JP2003314805A - Inverted boiler - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、燃焼ガスが火炉
上部から下部に向かって流れる倒立型ボイラに関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inverted boiler in which combustion gas flows from an upper part of a furnace toward a lower part thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の大型ボイラは、鉛直方向に設置さ
れ上部にガス出口を有する火炉と、ガス出口に連結され
火炉と平行に配置された煙道とを有し、火炉の下部に燃
焼装置が設けられ、火炉の上部から煙道にかけて、対流
伝熱部（過熱器、再熱器、節炭器など）が設けられて構
成されている。2. Description of the Related Art A conventional large-sized boiler has a furnace installed vertically and having a gas outlet in the upper portion, and a flue connected to the gas outlet and arranged in parallel with the furnace, and a combustion apparatus is provided in the lower portion of the furnace. The convection heat transfer section (superheater, reheater, economizer, etc.) is provided from the upper part of the furnace to the flue.
【０００３】このボイラでは、燃焼装置で燃焼した燃焼
ガスが火炉の下部から上部へと流れるため、燃焼ガスの
流れ方向と浮力の方向が同一方向となり、火炎が上方に
流れて火炎の充満度が小さくなるとともに燃焼ガスの炉
内滞留時間が短くなる。その結果、燃焼性が余り良くな
く、未燃物の発生が多くなるという問題があった。ま
た、このボイラでは、火炉および煙道を、ボイラの周囲
に設置された鉄骨構造物から吊り下げて支持する構造を
採用するが、重量の大きい対流伝熱部が上方に配置され
ているので、これらを吊り下げる装置が大がかりで大重
量になり、さらにこの吊り下げ装置を支持する前記鉄骨
構造物も大がかりで大重量になり、コストアップになる
という不利点があった。In this boiler, since the combustion gas burned in the combustion device flows from the lower part to the upper part of the furnace, the flow direction of the combustion gas and the direction of buoyancy are the same direction, and the flame flows upward and the degree of fullness of the flame increases. As it becomes smaller, the residence time of combustion gas in the furnace becomes shorter. As a result, there was a problem that the combustibility was not so good and the generation of unburned substances increased. Further, in this boiler, a structure in which the furnace and the flue are suspended and supported from a steel frame structure installed around the boiler is adopted, but since the heavy convection heat transfer section is arranged above, There is a disadvantage that the device for suspending these devices is large and heavy, and the steel structure supporting the device is also large and heavy, resulting in an increase in cost.
【０００４】そこで、これら問題を解決するために、火
炉の上部に燃焼装置を設け、火炉の下部にガス出口を設
け、ガス出口に略水平に連結された煙道に対流伝熱部を
設けた、所謂倒立型ボイラが開発されている（特開２０
０１−２２７７０２公報、特開２００１−１７３９４７
公報、特開２００１−３３６７０４公報等）。この倒立
型ボイラでは、燃焼ガスが火炉の上部から下部へと流れ
るため、燃焼ガスの流れ方向と浮力の方向が逆方向とな
り、火炎の充満度が大きくなるとともに燃焼ガスの炉内
滞留時間も長くなる。その結果、燃焼性が向上し、未燃
物の発生が少なくなる。また、この倒立型ボイラでは、
重量の大きい対流伝熱部が下方に配置されるので、これ
らを吊り下げ支持する鉄骨構造物の高さを低く抑えるこ
とができ、高所作業の削減とコスト低減を図ることがで
きる。Therefore, in order to solve these problems, a combustor is provided in the upper part of the furnace, a gas outlet is provided in the lower part of the furnace, and a convection heat transfer part is provided in a flue connected to the gas outlet substantially horizontally. , A so-called inverted boiler has been developed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 20-200200).
01-227702, JP 2001-173947 A
Gazette, JP 2001-336704 A). In this inverted boiler, since the combustion gas flows from the upper part to the lower part of the furnace, the flow direction of the combustion gas and the direction of the buoyancy force are opposite to each other, the flame fill becomes large and the residence time of the combustion gas in the furnace becomes long. Become. As a result, the combustibility is improved and the generation of unburned substances is reduced. Also, in this inverted boiler,
Since the heavy convection heat transfer section is disposed below, the height of the steel frame structure that suspends and supports these can be suppressed to a low level, and work at high places and cost can be reduced.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】この倒立型ボイラにお
ける火炉壁は、一般に、平行配置された多数の水管をフ
ィンによって接続してなる冷却壁で構成されており、水
は、この水管を下から上に流通する間に火炉からの輻射
熱によって加熱されて蒸発せしめられ、その蒸気が前記
過熱器や再熱器でさらに加熱されるようになっている。The furnace wall in this inverted boiler is generally composed of a cooling wall formed by connecting a large number of water pipes arranged in parallel by fins, and water is supplied from below to the water pipe. While flowing upward, it is heated by the radiant heat from the furnace to be evaporated, and the vapor is further heated by the superheater or reheater.
【０００６】ところで、倒立型ボイラでは、燃焼装置が
火炉の上部に設けられているため火炉壁上部に高熱負荷
域が形成される。また、火炉壁を構成する前記水管内で
は上部において乾き度が大となる。その結果、火炉壁上
部の温度が極めて高くなるため、それに応じた耐熱設計
が必要で、水管の肉厚が厚くなり、重量増大、コストア
ップを招くという問題があった。By the way, in the inverted boiler, since the combustion device is provided in the upper part of the furnace, a high heat load region is formed in the upper part of the furnace wall. Further, the inside of the water pipe constituting the furnace wall has a high degree of dryness in the upper part. As a result, since the temperature of the upper part of the furnace wall becomes extremely high, a heat resistant design corresponding to the temperature is required, and the wall thickness of the water pipe becomes thick, resulting in increase in weight and cost.
