラにおけるリパワリングはガス焚きボイラ
の適用例があるだけで、石炭焚きボイラ6のリパワリン
グは無く、石炭焚きボイラ6のリパワリング用にガス燃
料を用いることは不向きである。なぜならば、石炭焚き
ボイラ6とガス焚きボイラの立地条件は異なり、少なく
とも、現在までは、ガス燃料の供給基地が石炭焚きボイ
ラ6の近くに存在しない等の理由から石炭焚きボイラに
ガス燃料を供給することができなかったからである。
As described in the above prior art, repowering in a boiler is only applied to a gas-fired boiler, but there is no repowering of a coal-fired boiler 6; It is not suitable to use gas fuel. This is because the location conditions of the coal-fired boiler 6 and the gas-fired boiler are different, and gas fuel is supplied to the coal-fired boiler at least until now because a gas fuel supply base does not exist near the coal-fired boiler 6. Because he couldn't.

【0010】今後立地条件等の改良から、これら石炭焚
きボイラ6にガス燃料が供給可能になった場合において
も、石炭焚きボイラ6のリパワリングとしてガス燃料を
用いることは効率が悪い。その理由は、石炭焚きボイラ
6が難燃性の固体燃料の燃焼に適するように設計されて
おり、ガス燃料の燃焼には火炉容積が大きすぎるからで
ある。そのため、石炭焚ボイラ6には石炭を利用したリ
パワリングが望ましい。
[0010] Even if gas fuel can be supplied to these coal-fired boilers 6 in the future due to improvements in location conditions and the like, it is inefficient to use gas fuel for repowering the coal-fired boilers 6. The reason is that the coal-fired boiler 6 is designed so as to be suitable for burning a flame-retardant solid fuel, and the furnace volume is too large for burning gas fuel. Therefore, repowering using coal is desirable for the coal-fired boiler 6.

【0011】石炭を主燃料としたコンバインドサイクル
としては石炭ガス化システム(IGCC)が考えられ
る。図9には石炭ガス化システムの基本構成を示した。
主燃料である微粉炭はミル(図示せず)で粉砕して粒度
調整した後に微粉炭ビン7に貯蔵しておく。そしてフィ
ーダ8で定量切り出して石炭ガス化装置9に供給する。
この石炭ガス化装置9の内部において、石炭は燃焼し、
その反応熱で石炭は乾留されてガス化する。得られた可
燃性ガスはCOとHを多く含み、また可燃性ガスの燃
焼で発生したCOは高温の酸素不足の雰囲気において
COに還元される。
As a combined cycle using coal as a main fuel, a coal gasification system (IGCC) can be considered. FIG. 9 shows the basic configuration of a coal gasification system.
The pulverized coal as the main fuel is stored in the pulverized coal bottle 7 after being pulverized by a mill (not shown) to adjust the particle size. Then, a fixed amount is cut out by the feeder 8 and supplied to the coal gasifier 9.
Inside the coal gasifier 9, the coal burns,
The coal is carbonized by the reaction heat and gasified. The resulting combustible gas rich in CO and H 2, also CO 2 generated by the combustion of the combustible gas is reduced to CO in an atmosphere of high temperature oxygen deficient.

【0012】これらの可燃性の乾留ガスは揮発分の放出
したチャーと共に石炭ガス化装置9の外に放出される。
そして、チャーは固体であり、ガスタービン用燃料とし
ては不適であるので、チャー捕集器11で捕集分離され
た後、再度石炭ガス化装置9へ戻される。一方、チャー
捕集器11で分離された乾留ガスはガスタービン12へ
供給される。
These combustible dry distillation gases are discharged out of the coal gasifier 9 together with the char that has released volatile components.
Since the char is solid and is unsuitable as a gas turbine fuel, the char is collected and separated by the char collector 11 and then returned to the coal gasifier 9 again. On the other hand, the carbonized gas separated by the char collector 11 is supplied to the gas turbine 12.

【0013】乾留ガスはガスタービン12の内部で空気
圧縮機13から供給される加圧空気と共に燃焼され、発
電器15を回転させる発電に利用される。ガスタービン
12で得られた燃焼ガスは500〜600℃の高温であ
ることから、排熱回収ボイラ16に送られ、蒸気生成に
利用される。そして排熱回収ボイラ16で得られた蒸気
は図示しない蒸気タービンを回して発電に利用される。
The carbonized gas is burned inside the gas turbine 12 together with the pressurized air supplied from the air compressor 13, and is used for power generation by rotating the power generator 15. Since the combustion gas obtained by the gas turbine 12 has a high temperature of 500 to 600 ° C., it is sent to the exhaust heat recovery boiler 16 and used for steam generation. The steam obtained by the exhaust heat recovery boiler 16 is used for power generation by turning a steam turbine (not shown).

【0014】このような図9に示す石炭ガス化システム
は、従来の石炭焚きボイラに比較して、高効率運転が可
能となり、新設の火力発電設備で用いられる設備であ
り、既設の石炭焚きボイラのリパワリングという概念か
ら外れてしまう。
The coal gasification system as shown in FIG. 9 enables high-efficiency operation as compared with a conventional coal-fired boiler, is a facility used in a new thermal power generation facility, and is an existing coal-fired boiler. Departs from the concept of repowering.

【0015】老朽石炭焚きボイラのリパワリングを考え
た場合、石炭を主燃料として考える必要があることか
ら、石炭ガス化システムが持つ高い経済的優位性を付加
させることが望まれる。さらに、その燃焼方式は低NO
x燃焼であることが必須である。
Considering the repowering of an old coal-fired boiler, it is necessary to consider coal as the main fuel, and it is desired to add the high economic advantage of the coal gasification system. Furthermore, the combustion method is low NO
x combustion is essential.

【0016】本発明の課題は、石炭ガス化システムが持
つ高い経済性を備え、さらに燃焼ガス中のNOxの生成
量が少ない老朽化した石炭焚きボイラのリパワリングシ
ステムを確立することである。
An object of the present invention is to establish a repowering system for an aged coal-fired boiler that has the high economic efficiency of a coal gasification system and that generates a small amount of NOx in combustion gas.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】石炭焚きボイラのリパワ
リングに関する上記本発明の課題は既設の石炭焚きボイ
ラに石炭ガス化装置を付加し、石炭ガス化装置で発生し
た乾留ガスとチャーを既設石炭焚きボイラとガスタービ
ンで燃焼することで解決することができる。
An object of the present invention relating to repowering of a coal-fired boiler is to add a coal gasifier to an existing coal-fired boiler, and to convert the carbonized gas generated from the coal gasifier and char into the existing coal-fired boiler. The problem can be solved by burning in a boiler and gas turbine.

