JP2005265299A - Boiler device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微粉炭、汚泥、バイオマス燃料等の固体燃料を燃焼させて高温の水蒸気を得ることができるボイラ装置に関し、低質燃料を含む様々の燃料を燃焼させるとともに低負荷時を含めた排気ガス中のNOxの低減が可能で、排気ガス中の粉塵による閉塞が少なく経済性に優れたボイラ装置に関する。 The present invention relates to a boiler device capable of obtaining high-temperature steam by burning solid fuel such as pulverized coal, sludge, biomass fuel, etc., and exhaust gas including low-quality fuel and various fuels including low-load fuel The present invention relates to a boiler apparatus that is capable of reducing NOx in the interior and that is less likely to be clogged with dust in exhaust gas and that is excellent in economic efficiency.
従来より、火力発電所においては、微粉炭を燃料とするボイラが知られているが、そのような微粉炭燃焼ボイラの問題点として、(1)フューエルNOを中心とするNOxの発生量が多く、(2)揮発性の低い炭種の着火性が悪く安定燃焼が困難なこと、があげられ、さらにコストダウンの観点からボイラの一層の小型化が望まれていた。
従来技術においては、着火性の確保とフューエルNOの減少手段として、着火点近傍の微粉炭濃度を調整して着火性を確保するとともに、燃焼用空気量を調節して着火点近傍を還元性雰囲気にし、フューエルNの酸化を抑止してフューエルNOの発生を抑止することが行われている。しかし、上記のような従来技術によっては、着火性の改善に限界があるため還元性雰囲気の形成によるNOx発生の抑制にも限度があり、結局、大型の脱硝装置によるNOx処理を施さざるを得ないという問題があった。
Conventionally, in thermal power plants, boilers using pulverized coal as fuel have been known, but as problems of such pulverized coal combustion boilers, (1) a large amount of NOx generated centering on fuel NO is large. (2) The low volatile coal type has poor ignitability and is difficult to stably burn, and further downsizing of the boiler has been desired from the viewpoint of cost reduction.
In the prior art, as means for ensuring ignitability and reducing fuel NO, the pulverized coal concentration in the vicinity of the ignition point is adjusted to ensure ignitability, and the amount of combustion air is adjusted to make the vicinity of the ignition point a reducing atmosphere. It has been practiced to suppress the generation of fuel NO by suppressing the oxidation of the fuel N. However, depending on the conventional technology as described above, there is a limit to the improvement of ignitability, so there is a limit to the suppression of NOx generation by the formation of a reducing atmosphere, and in the end, NOx treatment with a large denitration apparatus must be performed. There was no problem.
近年においては、高温空気燃焼技術を微粉炭燃焼に適用して、着火性の向上の向上を図る発明が行われている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、特許文献1に提案された高温空気燃焼技術を実際のボイラへ適用するためには、以下のような種々の課題がある。
(1)揮発性の低い炭種も含めた種々の炭種を燃料として、低負荷から高負荷まで広い作動範囲で低NOx、安定燃焼が可能であること。
(2)また、低負荷時の効率向上、特に所内率を低下させるとともに蒸気条件を向上(高温水蒸気量の確保)させること。
(3)装置のコンパクト化によるコストダウンができること。
(4)従来の微粉炭燃焼ボイラを高温燃焼技術ボイラへ改造する場合も想定されるので該改造工事が極力小規模なものとできること。
(5)可動部の故障や燃焼排気ガス中の粉塵による閉塞等を原因として運転が阻害されることなく長期間の連続運転ができること。
(6)汚泥やバイオマス等の低質燃料にも適用可能で、安定燃焼ができること。
By the way, in order to apply the high-temperature air combustion technique proposed in Patent Document 1 to an actual boiler, there are various problems as follows.
(1) Low NOx and stable combustion are possible over a wide operating range from low loads to high loads using various types of coal including low-volatility coal types as fuel.
(2) Also, improve the efficiency at low loads, especially reduce the internal ratio and improve the steam conditions (ensure the amount of high-temperature steam).
(3) The cost can be reduced by downsizing the apparatus.
(4) Since it is assumed that the conventional pulverized coal combustion boiler is modified to a high temperature combustion technology boiler, the modification work can be made as small as possible.
(5) A continuous operation for a long period of time can be performed without being hindered due to a failure of the movable part or a blockage caused by dust in the combustion exhaust gas.
(6) Applicable to low-quality fuels such as sludge and biomass, and capable of stable combustion.
以下、上記について詳細に説明する。
微粉炭は、ボイラ内で加熱されガス化して燃焼するが、かかるガスの発生のしやすさ(揮発性)は炭種により異なり、例えば、炭化度が進み煙の少ない無煙炭の揮発性は低く着火性が極端に悪い。無煙炭を含む種々の炭種を燃料として、低負荷から定格運転までの広い作動範囲で安定して燃焼させることは殆ど不可能である。
The above will be described in detail below.
Pulverized coal is heated and gasified in a boiler and combusted, but the ease (volatility) of such gas generation varies depending on the type of coal. For example, anthracite coal with a high degree of carbonization and low smoke has low volatility. Sexually bad. It is almost impossible to stably burn various coal types including anthracite coal in a wide operating range from low load to rated operation.
前述のように微粉炭燃焼において発生するNOxは、いわゆるフュ−エルNOが多く、サーマルNOxに対して有効な排ガス再循環法等の対策によっても火炉からのフュ−エルNO発生を減少させる事が困難であるので、重油等を燃料とする場合に比較すれば大型の脱硝装置によりこれを除去せざるをえない。
さらに、低負荷での運転時においては、微粉炭の燃焼が不安定になるため、定格出力運転時に比較すれば、同じ量の微粉炭を安定に燃焼させるために必要な空気量が増加し、供給空気量の増加によりバーナ近傍の雰囲気が酸化性雰囲気になり、結果として発生NOx量の増加を招いてしまう。加えて、この空気量の増加により、該空気を送風するための排風器動力が増加し(所内率増加)、該空気(燃焼排気ガスの一部)に保持されたまま大気中へ放出されて無駄になる熱量も増加し、高温水蒸気を効率的に確保することができず、ボイラ効率の低下を招く。このため、低負荷運転時においては、ボイラ装置の総合的なエネルギー効率が低下することになる。
As described above, NOx generated in pulverized coal combustion is so-called fuel NO, and it is possible to reduce the generation of fuel NO from the furnace even by measures such as an exhaust gas recirculation method effective for thermal NOx. Since it is difficult, compared with the case where heavy oil or the like is used as fuel, this must be removed by a large denitration apparatus.