【０００７】また、火炉壁は水管毎に流量に差があり、
火炉壁の上部においては水管毎に乾き度に差があるの
で、水管毎に吸熱量に差が生じ、その結果、水管同士で
上部に温度差が生じるが、前述したように火炉上部に高
熱負荷域が形成されていると、この水管の温度差が大き
くなり、水管の熱膨張による伸び（特に、軸心方向）の
差が大きくなって、火炉壁が変形する虞があった。そこ
で、この発明は、火炉上部の熱負荷を低減することがで
きる倒立型ボイラを提供するものである。Further, there is a difference in the flow rate of each water pipe on the furnace wall,
At the upper part of the furnace wall, there is a difference in the degree of dryness between water pipes, so there is a difference in the amount of heat absorbed by each water pipe, and as a result, there is a temperature difference between the water pipes at the upper part. When the zone is formed, the temperature difference of the water pipe becomes large, and the difference in elongation (particularly in the axial direction) due to thermal expansion of the water pipe becomes large, which may deform the furnace wall. Therefore, the present invention provides an inverted boiler capable of reducing the heat load on the upper part of the furnace.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載した発明は、火炉の上部に燃焼装置
が設けられ、前記火炉の下部に設けられたガス出口に煙
道が連結され、前記煙道に対流伝熱部が設けられた倒立
型ボイラにおいて、前記燃焼装置より上部における前記
火炉に、前記煙道から排出される排ガスの一部を前記火
炉内の火炎に対して斜め下向きに衝突させるように吹き
出す排ガスノズルが設けられたことを特徴とする。この
ように構成することにより、高温の火炎と排ガスノズル
から吹き出される低温の排ガスとが混合され、火炎の温
度が低下する。同時に、排ガスは斜め下向きに吹き出さ
れるので、火炎が火炉の下方へ広がる。その結果、火炉
壁上部の高熱負荷域の温度を低下させることができると
ともに、高熱負荷域を火炉壁において乾き度の小さい下
方へ広げることができ、さらに、火炉の上部において火
炉壁に吸熱される熱量を減少させることができる。な
お、火炎温度が低下しても、倒立型であるため火炎の充
満度が大きく、燃焼ガスの炉内滞留時間も長いので、微
粉状燃料を十分に燃焼することができる。In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 is such that a combustion device is provided in an upper part of a furnace and a flue is provided at a gas outlet provided in a lower part of the furnace. In an inverted boiler connected to the flue and provided with a convection heat transfer section, in the furnace above the combustion device, a part of the exhaust gas discharged from the flue with respect to the flame in the furnace. It is characterized in that an exhaust gas nozzle that blows out so as to collide obliquely downward is provided. With this configuration, the high temperature flame and the low temperature exhaust gas blown from the exhaust gas nozzle are mixed, and the temperature of the flame is lowered. At the same time, the exhaust gas is blown obliquely downward, so that the flame spreads below the furnace. As a result, the temperature of the high heat load area above the furnace wall can be lowered, and the high heat load area can be spread downward in the furnace wall where the dryness is low. Furthermore, heat is absorbed by the furnace wall above the furnace wall. The amount of heat can be reduced. Even if the flame temperature is lowered, since it is an inverted type, the flame is highly filled and the combustion gas stays in the furnace for a long time, so that the pulverized fuel can be sufficiently burned.
【０００９】請求項２に記載した発明は、請求項１に記
載の発明において、前記排ガスノズルから吹き出される
排ガスの吹き出し角度は、水平に対して２０〜４５゜下
向きであることを特徴とする。このように構成すること
により、火炉壁上部の高熱負荷域の温度をより効果的に
低下させることができるとともに、高熱負荷域の下方へ
の拡大をより効果的に行うことができができる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the exhaust gas blown out from the exhaust gas nozzle has a blowing angle of 20 to 45 ° downward with respect to the horizontal. . With this configuration, it is possible to more effectively lower the temperature in the high heat load region above the furnace wall, and it is possible to more effectively expand the high heat load region downward.
【００１０】請求項３に記載した発明は、火炉の上部に
燃焼装置が設けられ、前記火炉の下部に設けられたガス
出口に煙道が連結され、前記煙道に対流伝熱部が設けら
れた倒立型ボイラにおいて、前記火炉に、前記煙道から
排出される排ガスの一部を前記燃焼装置が設けられてい
る周辺域の火炉壁内面に沿うように吹き出す排ガスノズ
ルが設けられたことを特徴とする。このように構成する
ことにより、火炉壁上部の内面に沿って低温の排ガス層
が形成される。この排ガス層には多くのＣＯ2が含まれ
ており、このＣＯ2が火炎からの輻射熱を吸収する。そ
の結果、火炉壁上部の高熱負荷域の温度を低下させるこ
とができる。また、火炉壁上部の内面に沿って常に排ガ
スが流れるので、火炉壁内面へのスラグの付着が抑制さ
れるとともに、付着しても排ガスの衝突により直ぐに剥
離される。According to a third aspect of the present invention, a combustion device is provided in the upper part of the furnace, a flue is connected to a gas outlet provided in the lower part of the furnace, and a convection heat transfer part is provided in the flue. In the inverted boiler, the furnace is provided with an exhaust gas nozzle that blows out a part of the exhaust gas discharged from the flue along the inner surface of the furnace wall in the peripheral area where the combustion device is provided. And With this structure, a low temperature exhaust gas layer is formed along the inner surface of the upper part of the furnace wall. This exhaust gas layer contains a large amount of CO 2 , and this CO 2 absorbs radiant heat from the flame. As a result, the temperature in the high heat load region above the furnace wall can be lowered. Further, since the exhaust gas always flows along the inner surface of the upper part of the furnace wall, the adhesion of slag to the inner surface of the furnace wall is suppressed, and even if it adheres, it is immediately separated by the collision of the exhaust gas.