【0018】すなわち石炭燃料をガス化して乾留ガスと
チャーを生成させ、乾留ガスの全部または一部をガスタ
ービン用燃料として使用し、チャーまたはチャーと一部
の乾留ガスを既設の石炭焚きボイラの燃料として供給す
るシステムが適している。
That is, coal fuel is gasified to produce a carbonized gas and char, and all or a part of the carbonized gas is used as a fuel for a gas turbine, and the char or the char and a part of the carbonized gas are supplied to an existing coal-fired boiler. Systems that supply fuel are suitable.

【0019】このようなシステムであれば、起動時には
オイルなどの補助燃料が必要になるが、通常運転時には
石炭のみを燃料とする運転が可能になる。また乾留ガス
の一部を既設の石炭焚きボイラの燃料として使用できる
ことから、そのようにしたときにはボイラ火炉内で強い
還元領域を形成できるようになり、通常の石炭焚きボイ
ラで問題になるボイラ火炉内でのNOx生成の問題も乾
留ガスによる炉内脱硝による効果で大幅に低減が可能に
なる。
With such a system, an auxiliary fuel such as oil is required at the time of startup, but an operation using only coal as a fuel at the time of normal operation becomes possible. In addition, since a portion of the carbonized gas can be used as fuel for existing coal-fired boilers, a strong reduction zone can be formed in the boiler furnace in such a case, which is a problem in boiler furnaces, which is a problem with ordinary coal-fired boilers. The problem of NOx generation in the furnace can be greatly reduced by the effect of denitration in the furnace by the carbonization gas.

【0020】[0020]

【作用】本発明を用いると石炭焚きボイラにガスタービ
ンが追加設置できるようになることから既設の老朽化し
た石炭焚きボイラにおけるリパワリングが可能となる。
また石炭ガス化装置からの乾留ガスの一部を既設の石炭
焚きボイラの燃焼用に使用できることから、そのように
した場合にはチャーの燃焼で発生したボイラ火炉内のN
Oxを乾留ガスと直接接触させて窒素ガスに還元できる
ようになり、NOxの発生量を抑制することができる。
According to the present invention, since a gas turbine can be additionally installed in a coal-fired boiler, repowering in an existing aging coal-fired boiler becomes possible.
In addition, since a part of the carbonization gas from the coal gasifier can be used for burning the existing coal-fired boiler, in such a case, the N2 in the boiler furnace generated by the combustion of the char is used.
Ox can be brought into direct contact with the carbonization gas to be reduced to nitrogen gas, and the amount of NOx generated can be suppressed.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態に係わ
る石炭焚きボイラのリパワリングシステムの系統図を示
す。本システムの燃料となる石炭は30mm程度に粒度
調整された後、図示していないミルに供給されて、所定
の粒度(たとえば200メッシュ通過重量が80〜90
wt%)にまで粉砕され、粒度調整された後に微粉炭貯
蔵ビン7に一時貯蔵される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a system diagram of a repowering system for a coal-fired boiler according to an embodiment of the present invention. The coal used as the fuel of the present system is adjusted to a particle size of about 30 mm, and then supplied to a mill (not shown) to a predetermined particle size (for example, a 200 mesh passing weight of 80 to 90 mm).
(wt%), and is temporarily stored in the pulverized coal storage bottle 7 after the particle size is adjusted.

【0022】微粉炭は石炭フィーダ8で所定量を切り出
され、酸素や空気、窒素等の搬送ガスによって気流搬送
され、石炭ガス化炉9の内部に供給される。そして石炭
ガス化炉9内で微粉炭を燃焼させて熱を発生させ、さら
には還元雰囲気でガス化させる。
The pulverized coal is cut out in a predetermined amount by a coal feeder 8, transported in a gas stream by a carrier gas such as oxygen, air, or nitrogen, and supplied into a coal gasifier 9. Then, the pulverized coal is burned in the coal gasifier 9 to generate heat, and is further gasified in a reducing atmosphere.

【0023】石炭ガス化炉9の内部へ酸素又は空気など
の酸化剤を投入するが、その投入量は微粉炭がガス化反
応するために必要な量論空気流量に満たない量とするこ
とになる。さらに炉内圧力と温度は例えば、3MPa、
1800℃程度であるが、1000℃以上の条件であれ
ば、微粉炭のガス化は進行する。圧力は後述するガスタ
ービン12を起動するために3MPa以上であることが
必須である。
An oxidizing agent such as oxygen or air is introduced into the coal gasifier 9. The amount of the oxidizing agent is set to an amount less than the stoichiometric air flow rate required for the pulverized coal to undergo a gasification reaction. Become. Further, the furnace pressure and temperature are, for example, 3 MPa,
The temperature is about 1800 ° C., but under the condition of 1000 ° C. or more, the gasification of pulverized coal proceeds. It is essential that the pressure be 3 MPa or more in order to start the gas turbine 12 described later.

【0024】乾留ガスとチャーが石炭ガス化炉9で生成
された後に、チャー捕集器11で捕集された後、チャー
と乾留ガスに分離される。チャーはチャー搬送ガス、例
えば圧縮空気、酸素または窒素のいずれかとともに石炭
焚きボイラ6のバーナ21に供給される。
After the carbonized gas and the char are generated in the coal gasifier 9, they are collected by the char collector 11 and then separated into the char and the carbonized gas. The char is supplied to the burner 21 of the coal-fired boiler 6 together with a char carrier gas such as compressed air, oxygen or nitrogen.

【0025】一方、乾留ガスは定常運転時、すなわち乾
留ガスに十分な発熱量が確保できる場合には、そのほと
んどをガスタービン12のコンバスタ(燃焼器)に供給
して燃焼させる。ここで、乾留ガスはガスタービン12
の内部で空気圧縮機13から供給される加圧空気と共に
燃焼され、発電器15を回転させる発電に利用される。
ガスタービン12の排ガスは、酸素濃度が約15%と十
分に高く、約500〜600℃ と高温であることか
ら、石炭焚きボイラ6のバーナ21での燃焼用空気とし
て利用でき、通常運転時には流路41からボイラ6の風
箱5へ供給する。また、図1に示すように、流路22か
ら分岐させて流路43から乾留ガスの一部を石炭焚きボ
イラ6の補助燃料としてバーナ21へ供給し、ボイラ6
内で燃焼することもできる。流路22の流路43への分
岐点にはダンパ等の流量調整装置42を設ける。また、
図1には(後述の図4、図5も同様)燃焼用空気100
を供給するようにしているが、ガスバーナ21からの排
ガスとの間で必要流量、温度、酸素濃度となるように適
宜調整する。
On the other hand, most of the carbonized gas is supplied to a combustor (combustor) of the gas turbine 12 for combustion during steady operation, that is, when a sufficient calorific value can be secured for the carbonized gas. Here, the dry distillation gas is gas turbine 12
Is burned together with the pressurized air supplied from the air compressor 13 and used for power generation for rotating the generator 15.
Since the exhaust gas of the gas turbine 12 has a sufficiently high oxygen concentration of about 15% and a high temperature of about 500 to 600 ° C., the exhaust gas can be used as combustion air in the burner 21 of the coal-fired boiler 6 and can be used during normal operation. The water is supplied from the road 41 to the wind box 5 of the boiler 6. As shown in FIG. 1, a part of the carbonization gas is branched from a flow path 22 and supplied from a flow path 43 to the burner 21 as an auxiliary fuel for the coal-fired boiler 6.
It can also burn inside. At a branch point of the flow path 22 to the flow path 43, a flow control device 42 such as a damper is provided. Also,
FIG. 1 (similar to FIGS. 4 and 5 described later) shows combustion air 100.
Is supplied, but the flow rate, the temperature, and the oxygen concentration are adjusted appropriately with the exhaust gas from the gas burner 21.