Furthermore, since the combustion of pulverized coal becomes unstable during operation at a low load, the amount of air required to stably burn the same amount of pulverized coal increases compared to during rated output operation, Due to the increase in the amount of supplied air, the atmosphere in the vicinity of the burner becomes an oxidizing atmosphere, resulting in an increase in the amount of generated NOx. In addition, the increase in the amount of air increases the power of the exhaust fan that blows the air (internal ratio increases), and the air is released into the atmosphere while being held in the air (a part of the combustion exhaust gas). The amount of heat that is wasted increases, and high-temperature steam cannot be secured efficiently, resulting in a decrease in boiler efficiency. For this reason, the total energy efficiency of a boiler apparatus falls at the time of low load driving | operation.
さらに特許文献1の発明をそのままボイラ装置に適用した場合には、燃焼用空気を高温まで加熱するための大型の装置が必要でありコスト高になり易く、特に、従来型のボイラ装置を改造して着火性を向上させる場合には、燃焼用空気加熱のための大型装置を設置するとともにそのための火炉まわりの配管工事等大規模な改造が必要となることから適切とはいえなかった。 Further, when the invention of Patent Document 1 is applied to a boiler apparatus as it is, a large apparatus for heating the combustion air to a high temperature is required, which tends to increase the cost. In particular, the conventional boiler apparatus is modified. In order to improve ignitability, a large-scale device for heating the combustion air was installed and a large-scale modification such as piping work around the furnace was necessary.
高温空気燃焼技術をボイラ設備に適用する場合には、高温燃焼用酸化ガスを生成する手段として、一般には、熱交換器が使用されており、燃焼排気ガス温度が〜900℃という高温であることから、セラミックの蓄熱材を使用する交番型又は回転式の蓄熱式熱交換器が好適とされている。しかし交番型の場合には4方切換弁、回転式の場合には高熱に晒される回転蓄熱体自体という可動部をそれぞれ有するので、係る可動部が故障し、連続運転を阻害する可能性がある。また、燃焼排気ガス中には多量の粉塵が含まれており、該粉塵が熱交換器を閉塞させて連続運転を阻害する場合もあり、その対策として燃焼排気ガス中の粉塵を除去するサイクロンや、一旦付着した粉塵を、圧縮空気や蒸気を吹き付けることにより除去するスートブロー等の粉塵除去手段を付加する場合もあった。 When high-temperature air combustion technology is applied to boiler equipment, a heat exchanger is generally used as a means for generating oxidizing gas for high-temperature combustion, and the combustion exhaust gas temperature is as high as ˜900 ° C. Therefore, an alternating or rotary heat storage heat exchanger using a ceramic heat storage material is suitable. However, in the case of an alternating type, there is a movable part called a four-way switching valve, and in the case of a rotary type, a rotary heat accumulator itself that is exposed to high heat. Therefore, there is a possibility that the movable part breaks down and hinders continuous operation. . In addition, a large amount of dust is contained in the combustion exhaust gas, and the dust may block the heat exchanger and hinder continuous operation. As a countermeasure, a cyclone that removes dust in the combustion exhaust gas or In some cases, a dust removing means such as a soot blower that removes dust once adhered by blowing compressed air or steam is added.
また、環境保全の観点から、加熱により燃焼性のガスを発生する汚泥やバイオマス燃料もボイラ装置において燃焼させることが望ましいが、これらも含有水分量が多く着火性が悪いため、既存のボイラで燃焼させることは困難である。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、炭種の異なる種々の微粉炭や、汚泥、バイオマス燃料等の低質燃料を使用することができ、低負荷運転状態を含む広い作動範囲に亘ってNOxの発生量が少なく、安定燃焼が可能であり、総合的なエネルギー効率に優れ、容易に連続運転が可能であって、コストも安いボイラ装置を提供することにある。
In addition, from the viewpoint of environmental conservation, it is desirable to also burn sludge and biomass fuel that generate combustible gas by heating in the boiler device, but these also have high moisture content and poor ignitability, so they are burned in existing boilers. It is difficult to make it.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to be able to use various pulverized coals with different coal types, sludge, biomass fuel, and other low-quality fuels, and to achieve a low-load operation state. To provide a boiler apparatus that generates a small amount of NOx over a wide operating range, includes stable combustion, is excellent in overall energy efficiency, can be easily continuously operated, and is low in cost. .
上記の課題を解決するため、請求項1の発明によっては、下部の燃焼領域に固体燃料を噴出させて燃焼させる火炉と、前記火炉から燃焼排気ガスの一部を抽気して燃焼用空気と混合し、前記固体燃料の着火温度以上の温度の高温燃焼用酸化ガスを生成する高温燃焼用酸化ガス生成手段と、前記固体燃料を前記燃焼領域に噴出させて火炎を形成させる燃料ノズルと、前記火炎近傍の燃焼領域に還元雰囲気を形成させるように前記高温燃焼用酸化ガスを前記燃焼領域に噴出させる高温燃焼用酸化ガス供給手段とを備えることを特徴とするボイラ装置が提供される。 In order to solve the above problems, according to the invention of claim 1, a furnace for injecting solid fuel into a lower combustion region and burning it, and extracting a part of combustion exhaust gas from the furnace and mixing it with combustion air A high-temperature combustion oxidizing gas generating means for generating a high-temperature combustion oxidizing gas having a temperature equal to or higher than the ignition temperature of the solid fuel, a fuel nozzle for injecting the solid fuel into the combustion region to form a flame, and the flame A boiler device is provided, comprising: a high-temperature combustion oxidizing gas supply means for injecting the high-temperature combustion oxidizing gas into the combustion region so as to form a reducing atmosphere in a nearby combustion region.