【００１１】請求項４に記載した発明は、微粉状燃料と
燃焼用空気を火炉内に吹き出して燃焼させる燃焼装置が
前記火炉の上部に設けられ、前記火炉の下部に設けられ
たガス出口に煙道が連結され、前記煙道に対流伝熱部が
設けられた倒立型ボイラにおいて、前記燃焼装置は、前
記燃焼用空気に前記煙道から排出される排ガスの一部を
混合して吹き出すことを特徴とする。このように構成す
ることにより、燃焼用空気に排ガスが混合されて吹き出
されるので、火炎の温度を下げることができる。したが
って、火炉壁上部の高熱負荷域の温度を低下させること
ができるとともに、火炉の上部において火炉壁に吸熱さ
れる熱量を減少させることができる。なお、火炎温度が
低下しても、倒立型であるため火炎の充満度が大きく、
燃焼ガスの炉内滞留時間も長いので、微粉状燃料を十分
に燃焼することができる。According to a fourth aspect of the present invention, a combustor for blowing fine powder fuel and combustion air into the furnace for combustion is provided in the upper part of the furnace, and a smoke is provided at a gas outlet provided in the lower part of the furnace. In an inverted boiler in which a passage is connected and a convection heat transfer section is provided in the flue, the combustion device mixes a part of exhaust gas discharged from the flue with the combustion air and blows it out. Characterize. With this structure, the exhaust gas is mixed with the combustion air and blown out, so that the temperature of the flame can be lowered. Therefore, it is possible to reduce the temperature of the high heat load region above the furnace wall and reduce the amount of heat absorbed by the furnace wall above the furnace. In addition, even if the flame temperature drops, the flame is full because it is an inverted type,
Since the residence time of the combustion gas in the furnace is long, the pulverized fuel can be combusted sufficiently.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、この発明に係る倒立型ボイ
ラの実施の形態を図１から図６の図面を参照して説明す
る。
〔第１の実施の形態〕初めに、この発明に係る倒立型ボ
イラの第１の実施の形態を図１から図３の図面を参照し
て説明する。倒立型ボイラ１は、鉛直方向に設置された
略直方体形状の火炉２と、この火炉２の下部に設けたガ
ス出口２ａに連結された煙道３と、火炉２の上部に設け
られた燃焼装置４と、燃焼装置４よりも上方に設けられ
た排ガスノズル５とを備えている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of an inverted boiler according to the present invention will be described below with reference to the drawings of FIGS. [First Embodiment] First, a first embodiment of the inverted boiler according to the present invention will be described with reference to the drawings of FIGS. 1 to 3. The inverted boiler 1 includes a furnace 2 having a substantially rectangular parallelepiped shape installed in a vertical direction, a flue 3 connected to a gas outlet 2a provided at a lower portion of the furnace 2, and a combustion device provided at an upper portion of the furnace 2. 4 and an exhaust gas nozzle 5 provided above the combustion device 4.
【００１３】火炉２の火炉壁６は、図２に示すように、
互いに平行に配置された多数の水管６ａをフィン６ｂに
よって接続してなる冷却壁で構成されている。燃焼装置
４は、図３に示すように火炉壁６の各面において幅方向
略中央に設置されており、図１に示すように鉛直方向所
定間隔おきに微粉炭混合気ノズル７と空気ノズル８が交
互に複数設置されて構成されている。図３に示すよう
に、微粉炭混合気ノズル７と空気ノズル８はいずれも吹
き出し方向を略水平で且つ火炉壁６の各面に対して同一
方向に所定角度斜めに向けている。The furnace wall 6 of the furnace 2 is, as shown in FIG.
The cooling wall is formed by connecting a number of water pipes 6a arranged in parallel with each other by fins 6b. As shown in FIG. 3, the combustor 4 is installed substantially at the center in the width direction on each surface of the furnace wall 6, and as shown in FIG. 1, the pulverized coal mixture nozzle 7 and the air nozzle 8 are arranged at predetermined intervals in the vertical direction. Are alternately installed. As shown in FIG. 3, the pulverized coal mixture nozzle 7 and the air nozzle 8 are both oriented so that the blowing direction is substantially horizontal and oblique to the respective surfaces of the furnace wall 6 in the same direction at a predetermined angle.