【0026】通常の石炭ガス化炉9は雰囲気温度が低い
場合や、炭種によっては部分ガス化になり、ガス化効率
が低下して、具体的には発生ガスの発熱量が低下したり
(冷ガス効率低)、炭素の有効利用率が低下したり(炭
素転換率低)する。その対策として、図1に示すシステ
ムの場合、乾留ガスをガスタービン12へ供給する流路
22に切替装置24を設け、ガスタービン12へ供給す
る乾留ガス流路をボイラ側への瞬時切り替えることがが
できるようになっており、ガスタービン12の失火の事
前回避が可能であり、安全面と発電の信頼性が高くな
る。
The ordinary coal gasifier 9 has a low ambient temperature or partial gasification depending on the type of coal, resulting in a decrease in gasification efficiency, specifically, a decrease in the calorific value of the generated gas ( Cold gas efficiency is low), and the effective utilization rate of carbon is reduced (carbon conversion rate is low). As a countermeasure, in the case of the system shown in FIG. 1, a switching device 24 is provided in the flow path 22 for supplying the carbonized gas to the gas turbine 12, and the carbonized gas flow path for supplying the gas turbine 12 is instantaneously switched to the boiler side. It is possible to avoid misfire of the gas turbine 12 in advance, and the safety and reliability of power generation are improved.

【0027】なお、図1においては、ボイラ6のバーナ
21への乾留ガス流路を通常用と非常時用とで別々に設
けているが、切替装置を両方に対応するようにすること
で1つのもので兼用しても良い。
In FIG. 1, the dry distillation gas flow path to the burner 21 of the boiler 6 is provided separately for the normal use and the emergency use. One of them may be shared.

【0028】図10(図10(a)はバーナ断面図、図
10(b)は火炉側からみたバーナ正面図)には、従来
型の石炭焚きボイラの微粉炭バーナ211の構造を示
す。通常、微粉炭ボイラ6では石炭だけを用いて当該バ
ーナ211で燃焼させることは不可能であり、火炉23
内部が十分に予熱できるまではバーナ中心軸に設けられ
る油バーナ25で負荷を上げる。石炭はミルで粉砕され
た後に、搬送用空気と微粉炭との混合流体となる1次空
気で微粉炭バーナ211の一次流路26まで供給され
て、火炉23内に約20m/sの流速で噴出する。
FIG. 10 (FIG. 10 (a) is a sectional view of the burner, and FIG. 10 (b) is a front view of the burner as viewed from the furnace side) shows a structure of a pulverized coal burner 211 of a conventional coal-fired boiler. Normally, it is impossible for the pulverized coal boiler 6 to burn using only the coal with the burner 211, and the furnace 23
Until the inside can be preheated sufficiently, the load is increased by the oil burner 25 provided on the central axis of the burner. After the coal is pulverized by the mill, the coal is supplied to the primary flow path 26 of the pulverized coal burner 211 with the primary air which is a mixed fluid of the conveying air and the pulverized coal, and flows into the furnace 23 at a flow rate of about 20 m / s. Gushing.

【0029】1次空気の流量は、燃焼用空気全流量の約
20%であり、この空気のみでは微粉炭を完全に燃焼さ
せることができないので、さらに2次空気、3次空気を
一次流路26の周囲の2次空気流路27と3次空気流路
28から旋回させて火炉23内に投入する。通常、2次
空気流量は全体の空気の10〜15%程度、3次空気流
量は60%程度になるように流量配分する。バーナ21
1から投入される空気量の全量は、理論空気量の約90
%であり、残りの25%程度(空気過剰率を考慮して決
定される)は、微粉炭バーナ211の後流側に設けられ
るアフターエアポート(図示せず)から投入される。な
お、火炉23の全体に供給される燃焼用空気量は炭種等
に応じて、空気過剰率を考慮して決定されるが、理論空
気量の115%が基準である。
The flow rate of the primary air is about 20% of the total flow rate of the combustion air, and the pulverized coal cannot be completely burned with this air alone. The air is swirled from the secondary air flow path 27 and the tertiary air flow path 28 around the space 26 and is charged into the furnace 23. Normally, the secondary air flow rate is distributed so as to be about 10 to 15% of the whole air, and the tertiary air flow rate is about 60%. Burner 21
The total amount of air introduced from 1 is about 90% of the theoretical air amount.
%, And the remaining 25% (determined in consideration of the excess air ratio) is supplied from an after-air port (not shown) provided on the downstream side of the pulverized coal burner 211. The amount of combustion air supplied to the entire furnace 23 is determined in consideration of the excess air ratio in accordance with the type of coal and the like, but is based on 115% of the theoretical air amount.

【0030】3次空気は、通常鎧戸構造の空気旋回器3
0で強い旋回がかけられ、火炉内に投入される。これは
微粉炭の燃焼によって得られる火炎が安定に燃焼するた
めに最も重要な空気といえる。3次空気は火炉23内で
のバーナ211近傍における高温ガスの内部再循環領域
の形成に寄与することから、その旋回強度と質量流量が
バーナ近傍の高温ガスの還元領域の形状を決定し、従っ
てNOxの生成とその還元に係わる重要な要素となって
いる。
The tertiary air is supplied to an air swirler 3 having a normal door structure.
At 0, a strong swivel is applied and thrown into the furnace. This is the most important air for the stable combustion of the flame obtained by the combustion of pulverized coal. Since the tertiary air contributes to the formation of an internal hot gas recirculation zone near the burner 211 in the furnace 23, its swirling strength and mass flow rate determine the shape of the hot gas reduction zone near the burner. It is an important factor related to NOx generation and its reduction.

【0031】NOxは、石炭中に含まれるベンゼン環に
ピリジンやピロールなどが結合したものが加熱され、そ
の熱分解過程においてシアンが得られ、該シアンがアン
モニアを経て生成されると言われている。しかし、酸素
が存在しない高温の領域では、一度生成したNOxはN
に還元されるため、微粉炭バーナ211の後領域(バ
ーナ211からの燃料噴出直後の燃料燃焼領域)に高温
で酸素の少ない還元領域を大きく形成させることが重要
になる。
It is said that NOx is obtained by heating a substance in which pyridine or pyrrole is bonded to a benzene ring contained in coal, and in the process of thermal decomposition, cyan is obtained, and the cyan is generated via ammonia. . However, in a high temperature region where oxygen does not exist, NOx once generated is N
To be reduced to 2, thereby forming a large small reduction zone oxygen at high temperature (the fuel combustion zone immediately after fuel injection from the burner 211) area after the pulverized coal burner 211 is important.