なお、ここで「固体燃料」としては、様々の炭種の微粉炭や、木材チップ等のバイオマス燃料等、固体状のものの他、汚泥などスラリー状の燃料を含む。
また、「燃焼用空気」とは、燃焼排気ガスを含まない、大気中から取り込む空気のことをいい、その意味において「燃焼用新気」と同義である。
該ボイラ装置は、前記燃焼用空気を前記高温燃焼用酸化ガスより低い温度に予熱して燃焼用二次空気を生成する空気予熱手段と、前記燃焼用二次空気を前記燃焼領域に噴出させる二次空気供給手段とを更に備えることとしてもよい(請求項2)。
Here, the “solid fuel” includes solid fuel such as pulverized coal of various coal types, biomass fuel such as wood chips, and slurry fuel such as sludge.
“Combustion air” refers to air that does not contain combustion exhaust gas and is taken in from the atmosphere, and in that sense, is synonymous with “combustion air”.
The boiler device includes: air preheating means for preheating the combustion air to a temperature lower than that of the high temperature combustion oxidizing gas to generate combustion secondary air; and the second air for injecting the combustion secondary air into the combustion region. It is good also as providing a secondary air supply means (Claim 2).
前記高温燃焼用酸化ガス生成手段は、前記燃焼用空気を作動流体として使用するエアエジェクタであってもよく(請求項3)、前記火炉から抽気した高温の燃焼排気ガスを加圧して吐出する排風器を備えてもよい(請求項4)。さらに、前記高温燃焼用酸化ガス生成手段は、前記燃焼排気ガスを加圧して吐出する前記排風器と、燃焼用空気の流量を調節する流量調節弁と、該排風器から吐出された該燃焼排気ガスと該流量調節弁により流量調節された燃焼用空気とを混合する混合手段とを備えていてもよく(請求項5)、或いは、燃焼用空気の流量を調節する流量調節弁と、該流量調節弁により流量調節された燃焼用空気と前記燃焼排気ガスとを、混合して高温燃焼用酸化ガスを生成する混合手段と、混合手段からの高温燃焼用酸化ガスを吸込んで加圧吐出し、前記高温酸化ガス供給手段に、高温燃焼用酸化ガスとして供給することのできる排風器とを備えていてもよい(請求項6)。
前記高温燃焼用酸化ガス生成手段は、前記燃焼排気ガスを加圧して吐出する前記排風器と、内部を流れる燃焼用空気の流量調節のできる流量調節弁と、該排風器から吐出された該燃焼排気ガスと該流量調節弁により流量調節された燃焼用空気とを混合して、前記高温酸化ガス供給手段に高温燃焼用酸化ガスとして供給する混合手段とを備えることとしてもよく(請求項5)、内部を流れる燃焼用空気の流量調節のできる流量調節弁と、該流量調節弁により流量調節された燃焼用空気と前記燃焼排気ガスとを、同時に、混合させつつ吸込んで加圧吐出し、前記高温酸化ガス供給手段に、高温燃焼用酸化ガスとして供給することのできる排風器とを備えてもよい(請求項6)。
The high-temperature combustion oxidizing gas generating means may be an air ejector that uses the combustion air as a working fluid (Claim 3), and exhaust gas that pressurizes and discharges high-temperature combustion exhaust gas extracted from the furnace. An air blower may be provided (claim 4). Further, the high-temperature combustion oxidizing gas generating means includes the exhaust fan that pressurizes and discharges the combustion exhaust gas, a flow rate adjustment valve that adjusts the flow rate of combustion air, and the exhaust gas discharged from the exhaust fan. Mixing means for mixing combustion exhaust gas and combustion air whose flow rate is adjusted by the flow rate adjustment valve may be provided (Claim 5), or a flow rate adjustment valve for adjusting the flow rate of combustion air; Combustion air whose flow rate is adjusted by the flow rate control valve and the combustion exhaust gas are mixed to generate high-temperature combustion oxidizing gas, and high-temperature combustion oxidizing gas from the mixing unit is sucked and pressurized and discharged. In addition, the high-temperature oxidizing gas supply means may be provided with an exhaust fan that can be supplied as an oxidizing gas for high-temperature combustion (claim 6).
The high-temperature combustion oxidizing gas generation means is discharged from the exhaust fan that pressurizes and discharges the combustion exhaust gas, a flow rate control valve that can adjust the flow rate of combustion air flowing inside, and the exhaust fan. The combustion exhaust gas may be mixed with combustion air whose flow rate is adjusted by the flow rate control valve, and may be provided with mixing means for supplying the high temperature oxidizing gas supply means as high temperature combustion oxidizing gas. 5) A flow rate adjustment valve capable of adjusting the flow rate of combustion air flowing inside, and the combustion air and the combustion exhaust gas adjusted in flow rate by the flow rate adjustment valve are simultaneously sucked in and pressurized and discharged. The high-temperature oxidant gas supply means may include an exhaust fan that can be supplied as an oxidant gas for high-temperature combustion (claim 6).