【００１４】排ガスノズル５は、図３に示すように火炉
２の各コーナー部に１つずつ設置されており、吹き出し
方向が水平に対して２０〜４５゜下向きに傾斜し且つ火
炉２の中心に指向するように配置されている。煙道３の
内部には、ガス出口２ａに近い側から煙道出口３ａに向
かって順に、過熱器１１、再熱器１２、節炭器１３が設
けられている。なお、この実施の形態において、過熱器
１１、再熱器１２、節炭器１３は対流伝熱部を構成す
る。水は、節炭器１３によって予熱された後、火炉壁６
の各水管６ａに供給され、加熱される。そして、各水管
６ａで発生した蒸気が、過熱器１１および再熱器１２で
加熱され、高温で乾き度の高い蒸気とされて、所定のプ
ラントに供給される。As shown in FIG. 3, one exhaust gas nozzle 5 is installed at each corner of the furnace 2, and the blowing direction is inclined downward by 20 to 45 ° with respect to the horizontal direction and at the center of the furnace 2. It is arranged to be oriented. Inside the flue 3, a superheater 11, a reheater 12, and a economizer 13 are provided in this order from the side closer to the gas outlet 2a toward the flue outlet 3a. In addition, in this embodiment, the superheater 11, the reheater 12, and the economizer 13 constitute a convection heat transfer section. After the water is preheated by the economizer 13, the furnace wall 6
Is supplied to each water pipe 6a and heated. Then, the steam generated in each water pipe 6a is heated by the superheater 11 and the reheater 12, becomes steam at high temperature and has high dryness, and is supplied to a predetermined plant.
【００１５】微粉炭燃料（微粉炭燃料）と搬送用空気
（一次空気）が混合されてなる微粉炭混合気は、微粉炭
輸送管２１を介して燃焼装置４の各微粉炭混合気ノズル
７に供給される。燃焼用空気（二次空気）は、送風機１
４から空気輸送管３１に送り込まれ、空気加熱器１５を
通る際に排ガスＧの排熱によって加熱された後、空気輸
送管３２を介して各微粉炭混合気ノズル７に供給される
とともに、空気輸送管３３を介して各空気ノズル８に供
給される。微粉炭混合気ノズル７から搬送用空気および
燃焼用空気とともに火炉２内に吹き込まれた微粉炭燃料
は、図示しない着火源によって着火され、空気ノズル８
から吹き出される燃焼用空気と拡散混合しながら燃焼を
継続する。なお、微粉炭混合気ノズル７と空気ノズル８
が火炉壁６の各面に対して同一方向に所定角度斜めに向
いていることにより、火炎Ｆは、図３において二点鎖線
で示すように、火炉２内において平面視ドーナツ状に形
成される。The pulverized coal fuel mixture (pulverized coal fuel) and the carrier air (primary air) are mixed with each other, and the pulverized coal mixture is supplied to each pulverized coal mixture nozzle 7 of the combustion device 4 through the pulverized coal transportation pipe 21. Supplied. Combustion air (secondary air) is blower 1
4 is sent to the air transport pipe 31, heated by the exhaust heat of the exhaust gas G when passing through the air heater 15, and then supplied to each pulverized coal mixture nozzle 7 through the air transport pipe 32 and air It is supplied to each air nozzle 8 via the transport pipe 33. The pulverized coal fuel blown into the furnace 2 from the pulverized coal air-fuel mixture nozzle 7 together with the carrier air and the combustion air is ignited by an ignition source (not shown), and the air nozzle 8
Combustion is continued while diffusing and mixing with the combustion air blown out from. The pulverized coal mixture nozzle 7 and the air nozzle 8
Are inclined in the same direction with respect to the respective surfaces of the furnace wall 6 by a predetermined angle, so that the flame F is formed in a donut shape in plan view in the furnace 2 as shown by a chain double-dashed line in FIG. .
【００１６】火炎Ｆは燃焼装置４が設けられた周辺領域
に形成され、以下、火炎Ｆが形成される領域を火炎域と
称し、これに対応する火炉壁６の領域を高熱負荷域と称
す。火炎域で発生した燃焼ガスは火炉２内を下降し、火
炉２内の下部において燃焼を完結して、ガス出口２ａか
ら煙道３に排出される。煙道３を流れる排ガスＧは、煙
道３内に設置された過熱器１１、再熱器１２、節炭器１
３との熱交換により降温した後、脱硝装置１６でＮＯｘ
を低減され、集塵機１７で灰などの固形物を取り除かれ
る。さらに、集塵機１７によって固形物を除去された排
ガスＧは、排ガス輸送管４１を介して空気加熱器１５に
送られ、空気加熱器１５で燃焼用空気と熱交換して降温
した後、煙突１８から大気に排気される。The flame F is formed in the peripheral region where the combustion device 4 is provided. Hereinafter, the region where the flame F is formed is referred to as a flame region, and the region of the furnace wall 6 corresponding thereto is referred to as a high heat load region. The combustion gas generated in the flame region descends in the furnace 2, completes combustion in the lower part of the furnace 2, and is discharged from the gas outlet 2a to the flue 3. The exhaust gas G flowing through the flue 3 is a superheater 11, a reheater 12, and a economizer 1 installed in the flue 3.
NOx in the denitration device 16 after the temperature is lowered by heat exchange with
And the dust collector 17 removes solid matters such as ash. Further, the exhaust gas G from which the solid matter has been removed by the dust collector 17 is sent to the air heater 15 via the exhaust gas transport pipe 41, and the air heater 15 exchanges heat with the combustion air to lower the temperature and then from the chimney 18. Exhausted into the atmosphere.