【0032】石炭中の燃焼成分が熱分解するには高温の
温度場が必要であり、もしも高温の温度場が形成されな
いと還元領域が形成されないばかりでなく、チャーの内
部の窒素が離脱されにくくなり、このチャーが火炉23
内の後流側の燃焼ガスの酸化領域において酸化して窒素
成分がNOxになりやすくなってしまう。
A high temperature field is required for the pyrolysis of the combustion components in the coal. If the high temperature field is not formed, not only the reduction region is not formed but also the nitrogen inside the char is hardly released. And this char is the furnace 23
Oxidation occurs in the oxidation region of the combustion gas on the downstream side of the inside, and the nitrogen component tends to become NOx.

【0033】このような現象を阻止するためにも、微粉
炭バーナ211からの燃料噴出直後に燃料を急速着火さ
せ、さらに着火した燃料の保炎が安定に行えるようにす
る必要がある。
In order to prevent such a phenomenon, it is necessary to rapidly ignite the fuel immediately after the fuel is injected from the pulverized coal burner 211, and to stably maintain the flame of the ignited fuel.

【0034】微粉炭噴流は、高濃度な固体と気体の2相
流であるが、バーナ出口部分における微粉炭粒子の加熱
は主に火炎からのRadiation(放射)に支配されるの
で、微粉炭噴流をいかに薄く、また強い乱れを発生させ
るかが微粉炭の着火にとって重要である。
The pulverized coal jet is a two-phase flow of a high-concentration solid and a gas. However, the heating of the pulverized coal particles at the burner outlet is mainly governed by the radiation from the flame. It is important for the ignition of pulverized coal how thin and strong turbulence is generated.

【0035】図10の従来の微粉炭バーナ211は微粉
炭と空気の混合流体流路である1次流路26の出口部分
に保炎器33と乱流促進器34を取り付けている。保炎
器33は、その後流で燃焼ガスの循環域を形成させて、
粒子の滞留時間を増加させることで着火を図る。また、
乱流促進器34は微粉炭噴流の外部表面を切り込むこと
で乱れの促進と、噴流が火炎からの放射(Radiation)
を受けやすい構成としている。
In the conventional pulverized coal burner 211 shown in FIG. 10, a flame stabilizer 33 and a turbulence promoter 34 are attached to an outlet of a primary flow path 26 which is a mixed fluid flow path of pulverized coal and air. The flame stabilizer 33 forms a circulation area of the combustion gas in the subsequent flow,
Ignition is achieved by increasing the residence time of the particles. Also,
The turbulence enhancer 34 cuts the outer surface of the pulverized coal jet to promote turbulence, and the jet is radiated from a flame (Radiation).
The structure is easy to receive.

【0036】2次空気流路27の外周部の出口部分には
半径方向に拡がる折り曲げられたガイドスリーブ35を
設けているので、このガイドスリーブ35により、さら
に着火した燃焼ガスの流れの循環領域の拡大が図れる。
Since a bent guide sleeve 35 extending in the radial direction is provided at the outlet portion of the outer peripheral portion of the secondary air flow path 27, the guide sleeve 35 further serves to circulate the ignited combustion gas flow. It can be enlarged.

【0037】本発明では、石炭焚きボイラ6のリパワリ
ングを意図しており、全く新しいバーナと入れ替えるよ
りも、図10に示す既設の微粉炭バーナ211をできる
だけ使用することが、建設コストの低減にもつながり、
システムの実現性の向上にも寄与すると考えて完成させ
たものである。
In the present invention, the purpose of repowering the coal-fired boiler 6 is to use the existing pulverized coal burner 211 as shown in FIG. 10 as much as possible rather than replacing it with a completely new burner. connection,
It was completed with the belief that it would also contribute to improving the feasibility of the system.

【0038】図2(a)に示すバーナ21はチャーと乾
留ガスを個別にまたは同時に燃焼可能な本発明の実施の
形態のバーナ21の断面図であり、図2(b)は火炉側
からみた当該バーナ21の正面図(火炉からの視図)で
あり、バーナ21の基本構成は図10に示した微粉炭焚
きバーナ211と変わらない。なぜならば、チャーは固
体であり、微粉炭と同様に燃焼速度が低いことから着火
性が悪いからである。また、このバーナ21はチャー燃
焼用のみに限らず従来通り微粉炭燃焼用にも用いること
もできる。
The burner 21 shown in FIG. 2A is a sectional view of the burner 21 according to the embodiment of the present invention capable of burning the char and the carbonization gas separately or simultaneously, and FIG. 2B is viewed from the furnace side. FIG. 11 is a front view of the burner 21 (view from the furnace), and the basic configuration of the burner 21 is the same as the pulverized coal-fired burner 211 shown in FIG. This is because the char is solid and has a low burning rate like pulverized coal, so that its ignitability is poor. Further, the burner 21 can be used not only for char combustion but also for pulverized coal combustion as before.

【0039】図2(a)、図2(b)に示すバーナ21
を構成する各部材で図10に示す部材と同一機能を奏す
る部材は同一番号を付してその説明は省略する。
The burner 21 shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b)
The members having the same functions as the members shown in FIG. 10 among the members constituting are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0040】図2(a)、図2(b)に示すバーナ21
の特徴は2次空気流路27に石炭ガス化炉9(図1)か
ら供給される乾留ガス用の乾留ガスノズル37(図2
(c)参照)を設けている。
The burner 21 shown in FIGS. 2A and 2B
The feature of this is that the carbonization gas nozzle 37 (FIG. 2) for the carbonization gas supplied from the coal gasifier 9 (FIG. 1) to the secondary air flow path 27.
(See (c)).

【0041】この乾留ガスノズル37は、保炎器33を
貫通してバーナ21の火炉23側の出口に伸びており、
ノズル37先端部に乾留ガスを噴射する噴射口37aを
備えている。乾留ガスノズル37から高温ガス循環領域
に向けて可燃性ガスを噴射することで、さらに燃焼ガス
の高温化が図れ、燃焼ガスの低NOx濃度化に効果的な
結果をもたらす。
The dry distillation gas nozzle 37 extends through the flame holder 33 to the outlet of the burner 21 on the furnace 23 side.
An injection port 37a for injecting the carbonization gas is provided at the tip of the nozzle 37. By injecting the combustible gas from the carbonization gas nozzle 37 toward the high-temperature gas circulation region, the temperature of the combustion gas can be further increased, and an effective result in lowering the NOx concentration of the combustion gas can be obtained.