前記燃料ノズルおよび前記高温酸化ガス供給手段を、該燃料ノズルの燃料噴出位置と該高温酸化ガス供給手段のガス噴出位置とを互いに離間させて配置してもよく(請求項7)、該燃料ノズルの燃料噴出中心と該高温酸化ガス供給手段のガス噴出中心とを互いに同軸に配置してもよい(請求項8)。
前記二次空気供給手段の空気噴出位置を燃料ノズルの燃料噴出位置に対し、前記高温酸化ガス供給手段のガス噴出位置より遠くに離間させて配置しても良く(請求項9)、前記燃料ノズル、前記高温酸化ガス供給手段および前記二次空気供給手段を、該燃料ノズルの燃料噴出中心と、該高温酸化ガス供給手段のガス噴出中心及び該二次空気供給手段の空気噴出中心とを互いに同軸に、燃料ノズルの外側に、高温酸化ガス供給手段、二次空気供給手段の順に、環状に配置してもよい(請求項10)。
The fuel nozzle and the high temperature oxidizing gas supply means may be arranged such that the fuel ejection position of the fuel nozzle and the gas ejection position of the high temperature oxidizing gas supply means are separated from each other (Claim 7). The fuel ejection center and the gas ejection center of the high-temperature oxidizing gas supply means may be arranged coaxially with each other (claim 8).
The air ejection position of the secondary air supply means may be arranged farther away from the fuel ejection position of the fuel nozzle than the gas ejection position of the high-temperature oxidizing gas supply means (Claim 9). The high-temperature oxidizing gas supply means and the secondary air supply means are configured such that the fuel ejection center of the fuel nozzle, the gas ejection center of the high-temperature oxidation gas supply means, and the air ejection center of the secondary air supply means are coaxial with each other. In addition, the high-temperature oxidizing gas supply means and the secondary air supply means may be arranged in an annular shape outside the fuel nozzle (claim 10).
前記高温酸化ガス供給手段の配設位置より後流の前記燃焼領域に、前記高温燃焼用酸化ガスの一部を噴出させる後段高温酸化ガス供給手段を備えてもよく(請求項11)、該燃焼領域に、前記二次空気供給手段からの前記燃焼用二次空気を噴出させてもよい(請求項12)。
前記高温酸化ガス供給手段の配設位置より後流の前記燃焼領域に前記固体燃料の一部を噴出させ、前記二次空気供給手段からの前記燃焼用二次空気と混合して燃焼させる後段燃料ノズルと、該後段燃料ノズルの配設位置より後流の前記燃焼領域に前記燃焼用二次空気を噴出させる後段二次空気供給手段の空気噴出口とを備えてもよい(請求項13)。
A post-stage high-temperature oxidant gas supply unit that ejects a part of the oxidant gas for high-temperature combustion may be provided in the combustion region downstream from the position where the high-temperature oxidant gas supply unit is disposed. The secondary air for combustion from the secondary air supply means may be jetted into a region (claim 12).
A post-stage fuel in which a part of the solid fuel is ejected to the combustion region downstream from the position where the high-temperature oxidizing gas supply means is disposed, and is mixed with the secondary air for combustion from the secondary air supply means and burned You may provide a nozzle and the air jet outlet of the back | latter stage secondary air supply means to which the said combustion secondary air is jetted in the said combustion area | region downstream from the arrangement position of this back | latter stage fuel nozzle.
互いに対向する前記火炉の各壁面に、前記燃料ノズルと前記二次空気供給手段の空気噴出ノズル及び前記高温酸化ガス供給手段のガス噴出ノズルとをそれぞれ対向して配置してもよく(請求項14)、或いは、前記火炉内の水平な仮想円の接線方向に、前記燃料及び燃焼用空気をそれぞれ噴出させ、前記火炉内に旋回流を発生させつつ前記固体燃料を燃焼させるように配置してもよい(請求項15)。 The fuel nozzle, the air jet nozzle of the secondary air supply means, and the gas jet nozzle of the high-temperature oxidizing gas supply means may be arranged to face each other on the wall surfaces of the furnace facing each other. Alternatively, the fuel and combustion air may be ejected in the tangential direction of a horizontal virtual circle in the furnace, and the solid fuel may be burned while generating a swirling flow in the furnace. Good (claim 15).
前記空気予熱手段は、前記火炉からの排気ガスにより燃焼用空気を予熱することとしても良い(請求項16)。
本発明のボイラ装置においては、汚泥や木材チップ等のバイオマス燃料等様々の固体燃料が使用できるが、固体燃料として、微粉炭を選択した場合には、前記高温燃焼用酸化ガスを、800℃以上に加熱することが望ましい(請求項17)。
The air preheating means may preheat combustion air with exhaust gas from the furnace (claim 16).
In the boiler apparatus of the present invention, various solid fuels such as biomass fuel such as sludge and wood chips can be used. However, when pulverized coal is selected as the solid fuel, the oxidizing gas for high-temperature combustion is 800 ° C. or higher. It is desirable to heat to (Claim 17).
前記火炉からの排気ガスを搬送ガスとし、該搬送ガスにより前記固体燃料を前記燃料ノズルに搬送することとしてもよく(請求項18)、それに加えて、石炭を微粉炭に粉砕するミル装置を備え、前記火炉からの排気ガスを雰囲気ガスとし、該排気ガスをミル装置に供給して微粉炭を製造するととしてもよく(請求項19)、前記火炉からの排気ガス中の灰儘を除去する粉塵除去手段をさらに備えることが好ましい(請求項20)。 The exhaust gas from the furnace may be used as a carrier gas, and the solid fuel may be transported to the fuel nozzle by the carrier gas (Claim 18). In addition, a mill device that pulverizes coal into pulverized coal is provided. The exhaust gas from the furnace may be an atmospheric gas, and the exhaust gas may be supplied to a mill device to produce pulverized coal (Claim 19). Dust for removing ash in the exhaust gas from the furnace It is preferable to further comprise a removing means (claim 20).