【００１７】また、集塵機１７によって固形物を除去さ
れた排ガスＧの一部は、通風機１９によって誘引され、
排ガス輸送管４１から分岐する排ガス輸送管４２を介し
て排ガスノズル５に供給される。この排ガスＧは、排ガ
スノズル５から火炉２内の火炎Ｆに向かって斜め下向き
に吹き出され、火炎Ｆに衝突する。ここで、排ガスノズ
ル５から吹き出される排ガスＧの吹き出し角度が水平に
対して２０〜４５゜下向きに設定されていることから、
高温（例えば、１７００゜Ｃ）の火炎Ｆと、排ガスノズ
ル５から吹き出される低温（例えば、約３５０゜Ｃ）の
排ガスＧとが十分に混合される。A part of the exhaust gas G from which the solid matter has been removed by the dust collector 17 is attracted by the air blower 19,
It is supplied to the exhaust gas nozzle 5 via an exhaust gas transportation pipe 42 branched from the exhaust gas transportation pipe 41. The exhaust gas G is blown obliquely downward from the exhaust gas nozzle 5 toward the flame F in the furnace 2 and collides with the flame F. Here, since the blowing angle of the exhaust gas G blown from the exhaust gas nozzle 5 is set to be 20 to 45 ° downward with respect to the horizontal,
The flame F of high temperature (for example, 1700 ° C) and the exhaust gas G of low temperature (for example, about 350 ° C) blown out from the exhaust gas nozzle 5 are sufficiently mixed.
【００１８】その結果、火炎Ｆの温度が低下し、また、
火炎Ｆが火炉２の下方へ広がる。これにより、火炉壁６
の高熱負荷域の温度を低下させることができるので、火
炉２の耐熱設計上有利になって、倒立型ボイラ１のコス
トダウンを図ることができる。また、高熱負荷域が火炉
壁６の水管６ａにおいて乾き度の小さい下方に広がるの
で、高温負荷域の温度低下と相俟って、火炉壁６を構成
する水管６ａ同士の上部温度差を小さくすることができ
る。したがって、水管６ａの熱膨張（特に水管６ａの軸
心方向）の差を小さくすることができ、火炉壁６の変形
を抑制することができる。As a result, the temperature of the flame F decreases, and
The flame F spreads below the furnace 2. As a result, the furnace wall 6
Since the temperature in the high heat load region can be lowered, it is advantageous in heat resistance design of the furnace 2, and the cost of the inverted boiler 1 can be reduced. Further, since the high heat load region spreads downward in the water pipe 6a of the furnace wall 6 where the dryness is small, the upper temperature difference between the water pipes 6a forming the furnace wall 6 is reduced in combination with the temperature decrease in the high temperature load region. be able to. Therefore, the difference in thermal expansion of the water pipe 6a (particularly in the axial direction of the water pipe 6a) can be reduced, and the deformation of the furnace wall 6 can be suppressed.
【００１９】さらに、火炎Ｆの温度の低下により、火炉
２の上部において火炉壁６に吸熱される熱量を減少させ
ることができるので、煙道３に流れ出る排ガスＧの温度
を高めることができ、過熱器１１および再熱器１２での
吸熱量が増大し、蒸気温度を高めることができる。さら
に、火炎Ｆの温度の低下によりＮＯｘの発生を抑制する
ことができる。なお、火炎Ｆの温度が低下しても、倒立
型であるため火炎Ｆの充満度が大きく、燃焼ガスの火炉
２内における滞留時間も長いので、微粉炭燃料を十分に
燃焼することができる。なお、第１の実施の形態では倒
立型ボイラ１の燃料として微粉炭燃料を用いているが、
気体燃料とすることも可能である。Further, since the amount of heat absorbed by the furnace wall 6 in the upper part of the furnace 2 can be reduced by lowering the temperature of the flame F, the temperature of the exhaust gas G flowing into the flue 3 can be increased and the overheating The heat absorption amount in the heater 11 and the reheater 12 is increased, and the steam temperature can be raised. Furthermore, the decrease in the temperature of the flame F can suppress the generation of NOx. Even if the temperature of the flame F decreases, the flame F has a large filling degree because it is an inverted type, and the residence time of the combustion gas in the furnace 2 is long, so that the pulverized coal fuel can be sufficiently burned. In the first embodiment, pulverized coal fuel is used as the fuel for the inverted boiler 1,
It is also possible to use gaseous fuel.
【００２０】〔第２の実施の形態〕次に、この発明に係
る倒立型ボイラ１の第２の実施の形態を図４および図５
の図面を参照して説明する。第２の実施の形態における
倒立型ボイラ１が第１の実施の形態のものと相違する点
は、排ガスノズルの位置だけである。第２の実施の形態
における倒立型ボイラ１の排ガスノズル５０は、図５に
示すように、火炉２の各コーナー部に微粉炭混合気ノズ
ル７と同数だけ設置されており、高さ方向の位置を各微
粉炭混合気ノズル７よりも下方に設定されている。ま
た、各排ガスノズル５０には排ガス輸送管４２を介して
排ガスＧが供給されており、各排ガスノズル５０は、排
ガスＧが水平方向あるいはそれよりも若干下向きで且つ
火炉壁６の内面（火炉内面）に沿って吹き出されるよう
に設置されている。その他の構成については第１の実施
の形態のものと同じであるので、同一態様部分に同一符
号を付して説明を省略する。[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the inverted boiler 1 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
Will be described with reference to the drawings. The inverted boiler 1 of the second embodiment differs from that of the first embodiment only in the position of the exhaust gas nozzle. As shown in FIG. 5, the exhaust gas nozzles 50 of the inverted boiler 1 according to the second embodiment are installed in the corners of the furnace 2 in the same number as the pulverized coal mixture nozzles 7, and the positions in the height direction. Is set below each pulverized coal mixture nozzle 7. Further, the exhaust gas G is supplied to each of the exhaust gas nozzles 50 through the exhaust gas transport pipe 42, and the exhaust gas nozzle 50 is arranged such that the exhaust gas G is in the horizontal direction or slightly downward and the inner surface of the furnace wall 6 (the inner surface of the furnace). ) Is installed to be blown out along. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same aspect parts and the description thereof will be omitted.