【0042】乾留ガスノズル37先端部の詳細斜視図を
図2(c)に示す。乾留ガスはバーナ軸に対して(90
−θ)の角度で噴射口37aから噴射することになる。
バーナ主軸に沿って噴射しないのは、燃焼用空気との混
合が必要であるからである。
FIG. 2C is a detailed perspective view of the tip of the carbonization gas nozzle 37. The carbonized gas is supplied to the burner shaft (90
Injection is performed from the injection port 37a at an angle of -θ).
The reason why the fuel is not injected along the burner main axis is that mixing with combustion air is required.

【0043】また、このバーナ21では運用面で、チャ
ーのみまたは乾留ガスのみを供給して燃焼させることも
できる。
Further, in terms of operation, the burner 21 can be supplied with only the char or only the carbonized gas and burned.

【0044】図3(a)((図3(a)はバーナ断面
図、図3(b)は火炉側からみたバーナ正面図))に
は、本発明の他の実施の形態のバーナ21を示した。こ
のバーナ21も基本的には、図10に示す微粉炭バーナ
211と同じである。しかし通常の1次流路26に乾留
ガスノズル37を挿入した構造とした。この例では、乾
留ガスノズル37が4本設けられているが、8本まで用
いることができる。乾留ガスノズル37の噴射口37a
からのガスの噴射方向は、図2(c)に示したものと同
じく、バーナ主軸に対して角度をもたせた構成とした。
FIG. 3 (a) (where FIG. 3 (a) is a sectional view of the burner and FIG. 3 (b) is a front view of the burner as viewed from the furnace side) shows a burner 21 according to another embodiment of the present invention. Indicated. This burner 21 is basically the same as the pulverized coal burner 211 shown in FIG. However, the structure was such that the dry distillation gas nozzle 37 was inserted into the normal primary flow path 26. In this example, four dry distillation gas nozzles 37 are provided, but up to eight can be used. Injection port 37a of dry distillation gas nozzle 37
The injection direction of the gas from the burner was made to have an angle with respect to the main axis of the burner as in the case shown in FIG.

【0045】すなわち、乾留ガスを1次流路26の内部
で噴射して、チャーと予混合とした後、ボイラ6の火炉
23内に噴出する。予混合の対象ガスは、空気や酸素、
窒素ガスとの希釈ガスであり、乾留ガスの発熱量により
前記予混合ガスを使い分ける。このような構成によって
乾留ガスは、バーナ21の出口部分の初速度を抑制でき
ることから、安定着火が可能となる。
That is, the carbonization gas is injected inside the primary flow path 26 to be premixed with the char, and then injected into the furnace 23 of the boiler 6. The target gases for premixing are air, oxygen,
It is a diluent gas with nitrogen gas, and the premixed gas is selectively used depending on the calorific value of the carbonization gas. With such a configuration, the carbonization gas can suppress the initial velocity at the outlet portion of the burner 21, thereby enabling stable ignition.

【0046】また、このバーナ21もチャーにかえて微
粉炭での運用も可能であり、さらにチャーまたは乾留ガ
スのみでの運用も可能である。
The burner 21 can be operated with pulverized coal instead of char, and can also be operated with char or carbonized gas alone.

【0047】これら図2、図3に示すバーナの組み合わ
せで、石炭焚きボイラ6の火炉23内で発生するNOx
量の低減ができる理由について説明する。
With the combination of the burners shown in FIGS. 2 and 3, NOx generated in the furnace 23 of the coal-fired boiler 6
The reason why the amount can be reduced will be described.

【0048】図6にはチャーのみを供給するようにした
チャー燃焼用バーナと、乾留ガスのみを供給するように
した乾留ガス燃焼バーナを組み合わせてボイラ6の火炉
23内の脱硝システムを構築した場合のバーナレイアウ
トと火炉23内部での反応の概要を示している。
FIG. 6 shows a case where a denitration system in the furnace 23 of the boiler 6 is constructed by combining a char combustion burner for supplying only char and a carbonized gas combustion burner for supplying only carbonized gas. The outline of the burner layout and the reaction inside the furnace 23 is shown.

【0049】チャー燃焼用バーナ21aを乾留ガス燃焼
バーナ21bよりボイラ火炉23の下部に配置し、燃焼
用バーナ21aから噴出したチャーを火炉23内で燃焼
させるが、通常固体燃料の方がガス燃料に比べて燃焼速
度が遅いことから、火炉23内を上昇するチャー未燃分
を燃焼性の良い乾留ガス、アフタエアーなどと共に燃焼
させて、火炉23内での完全燃焼領域を大きくすること
で燃焼効率を増加させる手段として好適である。したが
って、図6に示すシステムではバーナ21を2段、アフ
ターエアポート40を1段設け、合計3段からなる燃焼
装置である。通常の石炭焚きボイラ6では、バーナ21
は2段から4段の構成が通常であるが、ここでは簡略な
構成で説明する。
The char combustion burner 21a is disposed below the boiler furnace 23 from the carbonization gas combustion burner 21b, and the char ejected from the combustion burner 21a is burned in the furnace 23. Normally, solid fuel is converted to gas fuel. Since the combustion rate is slower, the unburned char that rises in the furnace 23 is burned together with a highly combustible dry distillation gas, after-air, etc. to increase the complete combustion area in the furnace 23, thereby increasing the combustion efficiency. It is suitable as a means for increasing. Therefore, in the system shown in FIG. 6, the burner 21 is provided in two stages, and the after-air port 40 is provided in one stage. In a normal coal-fired boiler 6, the burner 21
Has a two-stage to four-stage configuration, but a simple configuration will be described here.

【0050】最下段バーナはチャー燃焼バーナ21a、
その上には乾留ガスバーナ21b、さらに、その上段に
はアフターエアポート40を配置する構成とした。チャ
ー燃焼バーナ21aの空気比は0.7〜1.0、乾留ガ
スバーナ21bのそれは0.5〜0.8、アフターエア
ポート40は空気のみで0.25〜0.55である。全
体で1.15になるようにする。
The lowermost burner is a char combustion burner 21a,
A carbonization gas burner 21b is provided thereon, and an after-air port 40 is provided above it. The air ratio of the char combustion burner 21a is 0.7 to 1.0, that of the carbonization gas burner 21b is 0.5 to 0.8, and that of the after air port 40 is only air and 0.25 to 0.55. The total is 1.15.

【0051】ここで、火炉23内の燃焼状態であるが、
チャー燃焼域の後流側に乾留ガスを空気不足状態で投入
することから、燃焼ガスの強い脱硝効果がある。
Here, the combustion state in the furnace 23 is as follows.
Since the dry distillation gas is introduced into the downstream side of the char combustion region in a state of insufficient air, there is a strong denitration effect of the combustion gas.

【0052】一般に通常の石炭焚きボイラ6であると、
活性が低い微粉炭で空気比にバイアスをかけて、すなわ
ち脱硝用のバーナの空気比を下げて運転するが、十分な
脱硝効果が期待できないのが現状である。
Generally, in the case of the ordinary coal-fired boiler 6,
Although the air ratio is biased with pulverized coal having low activity, that is, the burner for denitration is operated with a reduced air ratio, the present situation is that a sufficient denitration effect cannot be expected.