請求項21の発明は、下部の燃焼領域に固体燃料を噴出させて燃焼させる火炉と、前記固体燃料を前記燃焼領域に噴出させて火炎を形成させる燃料ノズルと、前記火炉から前記固体燃料の着火温度以上の温度の燃焼排気ガスの一部を抽気し、高温燃焼用酸化ガスとして、前記火炎近傍の燃焼領域に還元雰囲気を形成させるように前記燃焼領域に噴出させる高温燃焼用酸化ガス抽気供給手段と、燃焼用空気を前記高温燃焼用酸化ガスより低い温度に予熱して燃焼用二次空気を生成する空気予熱手段と、前記燃焼用二次空気を前記火炎後流の前記燃焼領域に噴出させる二次空気供給手段とを備えることを特徴とする。
The invention according to
請求項1の発明の特徴は、高温の燃焼排気ガスを直接燃焼用空気と混合させることにより、燃料の着火温度以上(種々の微粉炭を考慮すると800℃以上)の高温燃焼用酸化ガスを、低負荷から高負荷の広い作動範囲(好ましくは全範囲)にわたり確保し、火炉内の燃焼領域に噴出させて高温空気燃焼を生ぜしめることにある。
すなわち、火炉内の燃焼領域において燃料ノズルから噴出させた微粉炭を燃焼させて火炎を形成させるとともに、高温燃焼用酸化ガス生成手段によって、火炉から一部抽気された燃焼排気ガスと燃焼用空気とが混合され、着火温度以上の温度の高温燃焼用酸化ガスを生成される。該高温燃焼用酸化ガスが高温酸化ガス供給手段により火炎近傍の燃焼領域に還元性雰囲気を形成させるように噴出され、着火点近傍における燃焼を高温且つ還元雰囲気内における高温空気燃焼とするのである。
The feature of the invention of claim 1 is that the high temperature combustion exhaust gas is directly mixed with the combustion air so that the high temperature combustion oxidizing gas above the ignition temperature of the fuel (800 ° C. or higher considering various pulverized coals) The purpose is to secure a wide operating range (preferably the entire range) from a low load to a high load, and to inject into the combustion region in the furnace to cause high-temperature air combustion.
That is, the pulverized coal ejected from the fuel nozzle is burned in the combustion region in the furnace to form a flame, and the combustion exhaust gas and combustion air partially extracted from the furnace by the high-temperature combustion oxidizing gas generating means Are mixed, and high-temperature combustion oxidizing gas having a temperature equal to or higher than the ignition temperature is generated. The high-temperature combustion oxidizing gas is ejected by the high-temperature oxidizing gas supply means so as to form a reducing atmosphere in the combustion region near the flame, and the combustion in the vicinity of the ignition point is changed to high-temperature and high-temperature air combustion in the reducing atmosphere.
このような構成の本発明による効果には、(1)高温空気燃焼による効果と(2)燃焼排気ガスと燃焼用空気とを混合して高温燃焼用酸化ガスを生成することによる効果、との2つの効果があるが、まず、高温空気燃焼の効果について説明する。
まず、本発明のボイラ装置における燃焼により生成される火炎の近傍には、高温雰囲気が形成され、燃料ノズルから噴出される燃料(例えば微粉炭)が、高温に晒されて、熱分解(揮発)による燃焼性ガスが早期に発生する。このとき、雰囲気が高温であることから、燃料が低揮発性のものであっても揮発が促進され着火性が向上して安定な燃焼ができる。このため、低負荷運転時を含めて消炎することがない。
The effects of the present invention having such a configuration include (1) the effect of high-temperature air combustion, and (2) the effect of mixing combustion exhaust gas and combustion air to generate oxidation gas for high-temperature combustion. First, the effect of high-temperature air combustion will be described.
First, in the vicinity of a flame generated by combustion in the boiler apparatus of the present invention, a high-temperature atmosphere is formed, and fuel (for example, pulverized coal) ejected from a fuel nozzle is exposed to high temperature to be thermally decomposed (volatile). Combustible gas is generated early. At this time, since the atmosphere is high temperature, even if the fuel is low volatile, volatilization is promoted and ignitability is improved and stable combustion can be performed. For this reason, it does not extinguish including the time of low load operation.
また、着火性が向上しているため、高温燃焼用酸化ガスの供給量を適宜に調節して、消炎することなく火炎近傍の雰囲気を常に高温の還元性雰囲気に保持したまま、低負荷運転から高負荷運転までの広い作動領域で上記安定燃焼が可能である。このような還元性雰囲気内燃焼の効果として、燃料中に含まれる窒素成分の早期酸化によるフューエルNOxの発生が抑止されるのでボイラ装置から排出されるNOx発生量を低減することができる。従って脱消装置や排風器動力に消耗されるエネルギーを減少させることができエネルギー効率が向上する。 In addition, since the ignitability is improved, the supply amount of the oxidizing gas for high-temperature combustion is appropriately adjusted so that the atmosphere in the vicinity of the flame is always kept in a high-temperature reducing atmosphere without extinguishing the flame. The above stable combustion is possible in a wide operating range up to high load operation. As the effect of such reducing atmosphere combustion, the generation of fuel NOx due to the early oxidation of the nitrogen component contained in the fuel is suppressed, so the amount of NOx generated from the boiler device can be reduced. Therefore, the energy consumed by the de-extinguishing device and the exhaust fan power can be reduced, and the energy efficiency is improved.
これらに加えて、高温燃焼用酸化ガスによる加熱効果により、多量の水分を含む汚泥やバイオマス燃料も火炉内において瞬時に乾燥・揮発させ、燃焼させることが可能である。
次に、高温の燃焼排気ガスを直接燃焼用空気と混合させることによる効果を以下に説明する。
第1に、燃焼排気ガスの一部が火炉内に戻されて高温かつ還元性雰囲気の火炎に晒されるため、燃焼排気ガスに含まれているNOxが還元され、全体として、NOx低減効果が更に促進される。
In addition to these, sludge and biomass fuel containing a large amount of moisture can be instantly dried, volatilized and burned in the furnace due to the heating effect of the oxidizing gas for high-temperature combustion.
Next, the effect obtained by mixing the high-temperature combustion exhaust gas directly with the combustion air will be described below.