【００２１】この第２の実施の形態の倒立型ボイラ１に
おいて、各排ガスノズル５０から火炉壁６の内面に沿っ
て低温の排ガスＧが吹き出されると、火炉壁６の内面に
沿って排ガス層が形成される。この排ガス層には多くの
ＣＯ2が含まれており、このＣＯ2が火炎Ｆからの輻射熱
を吸収する。その結果、火炉壁６の高熱負荷域の温度を
低下させることができるので、火炉２の耐熱設計上有利
になって、コストダウンを図ることができる。また、高
温負荷域の温度低下によって、火炉壁６を構成する水管
６ａ同士の上部温度差を小さくすることができるので、
水管６ａの熱膨張（特に水管６ａの軸心方向）の差を小
さくすることができ、火炉壁６の変形を抑制することが
できる。In the inverted boiler 1 of the second embodiment, when the low temperature exhaust gas G is blown out from each exhaust gas nozzle 50 along the inner surface of the furnace wall 6, the exhaust gas layer is formed along the inner surface of the furnace wall 6. Is formed. This exhaust gas layer contains a large amount of CO 2 , and this CO 2 absorbs the radiant heat from the flame F. As a result, the temperature in the high heat load region of the furnace wall 6 can be lowered, which is advantageous in the heat-resistant design of the furnace 2 and the cost can be reduced. Further, since the temperature drop in the high temperature load region can reduce the upper temperature difference between the water pipes 6a forming the furnace wall 6,
The difference in thermal expansion of the water pipe 6a (particularly in the axial direction of the water pipe 6a) can be reduced, and deformation of the furnace wall 6 can be suppressed.
【００２２】また、火炉２上部の内面に沿って常に排ガ
スＧが流れるので、火炉壁６の内面へのスラグの付着が
抑制されるとともに、付着しても排ガスＧの衝突により
直ぐに剥離される。なお、第２の実施の形態では倒立型
ボイラ１の燃料として微粉炭燃料を用いているが、気体
燃料とすることも可能である。Further, since the exhaust gas G always flows along the inner surface of the upper portion of the furnace 2, the slag is prevented from adhering to the inner surface of the furnace wall 6, and even if it adheres, the exhaust gas G is immediately separated due to the collision. Although pulverized coal fuel is used as the fuel for the inverted boiler 1 in the second embodiment, it may be a gaseous fuel.
【００２３】〔第３の実施の形態〕次に、この発明に係
る倒立型ボイラ１の第３の実施の形態を図６の図面を参
照して説明する。第３の実施の形態における倒立型ボイ
ラ１は排ガスノズルを備えていない。また、第３の実施
の形態における倒立型ボイラ１では、排ガスＧが排ガス
輸送管４２を介して各空気ノズル８に供給されており、
空気ノズル８は、空気輸送管３１を介して供給される新
鮮な二次空気と排ガス輸送管４２から供給される排ガス
Ｇとを混合して、火炉２内に吹き出すようにされてい
る。すなわち、空気ノズル８は、排ガスを燃焼用空気と
ともに火炉に再循環させる、いわゆる排気ガス再循環装
置を構成している。その他の構成については第１の実施
の形態のものと同じであるので、同一態様部分に同一符
号を付して説明を省略する。[Third Embodiment] Next, a third embodiment of the inverted boiler 1 according to the present invention will be described with reference to the drawing of FIG. The inverted boiler 1 according to the third embodiment does not have an exhaust gas nozzle. Further, in the inverted boiler 1 according to the third embodiment, the exhaust gas G is supplied to each air nozzle 8 via the exhaust gas transport pipe 42,
The air nozzle 8 mixes the fresh secondary air supplied through the air transport pipe 31 and the exhaust gas G supplied through the exhaust gas transport pipe 42, and blows the mixture into the furnace 2. That is, the air nozzle 8 constitutes a so-called exhaust gas recirculation device that recirculates the exhaust gas together with the combustion air into the furnace. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given to the same aspect parts and the description thereof will be omitted.
【００２４】この第３の実施の形態の倒立型ボイラ１に
おいては、空気ノズル８から燃焼用空気と排ガスＧが混
合されて吹き出されるので、火炎Ｆの温度を下げること
ができる。したがって、火炉壁６上部の高熱負荷域の温
度を低下させることができるので、耐熱設計上有利にな
って、倒立型ボイラ１のコストダウンを図ることができ
る。また、高温負荷域の温度低下によって、火炉壁６を
構成する水管６ａ同士の上部温度差を小さくすることが
できるので、水管６ａの熱膨張（特に水管６ａの軸心方
向）の差を小さくすることができ、火炉壁６の変形を抑
制することができる。In the inverted boiler 1 of the third embodiment, the combustion air and the exhaust gas G are mixed and blown out from the air nozzle 8, so that the temperature of the flame F can be lowered. Therefore, the temperature of the high heat load region above the furnace wall 6 can be lowered, which is advantageous in terms of heat-resistant design, and the cost of the inverted boiler 1 can be reduced. Further, since the temperature drop in the high temperature load region can reduce the upper temperature difference between the water pipes 6a forming the furnace wall 6, the difference in thermal expansion of the water pipes 6a (particularly in the axial direction of the water pipes 6a) can be reduced. Therefore, the deformation of the furnace wall 6 can be suppressed.