【0053】これと比較すると、図6に示すシステムに
おいては、乾留ガスによってチャー燃焼で発生したNO
xをNに還元できる。媒体としては、HCN、NH
もしくはそのラジカルである。
In comparison with this, in the system shown in FIG. 6, NO generated by char combustion by the carbonization gas was used.
capable of reducing x to N 2. As the medium, HCN, NH 3
Or its radicals.

【0054】また、図7には乾留ガスとチャーとを同時
に供給するようにしたバーナ21をボイラシステムに適
用した例を示している。この図7で示した例は、2段バ
ーナの場合であり、いずれも同じ仕様のバーナ21を適
用した。同軸バーナ21であることから乾留ガスとチャ
ーが混合して火炉23内に投入されることになる。しか
し、図7で示すバーナ21は図6に示すバーナ21と比
較して、燃料の着火性に優れるガス燃料を同伴すること
で、バーナ21の近傍に強還元領域が形成可能であり、
バーナ21単体でNOxの低減が図れる。この図7では
アフターエアポートを設けない例を示したが、通常の2
段燃焼と同じく、図6に示すように、アフターエアポー
トを投入しても、更なる燃焼ガスの低NOx濃度化が図
れる。図7に示すバーナ21には、2段のバーナ21間
で空気比のバイアスをかけないで、チャー及び乾留ガス
を燃焼する同軸燃焼バーナ21の局所空気比は微粉炭燃
焼における実績から0.95以下にする。
FIG. 7 shows an example in which a burner 21 for simultaneously supplying the carbonization gas and the char is applied to a boiler system. The example shown in FIG. 7 is a case of a two-stage burner, in which burners 21 having the same specifications are applied. Since it is the coaxial burner 21, the carbonization gas and the char are mixed and charged into the furnace 23. However, the burner 21 shown in FIG. 7 can form a strong reduction region in the vicinity of the burner 21 by entraining gaseous fuel excellent in fuel ignitability as compared with the burner 21 shown in FIG.
NOx can be reduced by the burner 21 alone. FIG. 7 shows an example in which no after-air port is provided,
As in the case of the stage combustion, as shown in FIG. 6, even if the after-air port is turned on, the NOx concentration of the combustion gas can be further reduced. In the burner 21 shown in FIG. 7, the local air ratio of the coaxial combustion burner 21 for burning the char and the carbonized gas without biasing the air ratio between the two-stage burners 21 is 0.95 from the result of pulverized coal combustion. Do the following.

【0055】また、図4と図5には本発明のその他の実
施の形態のシステムの系統図を示して説明する。図4と
図5のシステムでは図1に示した装置と同一の装置は同
一番号を付してその説明は省略する。
FIGS. 4 and 5 show a system diagram of a system according to another embodiment of the present invention. In the systems of FIGS. 4 and 5, the same devices as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0056】図4と図5のシステムでは石炭ガス化装置
9で得られた乾留ガスをチャー捕集器11でチャーから
分離して、その全量をガスタービン12に送る構成から
なる場合であり、図5に示すシステムでは、さらにチャ
ー捕集器11で分離されたチャーを全量を石炭ガス化装
置9へ戻す構成からなる場合である。
The system shown in FIGS. 4 and 5 has a configuration in which the carbonized gas obtained in the coal gasifier 9 is separated from the char by the char collector 11 and the whole amount is sent to the gas turbine 12. The system shown in FIG. 5 is a case where the total amount of the char separated by the char collector 11 is returned to the coal gasifier 9.

【0057】図4、図5に示すシステムでは共に可燃性
ガスを石炭焚きボイラ6へ送り込まないシステムとなる
ことが特徴である。図5は、完全な石炭ガス化装置9を
付加したことになるために、石炭焚きボイラ6はそもそ
も微粉炭を燃焼させることができるバーナを有している
が、石炭焚きボイラ6のリパワリング時には微粉炭燃料
を用いるが、その他に油燃料を用いることができる。
Each of the systems shown in FIGS. 4 and 5 is characterized in that the system does not feed flammable gas into the coal-fired boiler 6. FIG. 5 shows that the coal-fired boiler 6 has a burner capable of burning pulverized coal in the first place because the complete coal gasifier 9 is added. Although charcoal fuel is used, oil fuel can also be used.

【0058】また図4に示すシステムでは、石炭焚きボ
イラ6では燃料としてはチャーのみの使用になるので、
チャーの着火性が悪いことから自燃はできない。したが
って、少量の油燃料が常時必要になる。しかしいずれも
系統は簡素化できるメリットはある。
In the system shown in FIG. 4, the coal-fired boiler 6 uses only char as fuel.
Char cannot be burned due to poor ignitability of char. Therefore, a small amount of oil fuel is always required. However, each has the merit that the system can be simplified.

【0059】また、図示していないが、バーナ21が多
段の場合などにおいて部分的に石炭ガス化と組み合わせ
たリパワリングを実施する場合に、従来の微粉炭バーナ
211を一部残した運用も行える。
Although not shown, when the repowering is partially performed in combination with coal gasification when the burners 21 are multistage, the operation can be performed with a part of the conventional pulverized coal burner 211 remaining.

【0060】[0060]

【発明の効果】本発明によれば、高い経済性を備えた石
炭ガス化システムを付加することで、燃焼ガス中のNO
xの生成量が少ない、老朽化した石炭焚きボイラのリパ
ワリングシステムが達成できる。
According to the present invention, by adding a highly economical coal gasification system, NO in the combustion gas can be reduced.
An x-ray coal-fired boiler repowering system with a small amount of x can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明になる実施の形態のガス化装置を付加
したボイラの石炭燃焼システムの系統図である。
FIG. 1 is a system diagram of a boiler coal combustion system to which a gasifier according to an embodiment of the present invention is added.

【図2】 本発明になるボイラの石炭燃焼システムで用
いるボイラのバーナ構造の例であり、チャーと乾留ガス
を同軸で燃焼するに好適な同軸燃焼バーナの側断面図
(図2(a))と火炉側から見た正面図(図2(b))
とバーナに挿入した乾留ガスバーナノズル先端部分の斜
視図(図2(c))である。
FIG. 2 is an example of a burner structure of a boiler used in the coal combustion system of the boiler according to the present invention, and is a side sectional view of a coaxial combustion burner suitable for coaxially burning a char and a carbonization gas (FIG. 2 (a)). And front view from the furnace side (Fig. 2 (b))
FIG. 2 is a perspective view (FIG. 2C) of a tip portion of a dry distillation gas burner nozzle inserted into the burner.

【図3】 本発明になるボイラの石炭燃焼システムで用
いるボイラの乾留ガスを燃焼するに好適なガスバーナの
側断面図(図3(a))と火炉側から見た正面図(図3
(b))である。
3 is a side cross-sectional view (FIG. 3A) of a gas burner suitable for burning the carbonization gas of a boiler used in the boiler coal combustion system according to the present invention, and a front view as viewed from the furnace side (FIG. 3).
(B)).