First, since a part of the combustion exhaust gas is returned to the furnace and exposed to a high-temperature, reducing atmosphere flame, NOx contained in the combustion exhaust gas is reduced, and the NOx reduction effect is further improved as a whole. Promoted.
第2には、燃焼排気ガスの空気との混合により生成される高温燃焼用酸化ガス中の酸素濃度は、空気の酸素濃度より低いので、それだけ還元性雰囲気を達成しやすく、NOx低減に一層の効果がある。
第3の効果として、熱交換手段が不要であるため、故障の原因となる可能性の高い可動部(例えば、交番型蓄熱式熱交換器の4方弁)、とりわけ高温の可動部(例えば、回転型蓄熱式熱交換器の回転蓄熱体)がなく、その分、故障の発生が少なく容易に連続運転ができる。
Second, since the oxygen concentration in the high-temperature combustion oxidizing gas generated by mixing the combustion exhaust gas with air is lower than the oxygen concentration in the air, it is easier to achieve a reducing atmosphere and further reduce NOx. effective.
As a third effect, since no heat exchanging means is required, a movable part that is likely to cause a failure (for example, a four-way valve of an alternating heat storage type heat exchanger), particularly a high-temperature movable part (for example, There is no rotary heat storage body of the rotary heat storage type heat exchanger), and accordingly, continuous operation can be easily performed with less occurrence of failure.
さらに熱交換手段ではなく、単なる混合のみで高温の燃焼用空気を製造するため、熱交換器における多数の細い配管や、或いは、ハニカム構造の蓄熱体等、粉塵による閉塞を生じやすい狭隘部が少なく、構造上、粉塵による閉塞の発生が少なく、容易に連続運転ができる。
その結果、サイクロン等燃焼排気ガスからの粉塵除去装置や、一旦付着した粉塵を除去する設備が不要になる。
Furthermore, since high-temperature combustion air is produced by simple mixing rather than heat exchange means, there are few narrow parts that tend to be clogged with dust, such as a large number of thin pipes in a heat exchanger or a heat storage body with a honeycomb structure. In terms of structure, there is little occurrence of blockage due to dust, and continuous operation can be easily performed.
As a result, a device for removing dust from combustion exhaust gas such as a cyclone and equipment for removing dust once attached are not required.
なお、このように燃焼用空気を高温の燃焼排気ガスと混合させることのみにより着火温度以上の高温燃焼用酸化ガスを生成してもよいが、燃焼用空気の全量又は一部を混合前に予熱してもよい。
請求項2の発明は、一部の燃焼用空気を、燃料の着火温度以上ではなく、例えば、300〜350℃程度まで予熱する空気予熱手段を設け、該予熱された燃焼用空気(燃焼用二次空気)を二次空気供給手段により火炎の後方に供給するもので、その特徴は、必要最小量の高温燃焼用酸化ガスにより、高温かつ還元性の雰囲気下における着火性を確保し、高温燃焼用酸化ガス生成手段等にかかる設備等の小型化/最適化をはかることにある。その結果、本発明は以下の効果を奏する。
Note that the combustion air may be mixed with the high-temperature combustion exhaust gas in this way to generate the high-temperature combustion oxidizing gas at or above the ignition temperature. However, all or part of the combustion air is preheated before mixing. May be.
The invention according to claim 2 is provided with an air preheating means for preheating a part of the combustion air to not more than the ignition temperature of the fuel, for example, to about 300 to 350 ° C., and the preheated combustion air (two combustion airs). Secondary air) is supplied to the rear of the flame by the secondary air supply means. The feature is to ensure the ignitability in a high temperature and reducing atmosphere with the minimum amount of oxidizing gas for high temperature combustion and high temperature combustion. The purpose is to reduce the size / optimization of equipment and the like related to the oxidizing gas generating means. As a result, the present invention has the following effects.
前述のように、火炎の燃焼領域には、高温の還元性雰囲気が形成され、安定な低NOx燃焼が実現している。この高温還元性雰囲気下において、高温燃焼用酸化ガスのみにより燃焼を完結させるのではなく、上記着火性の向上による、言わば、安定な火種(前段燃焼)をつくり、後段に、二次燃焼用空気(固体燃料の着火温度以下)を供給して後段燃焼をさせ、燃焼を完結させる。この二次燃焼用空気の温度は高くはないが、既に燃焼前段において高温燃焼用酸化ガスによって燃焼反応が進んでおり、一部は未燃燃料として、又一部は、燃焼が完了していない活性種を含む中間反応種として、残部は既燃ガスとして後段燃焼領域に到達し、ただち燃焼用二次空気と反応することができる。従って、後段燃焼領域を含む燃焼火炎全体に亘って、高温の雰囲気が達成され、燃焼後段についても安定な燃焼が継続する。すなわち、前段燃焼に必要な最小量の高温燃焼用酸化ガスのみにより燃焼全体を安定な高温空気燃焼とすることができるので、燃焼全体にわたりNOx発生量を低減することができる。 As described above, a high temperature reducing atmosphere is formed in the flame combustion region, and stable low NOx combustion is realized. In this high-temperature reducing atmosphere, the combustion is not completed with only the high-temperature combustion oxidizing gas, but the above ignition quality is improved. In other words, a stable fire type (pre-stage combustion) is created, and the secondary combustion air is formed in the rear stage. (Solid fuel ignition temperature or less) is supplied to cause subsequent combustion to complete the combustion. Although the temperature of the secondary combustion air is not high, the combustion reaction has already progressed by the high-temperature combustion oxidizing gas in the pre-combustion stage, partly as unburned fuel, and part of the combustion is not completed As intermediate reaction species including active species, the remainder reaches the subsequent combustion region as burned gas, and can immediately react with the secondary air for combustion. Therefore, a high-temperature atmosphere is achieved over the entire combustion flame including the post-stage combustion region, and stable combustion continues even in the post-combustion stage. That is, the entire combustion can be made stable high-temperature air combustion only with the minimum amount of the oxidizing gas for high-temperature combustion necessary for the pre-stage combustion, so that the NOx generation amount can be reduced over the entire combustion.