【００２５】さらに、火炎Ｆの温度の低下により、火炉
２の上部において火炉壁６に吸熱される熱量を減少させ
ることができるので、煙道３に流れ出る排ガスＧの温度
を高めることができ、過熱器１１および再熱器１２での
吸熱量が増大し、蒸気温度を高めることができる。さら
に、火炎Ｆの温度の低下によりＮＯｘの発生を抑制する
ことができるなお、火炎Ｆの温度が低下しても、倒立型
であるため火炎Ｆの充満度が大きく、燃焼ガスの炉内滞
留時間も長いので、微粉状燃料を十分に燃焼することが
できる。Furthermore, since the amount of heat absorbed by the furnace wall 6 in the upper part of the furnace 2 can be reduced by lowering the temperature of the flame F, the temperature of the exhaust gas G flowing into the flue 3 can be increased and the overheating The heat absorption amount in the heater 11 and the reheater 12 is increased, and the steam temperature can be raised. Further, generation of NOx can be suppressed by decreasing the temperature of the flame F. Even if the temperature of the flame F decreases, the flame F has a large degree of filling because of the inverted type, and the residence time of the combustion gas in the furnace is large. Since it is also long, it is possible to sufficiently burn the pulverized fuel.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上説明するように、請求項１に記載し
た発明によれば、火炉壁上部の高熱負荷域の温度を低下
させることができるので、火炉の耐熱設計上有利になっ
てコストダウンを図ることができるという優れた効果が
奏される。また、高熱負荷域を火炉壁において乾き度の
小さい下方へ広げることができるので、火炉壁の変形を
抑制することができるという効果もある。また、火炉の
上部において火炉壁に吸熱される熱量が減少するため、
排ガスの温度を高めることができ、対流伝熱部での吸熱
量が増大し、蒸気温度を高めることができるという副次
的効果もある。さらに、火炎温度の低下によりＮＯｘの
発生を抑制することができるという効果もある。As described above, according to the invention described in claim 1, the temperature in the high heat load region above the furnace wall can be lowered, which is advantageous for the heat resistant design of the furnace and the cost can be reduced. The excellent effect of being able to achieve Further, since the high heat load region can be expanded downward in the furnace wall where the dryness is low, there is an effect that deformation of the furnace wall can be suppressed. Also, since the amount of heat absorbed by the furnace wall in the upper part of the furnace decreases,
There is also a secondary effect that the temperature of the exhaust gas can be raised, the amount of heat absorbed in the convection heat transfer section is increased, and the vapor temperature can be raised. Further, there is also an effect that generation of NOx can be suppressed by lowering the flame temperature.
【００２７】請求項２に記載した発明によれば、火炉壁
上部の高熱負荷域の温度をより効果的に低下させること
ができるとともに、高熱負荷域の下方への拡大をより効
果的に行うことができができる。請求項３に記載した発
明によれば、火炉壁上部の温度を低下させることがで
き、火炉の耐熱設計上有利になってコストダウンを図る
ことができ、また、火炉壁の変形を抑制することができ
るという優れた効果が奏される。さらに、火炉壁上部の
内面に沿って常に排気ガスが流れるので、火炉壁内面へ
のスラグの付着が抑制されるという効果もある。According to the second aspect of the present invention, it is possible to more effectively lower the temperature in the high heat load region above the furnace wall, and to effectively expand the high heat load region downward. Can be done. According to the invention described in claim 3, the temperature of the upper part of the furnace wall can be lowered, which is advantageous in the heat resistant design of the furnace, and the cost can be reduced, and the deformation of the furnace wall can be suppressed. The excellent effect of being able to do is exhibited. Furthermore, since the exhaust gas always flows along the inner surface of the upper part of the furnace wall, there is an effect that the adhesion of slag to the inner surface of the furnace wall is suppressed.
【００２８】請求項４に記載した発明によれば、微粉状
燃料を十分に燃焼させつつ、火炉壁上部の温度を低下さ
せることができ、火炉の耐熱設計上有利になってコスト
ダウンを図ることができ、また、火炉壁の変形を抑制す
ることができるという優れた効果が奏される。また、火
炉の上部において火炉壁に吸熱される熱量が減少するた
め、排ガス温度を高めることができ、対流伝熱部での吸
熱量が増大し、蒸気温度を高めることができるという副
次的効果もある。さらに、火炎温度の低下によりＮＯｘ
の発生を抑制することができるという効果もある。According to the invention described in claim 4, it is possible to lower the temperature of the upper part of the furnace wall while sufficiently combusting the pulverized fuel, which is advantageous in the heat resistant design of the furnace and the cost can be reduced. The excellent effect that the deformation of the furnace wall can be suppressed is achieved. In addition, since the amount of heat absorbed by the furnace wall in the upper part of the furnace decreases, the temperature of exhaust gas can be increased, the amount of heat absorbed in the convection heat transfer section can be increased, and the secondary temperature effect can be increased. There is also. Furthermore, due to the decrease in flame temperature
There is also an effect that the occurrence of can be suppressed.