【図4】 本発明になる実施の形態のガス化装置で生成
した乾留ガスをボイラ火炉へ供給しないガス化装置を付
加したボイラの石炭燃焼システムの系統図である。
FIG. 4 is a system diagram of a coal combustion system of a boiler to which a gasifier that does not supply the carbonized gas generated by the gasifier according to the embodiment of the present invention to a boiler furnace is added.

【図5】 本発明になる実施の形態のガス化装置で生成
したチャーをガス化装置へ再循環するガス化装置を付加
したボイラの石炭燃焼システムの系統図である。
FIG. 5 is a system diagram of a coal combustion system of a boiler to which a gasifier for recycling char generated by the gasifier according to the embodiment of the present invention to the gasifier is added.

【図6】 本発明になるボイラの石炭燃焼システムにお
けるチャーと乾留ガスを別々のバーナで燃焼する場合の
ボイラ炉内の脱硝プロセスを示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a denitration process in a boiler furnace when char and carbonization gas are burned by separate burners in a coal combustion system of a boiler according to the present invention.

【図7】 本発明になるボイラの石炭燃焼システムにお
けるチャーと乾留ガスを同軸の同一バーナで燃焼する場
合の炉内脱硝プロセスを示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory view showing an in-furnace denitration process when char and carbonized gas are burned by the same coaxial burner in the boiler coal combustion system according to the present invention.

【図8】 従来型の微粉炭焚ボイラの概略断面図を示
す。
FIG. 8 is a schematic sectional view of a conventional pulverized coal-fired boiler.

【図9】 既存のガス化システムで、ガスタービンの廃
熱を廃熱回収ボイラへ供給するシステムである。
FIG. 9 is an existing gasification system that supplies waste heat of a gas turbine to a waste heat recovery boiler.

【図10】 従来型の微粉炭燃焼バーナの一例で、図1
0(a)は側断面図、図10(b)はバーナ正面図であ
る。
10 is an example of a conventional pulverized coal combustion burner, and FIG.
0 (a) is a side sectional view, and FIG. 10 (b) is a burner front view.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 石炭バンカ 2 石炭フィーダ 3 ミル 6 石炭焚きボイラ 5 風箱 7 微粉炭貯蔵ビン 8 フィーダ 9 石炭ガス化装置 11 チャー捕集器 12 ガスタービン 13 空気圧縮機 15 発電器 16 排熱回収ボイラ 21 バーナ 21a チャー燃焼バーナ 21b 乾留ガスバー
ナ 22 流路 23 ボイラ火炉 24 切替装置 25 油起動バーナ 26 1次流路 27 2次空気流路 28 3次空気流路 30 空気旋回器 33 保炎器 34 乱流促進器 35 ガイドスリーブ 37 乾留ガスノズル 37a 乾留ガス噴射口 40 アフターエアポ
ート 41、43 流路 42 流量調整装置 100 主燃焼用空気 211 微粉炭バーナ
Reference Signs List 1 coal bunker 2 coal feeder 3 mill 6 coal-fired boiler 5 wind box 7 pulverized coal storage bin 8 feeder 9 coal gasifier 11 char collector 12 gas turbine 13 air compressor 15 generator 16 exhaust heat recovery boiler 21 burner 21a Char combustion burner 21b Dry distillation gas burner 22 Flow path 23 Boiler furnace 24 Switching device 25 Oil-activated burner 26 Primary flow path 27 Secondary air flow path 28 Tertiary air flow path 30 Air swirler 33 Flame stabilizer 34 Turbulence promoter 35 Guide sleeve 37 Dry distillation gas nozzle 37a Dry distillation gas injection port 40 After air port 41, 43 Flow path 42 Flow control device 100 Main combustion air 211 Pulverized coal burner

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3K046 AA02 AB01 BA01 BA04 BA05 CA02 FA06 3K065 TA01 TA16 TB09 TB13 TB15 TC01 TD07 TE10 TF02 TG04 TH02 TH10 TL04 3K091 AA01 AA20 BB02 BB25 CC13 CC22 DD01 DD08 FB05 FB22 FB35 FB44  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3K046 AA02 AB01 BA01 BA04 BA05 CA02 FA06 3K065 TA01 TA16 TB09 TB13 TB15 TC01 TD07 TE10 TF02 TG04 TH02 TH10 TL04 3K091 AA01 AA20 BB02 BB25 CC13 CC22 DD01 DD08 FB05 FB22 FB22 FB22 FB22 FB22