第2に、低揮発性の炭種を燃料として使用した場合や、低負荷運転時においては、通常では、着火性の低下や炉内温度の低下による燃焼の不安定化を補うため燃焼用空気量の増加が必要となる。しかし本発明によっては、低揮発性の炭種を燃料として使用した場合、或いは低負荷運転時においては、それに応じて、燃焼用二次空気の供給割合を適宜低減させるとともに高温燃焼用酸化ガスの供給割合を適宜増加させて、容易に着火点近傍の雰囲気を着火温度以上に保持して安定燃焼を維持してすることができ、燃料と燃焼用二次空気及び高温燃焼用酸化ガスの合計(全燃焼用空気量)との比率(空気比)を、炭種や運転出力に関わらず一定に保持することができる。このため、全燃焼用空気量の増加に伴なう排風器動力の増加、排気ガス(燃焼に使用されなかった上記空気を含む)に同伴して大気中に散逸する熱量の増加をなくすることができる。すなわち、如何なる燃料を使用しても、或いは低負荷運転時においても総合的なエネルギー効率の低下を防止できる。 Secondly, when low volatile coal types are used as fuel or during low load operation, combustion air is usually used to compensate for combustion instability due to a decrease in ignitability and a decrease in furnace temperature. An increase in volume is required. However, according to the present invention, when a low-volatile coal type is used as a fuel or during low-load operation, the supply ratio of the combustion secondary air is appropriately reduced and the high-temperature combustion oxidizing gas is reduced accordingly. By appropriately increasing the supply ratio, the atmosphere near the ignition point can be easily maintained above the ignition temperature to maintain stable combustion, and the total of fuel, secondary air for combustion, and oxidizing gas for high-temperature combustion (total The ratio (air ratio) to the combustion air amount) can be kept constant regardless of the type of coal and the operation output. This eliminates the increase in exhaust fan power accompanying the increase in the total amount of combustion air, and the increase in the amount of heat dissipated in the atmosphere accompanying the exhaust gas (including the air not used for combustion). be able to. That is, it is possible to prevent a decrease in the overall energy efficiency even when any fuel is used or during a low load operation.
第3に、本発明においては、多量の燃焼用空気を高温にする必要がないので、そのための設備を小型化できる。この特徴は、特に、従来型ボイラの改造により高温燃焼用酸化ガスを供給する設備を付加して本発明を適用する場合において、既存の設備の多くをそのまま利用して改造の規模を小規模なものとできることから重要である。
請求項3の発明によれば、高温酸化ガス生成手段は、好ましくは、燃焼用空気を作動流体とするエアエジェクタを備えることとしたので、構造が単純で可動部もないため、故障が殆どありえないエアエジェクタにより、容易に火炉から高温の燃焼排気ガスの一部を抽気し、該エアエジェクタ内において、作動流体としても作用している燃焼用空気と混合して、高温燃焼用酸化ガスを生成することができる。
Thirdly, in the present invention, it is not necessary to set a large amount of combustion air at a high temperature, so that the equipment for that purpose can be miniaturized. This feature is particularly advantageous when the present invention is applied by adding equipment for supplying high temperature combustion oxidizing gas by remodeling a conventional boiler, and the scale of remodeling is reduced by utilizing most of the existing equipment as it is. It is important because it can be done.
According to the invention of claim 3, the high-temperature oxidizing gas generating means preferably includes an air ejector that uses combustion air as a working fluid. Therefore, since the structure is simple and there are no moving parts, there is almost no failure. A part of the high-temperature combustion exhaust gas is easily extracted from the furnace by the air ejector, and mixed with the combustion air that also acts as a working fluid in the air ejector to generate an oxidation gas for high-temperature combustion. be able to.
請求項4の発明によれば、高温酸化ガス生成手段は、好ましくは、火炉から抽気した高温の燃焼排気ガスを加圧して吐出し、高温酸化ガス供給手段に高温燃焼用酸化ガスとして供給することのできる排風器を備えることとしたので、該排風器により容易に火炉から高温の燃焼排気ガスの一部を抽気して、高温燃焼用酸化ガスとして供給することができる。
好ましくは、高温燃焼用酸化ガス生成手段は、燃焼排気ガスを加圧して吐出する排風器と、燃焼用空気の流量を調節する流量調節弁と、該排風器から吐出された該燃焼排気ガスと該流量調節弁により流量調節された燃焼用空気とを混合する混合手段を燃焼用空気燃焼用空気備えることとすると(請求項5)、排風器から吐出される燃焼排気ガスと、燃焼用空気とを、それらの混合割合を流量調節弁で調節しながら混合させて高温燃焼用酸化ガスを生成し高温酸化ガス供給手段に供給することが出来る。或いは、燃焼用空気の流量を調節する流量調節弁と、該流量調節弁により流量調節された燃焼用空気と前記燃焼排気ガスとを、混合して高温燃焼用酸化ガスを生成する混合手段と、混合手段からの高温燃焼用酸化ガスを吸込んで加圧吐出し、前記高温酸化ガス供給手段に、高温燃焼用酸化ガスとして供給することのできる排風器燃焼用空気を備えても同様の効果を奏することができる(請求項6)。
According to the invention of claim 4, the high-temperature oxidizing gas generating means preferably pressurizes and discharges the high-temperature combustion exhaust gas extracted from the furnace and supplies it to the high-temperature oxidizing gas supply means as high-temperature combustion oxidizing gas. Therefore, a part of the high-temperature combustion exhaust gas can be extracted easily from the furnace and supplied as the oxidizing gas for high-temperature combustion.