【図１】 この発明に係る倒立型ボイラの第１の実施の
形態の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of an inverted boiler according to the present invention.
【図２】 前記第１の実施の形態における倒立型ボイラ
の火炉壁の一部を断面にして示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a cross section of a part of a furnace wall of the inverted boiler according to the first embodiment.
【図３】 前記第１の実施の形態における倒立型ボイラ
の火炉の横断面図である。FIG. 3 is a transverse cross-sectional view of the furnace of the inverted boiler according to the first embodiment.
【図４】 この発明に係る倒立型ボイラの第２の実施の
形態の概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a second embodiment of an inverted boiler according to the present invention.
【図５】 前記第２の実施の形態における倒立型ボイラ
の火炉の横断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the furnace of the inverted boiler according to the second embodiment.
【図６】 この発明に係る倒立型ボイラの第３の実施の
形態の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a third embodiment of an inverted boiler according to the present invention.
１ 倒立型ボイラ ２ 火炉 ２ａ ガス出口 ３ 煙道 ４ 燃焼装置 ５，５０ 排ガスノズル ６ 火炉壁 １１ 過熱器（対流伝熱部） １２ 再熱器（対流伝熱部） １３ 節炭器（対流伝熱部） Ｆ 火炎 Ｇ 排ガス 1 Inverted boiler 2 furnace 2a gas outlet 3 flue 4 Combustion device 5,50 exhaust gas nozzle 6 furnace wall 11 Superheater (convection heat transfer section) 12 Reheater (convection heat transfer section) 13 Saver (convection heat transfer section) F flame G exhaust gas
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 一二 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K065 TA08 TC01 TD07 TG02 TH05 TH12 TJ02 TJ08 TL02 TL04 3K091 AA07 AA13 BB02 BB25 CC13 CC22 GA27 GA29 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Yuji Yamada 2-5-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Hishi Heavy Industries Ltd. F term (reference) 3K065 TA08 TC01 TD07 TG02 TH05 TH12 TJ02 TJ08 TL02 TL04 3K091 AA07 AA13 BB02 BB25 CC13 CC22 GA27 GA29
Claims (4)
火炉の下部に設けられたガス出口に煙道が連結され、前
記煙道に対流伝熱部が設けられた倒立型ボイラにおい
て、 前記燃焼装置より上部における前記火炉に、前記煙道か
ら排出される排ガスの一部を前記火炉内の火炎に対して
斜め下向きに衝突させるように吹き出す排ガスノズルが
設けられたことを特徴とする倒立型ボイラ。1. An inverted boiler in which a combustion device is provided in an upper portion of a furnace, a flue is connected to a gas outlet provided in a lower portion of the furnace, and a convection heat transfer section is provided in the flue, An inverted exhaust gas nozzle that blows out a part of the exhaust gas discharged from the flue so as to collide obliquely downward with the flame in the furnace in the furnace above the combustion device. boiler.
スの吹き出し角度は、水平に対して２０〜４５゜下向き
であることを特徴とする請求項１に記載の倒立型ボイ
ラ。2. The inverted boiler according to claim 1, wherein the exhaust gas blown out from the exhaust gas nozzle has a blowing angle of 20 to 45 ° downward with respect to the horizontal.
火炉の下部に設けられたガス出口に煙道が連結され、前
記煙道に対流伝熱部が設けられた倒立型ボイラにおい
て、 前記火炉に、前記煙道から排出される排ガスの一部を前
記燃焼装置が設けられている周辺域の火炉壁内面に沿う
ように吹き出す排ガスノズルが設けられたことを特徴と
する倒立型ボイラ。3. An inverted boiler in which a combustion device is provided in an upper part of a furnace, a flue is connected to a gas outlet provided in a lower part of the furnace, and a convection heat transfer section is provided in the flue, An upside-down boiler, wherein a furnace is provided with an exhaust gas nozzle that blows out a part of the exhaust gas discharged from the flue along the inner surface of the furnace wall in the peripheral area where the combustion device is provided.
出して燃焼させる燃焼装置が前記火炉の上部に設けら
れ、前記火炉の下部に設けられたガス出口に煙道が連結
され、前記煙道に対流伝熱部が設けられた倒立型ボイラ
において、前記燃焼装置は、前記燃焼用空気に前記煙道
から排出される排ガスの一部を混合して吹き出すことを
特徴とする倒立型ボイラ。4. A combustor for blowing pulverized fuel and combustion air into a furnace for combustion is provided in the upper part of the furnace, and a flue is connected to a gas outlet provided in the lower part of the furnace to form the smoke. An inverted boiler in which a convection heat transfer section is provided in a passage, wherein the combustion device mixes a part of exhaust gas discharged from the flue with the combustion air and blows it out.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002120839A JP2003314805A (en) | 2002-04-23 | 2002-04-23 | Inverted boiler |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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| JP (1) | JP2003314805A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1990574A2 (en) | 2007-05-09 | 2008-11-12 | Hitachi, Ltd. | Coal boiler and corresponding combustion method |
-
2002
- 2002-04-23 JP JP2002120839A patent/JP2003314805A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
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| EP1990574A2 (en) | 2007-05-09 | 2008-11-12 | Hitachi, Ltd. | Coal boiler and corresponding combustion method |
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