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 石炭などの固体化石燃料を主燃料として
燃焼するバーナを有するボイラと、石炭を量論比以下の
酸素を含む気体でガス化反応させる石炭ガス化装置と、
該石炭ガス化装置で生成される乾留ガスと石炭中の揮発
分の一部もしくは全部が熱分解して放出された後に生成
されるチャーとを分離する分離装置と、前記乾留ガスと
前記チャーとをそれぞれ前記バーナに供給する流路を設
けたことを特徴とするボイラのリパワリング装置。
1. A boiler having a burner for burning a solid fossil fuel such as coal as a main fuel, a coal gasifier for gasifying coal with a gas containing oxygen at a stoichiometric ratio or less,
A separator for separating the carbonized gas generated by the coal gasifier and the char generated after part or all of the volatiles in the coal are pyrolyzed and released, and the carbonized gas and the char; Characterized in that a flow path for supplying the burner to each of the burners is provided.
【請求項2】 前記バーナには前記乾留ガスおよびチャ
ーを同時にまたは個別に供給するバーナを用いることを
特徴とする請求項1記載のボイラのリパワリング装置。
2. The repowering apparatus for a boiler according to claim 1, wherein a burner that supplies the carbonized gas and char simultaneously or individually is used as the burner.
【請求項3】 前記バーナにはチャーと搬送用空気との
混合流体を供給する1次空気流路と、該流路の外周部に
設けられる2次空気流路と、該2次空気流路内に設けら
れた乾留ガス供給ノズルとを備えていることを特徴とす
る請求項2記載のボイラのリパワリング装置。
3. A primary air flow path for supplying a mixed fluid of char and carrier air to the burner, a secondary air flow path provided on an outer peripheral portion of the flow path, and the secondary air flow path 3. A repowering apparatus for a boiler according to claim 2, further comprising a dry distillation gas supply nozzle provided in the inside.
【請求項4】 前記バーナにはチャーと搬送用空気との
混合流体を供給する1次空気流路と、該1次空気流路内
に設けられた乾留ガス供給ノズルと、該1次流路の外周
部に設けられる2次空気流路とを備えていることを特徴
とする請求項2記載のボイラのリパワリング装置。
4. A primary air flow path for supplying a mixed fluid of char and carrier air to the burner, a dry distillation gas supply nozzle provided in the primary air flow path, and a primary flow path. The repowering device for a boiler according to claim 2, further comprising a secondary air flow path provided on an outer peripheral portion of the boiler.
【請求項5】 該ガスタービンからの排ガスをボイラの
バーナ部に供給する排ガス流路とを備えたことを特徴と
する請求項1記載のボイラのリパワリング装置。
5. The repowering device for a boiler according to claim 1, further comprising an exhaust gas passage for supplying exhaust gas from the gas turbine to a burner of the boiler.
【請求項6】 乾留ガスとチャーとを分離する前記分離
装置で分離された乾留ガスの供給流路に接続した乾留ガ
スを燃料とするガスタービンと、該ガスタービンの上流
側の乾留ガスの供給流路に設けた開閉弁を備えた分岐流
路と、該分岐流路からの乾留ガスをボイラのバーナ部に
供給する乾留ガス流路とを備えたことを特徴とする請求
項1記載のボイラのリパワリング装置。
6. A gas turbine fueled by a carbonized gas connected to a supply path of the carbonized gas separated by the separator for separating the carbonized gas and the char, and a supply of the carbonized gas upstream of the gas turbine. The boiler according to claim 1, further comprising: a branch flow path provided with an on-off valve provided in the flow path; and a dry distillation gas flow path for supplying a dry distillation gas from the branch flow path to a burner portion of the boiler. Repowering equipment.
【請求項7】 石炭などの固体化石燃料を主燃料として
燃焼するバーナを有するボイラと、石炭を量論比以下の
酸素を含む気体でガス化反応させる石炭ガス化装置と、
該石炭ガス化装置で生成される乾留ガスと石炭中の揮発
分の一部もしくは全部が熱分解して放出された後に生成
されるチャーとを分離する分離装置と、該分離装置で分
離されたチャーを前記バーナに供給する燃料供給流路
と、前記分離装置で分離された乾留ガスを燃料とするガ
スタービンと、該ガスタービンからの排ガスを前記バー
ナに供給する排ガス流路を設けたことを特徴とするボイ
ラのリパワリング装置。
7. A boiler having a burner for burning a solid fossil fuel such as coal as a main fuel, a coal gasifier for gasifying coal with a gas containing oxygen having a stoichiometric ratio or less,
A separation device that separates the carbonization gas generated by the coal gasifier and char generated after part or all of the volatile components in the coal are pyrolyzed and released, and separated by the separation device. A fuel supply channel for supplying char to the burner, a gas turbine using the carbonized gas separated by the separation device as fuel, and an exhaust gas channel for supplying exhaust gas from the gas turbine to the burner. Characteristic boiler repowering device.
【請求項8】 石炭などの固体化石燃料を主燃料として
燃焼するバーナを有するボイラと、石炭を量論比以下の
酸素を含む気体でガス化反応させる石炭ガス化装置と、
該石炭ガス化装置で生成される乾留ガスと石炭中の揮発
分の一部もしくは全部が熱分解して放出された後に生成
されるチャーとを分離する分離装置と、該分離装置で分
離されたチャーを石炭ガス化装置に戻す流路と、前記分
離装置で分離された乾留ガスを燃料とするガスタービン
と、該ガスタービンからの排ガスを前記バーナに供給す
る排ガス流路を設けたことを特徴とするボイラのリパワ
リング装置。
8. A boiler having a burner for burning a solid fossil fuel such as coal as a main fuel, a coal gasifier for gasifying coal with a gas containing oxygen at a stoichiometric ratio or less,
A separation device that separates the carbonization gas generated by the coal gasifier and char generated after part or all of the volatile components in the coal are pyrolyzed and released, and separated by the separation device. A flow path for returning the char to the coal gasifier, a gas turbine using the carbonization gas separated by the separation device as a fuel, and an exhaust gas flow path for supplying exhaust gas from the gas turbine to the burner are provided. Boiler repowering equipment.
【請求項9】 微粉炭を主燃料として燃焼するバーナを
複数有するボイラにおいて、石炭を量論比以下の酸素を
含む気体でガス化反応させる石炭ガス化装置と、該石炭
ガス化装置で生成される乾留ガスと石炭中の揮発分の一
部もしくは全部が熱分解して放出された後に生成される
チャーとを分離する分離装置と、前記バーナの一部を置
換して設けた乾留ガスおよびチャーを同時にまたは個別
に供給するバーナと、該バーナに前記乾留ガスと前記チ
ャーとをそれぞれ供給する流路を設けたことを特徴とす
るボイラのリパワリング装置。
9. A boiler having a plurality of burners burning pulverized coal as a main fuel, a coal gasifier for gasifying coal with a gas containing oxygen at a stoichiometric ratio or less, and a coal gasifier produced by the coal gasifier. A separation device for separating the carbonized gas and the char generated after part or all of the volatiles in the coal are pyrolyzed and released, and a carbonized gas and a char provided by replacing a part of the burner. A reburning apparatus for boilers, provided with a burner for supplying the carbonized gas and the char to the burner simultaneously or individually.
【請求項10】 石炭を量論比以下の酸素を含む気体で
ガス化反応させる石炭ガス化装置で生成される乾留ガス
と石炭中の揮発分の一部もしくは全部が熱分解して放出
された後に生成されるチャーをボイラの石炭などの固体
化石燃料を主燃料として燃焼するバーナに供給して燃焼
させることを特徴とするボイラのリパワリング燃焼方
法。
10. A dry distillation gas generated by a coal gasifier for gasifying coal with a gas containing oxygen at a stoichiometric ratio or less and part or all of volatile matter in the coal is thermally decomposed and released. A repowering combustion method for a boiler, wherein char produced later is supplied to a burner that burns solid fossil fuel such as coal in a boiler as a main fuel and burned.
【請求項11】 チャーをボイラに設けられた多段バー
ナの中の下段側のバーナから供給して燃焼させ、乾留ガ
スをボイラに設けられた多段バーナの中の上段側のバー
ナから供給して燃焼させることを特徴とした請求項10
記載のボイラのリパワリング燃焼方法。
11. A char is supplied from a lower burner in a multi-stage burner provided in a boiler and burned, and a carbonization gas is supplied from an upper burner in a multi-stage burner provided in the boiler and burned. 11. The method according to claim 10, wherein
A method for repowering and burning a boiler according to the above description.
【請求項12】 ボイラのチャーを燃焼させるバーナの
局所空気比を1.0以下にすることを特徴とした請求項
10記載のボイラのリパワリング燃焼方法。
12. The method for repowering and burning a boiler according to claim 10, wherein the local air ratio of the burner for burning the char of the boiler is 1.0 or less.
【請求項13】 チャー及び乾留ガスの一部もしくは全
量をボイラの同軸バーナから供給することを特徴とした
請求項10記載のボイラのリパワリング燃焼方法。
13. The method for repowering and burning a boiler according to claim 10, wherein part or all of the char and the carbonization gas are supplied from a coaxial burner of the boiler.
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