Preferably, the high-temperature combustion oxidant gas generating means includes an exhaust fan that pressurizes and discharges combustion exhaust gas, a flow rate control valve that adjusts a flow rate of combustion air, and the combustion exhaust discharged from the exhaust fan. If the mixing means for mixing the gas and the combustion air whose flow rate is adjusted by the flow rate control valve is provided with the combustion air combustion air (Claim 5), the combustion exhaust gas discharged from the exhaust fan, and the combustion The high-temperature combustion oxidizing gas can be generated by mixing the working air with the mixing ratio thereof with the flow rate control valve and supplied to the high-temperature oxidizing gas supply means. Alternatively, a flow rate adjusting valve that adjusts the flow rate of the combustion air, and a mixing means that mixes the combustion air flow-adjusted by the flow rate adjusting valve and the combustion exhaust gas to generate a high-temperature combustion oxidizing gas; The same effect can be obtained even if the high-temperature combustion oxidizing gas from the mixing means is sucked and pressurized and discharged, and the high-temperature oxidizing gas supply means is provided with exhaust air for combustion that can be supplied as high-temperature combustion oxidizing gas. (Claim 6).
燃料ノズルと高温酸化ガス供給手段のそれぞれの噴出口位置は、互いに離間させて配置させる(請求項7)、或いは互いの中心を同軸に配置する(請求項8)こともでき、前段燃焼領域に燃料の着火温度以上の高温燃焼用酸化ガスを供給するようにしたことにより、ボイラ設計上の自由度が向上し、配置スペースや燃料や高温酸化ガスを供給する機構との位置関係などを考慮して最適な配置が可能となる。 The nozzle positions of the fuel nozzle and the high-temperature oxidizing gas supply means can be arranged apart from each other (Claim 7), or can be arranged coaxially with each other (Claim 8). By supplying high-temperature combustion oxidizing gas that exceeds the ignition temperature of the fuel, the degree of freedom in boiler design is improved, and consideration is given to the positional relationship with the arrangement space and the mechanism for supplying fuel and high-temperature oxidizing gas. Optimal arrangement is possible.
また、上述のような後段燃焼領域への燃焼用二次空気の供給を、必要に応じて、より燃料ノズル側に近づけることもできるが、いずれにしても、請求項9の発明のように、二次空気供給手段の空気噴出位置を燃料ノズルの燃料噴出位置に対し、高温酸化ガス供給手段のガス噴出位置より遠くに離間させて配置したり、請求項10の発明のように、燃料ノズル、高温酸化ガス供給手段および二次空気供給手段を、該燃料ノズルの燃料噴出中心と、該高温酸化ガス供給手段のガス噴出中心および該二次空気供給手段の空気噴出中心とを互いに同軸に、燃料ノズルの外側に、高温酸化ガス供給手段、二次空気供給手段の順に、環状に配置することが必要であり、燃料ノズル先端の燃焼火炎には、まず、高温燃焼用酸化ガスが接触し、着火点近傍に前述の高温還元性雰囲気を形成するとともに、燃焼火炎の周囲から燃焼用二次空気が供給され、燃焼を完結させることができる。 Moreover, the supply of the secondary air for combustion to the post-stage combustion region as described above can be made closer to the fuel nozzle side as necessary, but in any case, as in the invention of claim 9, The air ejection position of the secondary air supply means is arranged farther away from the gas ejection position of the high temperature oxidizing gas supply means with respect to the fuel ejection position of the fuel nozzle, or the fuel nozzle, The high-temperature oxidizing gas supply means and the secondary air supply means are arranged such that the fuel ejection center of the fuel nozzle, the gas ejection center of the high-temperature oxidation gas supply means, and the air ejection center of the secondary air supply means are coaxial with each other. It is necessary to arrange the high-temperature oxidizing gas supply means and the secondary air supply means in an annular form outside the nozzle in this order. First, the high-temperature combustion oxidizing gas contacts the combustion flame at the tip of the fuel nozzle, and the ignition point Previous to neighborhood Along with forming the high-temperature reducing atmosphere, the combustion secondary air is supplied from the surrounding combustion flame, it is possible to complete the combustion.
更に、高温酸化ガス供給手段の配設位置より後流の燃焼領域に、必要に応じて、高温燃焼用酸化ガスの一部を噴出させる後段高温酸化ガス供給手段を備えることにより(請求項11)、又は必要に応じて該燃焼領域に、二次空気供給手段からの燃焼用二次空気を噴出させたので(請求項12)、前段燃焼において、還元性雰囲気で燃焼させるため燃焼していない未燃焼燃料を燃焼させ、燃焼全体を完結させることができる。 Furthermore, by providing a post-stage high-temperature oxidizing gas supply means for injecting a part of the high-temperature combustion oxidizing gas to the downstream combustion region from the position where the high-temperature oxidizing gas supply means is disposed, if necessary (claim 11). Or, if necessary, the combustion secondary air from the secondary air supply means is jetted into the combustion region (claim 12), and in the pre-stage combustion, it is not burned because it is burned in a reducing atmosphere. Combustion fuel can be burned to complete the entire combustion.
さらに、必要に応じ高温酸化ガス供給手段の配設位置より後流の燃焼領域に固体燃料の一部を噴出させ、二次空気供給手段からの燃焼用二次空気と混合して燃焼させる後段燃料ノズルと、該後段燃料ノズルの配設位置より後流の前記燃焼領域に前記燃焼用二次空気を噴出させる後段二次空気供給手段の空気噴出口とを更に備えることにより(請求項13)、後段燃料ノズルの火炎着火点近傍に形成された高温かつ強力な還元性雰囲気の外延に燃料を供給して燃焼用二次空気により燃焼させることもでき、この強力な還元性雰囲気の外延もまた高温の還元性雰囲気になっているので、NOx発生が抑制され、また、発生したNOxが還元されるので、全体として安定な低NOx燃焼が実現できる。後段燃料ノズル近傍の燃焼において未燃の燃料は、後段燃料ノズルの更に後流側に設置される二次空気供給手段の噴出口から供給される燃焼用二次空気により燃焼させて燃焼を完結させる。 Further, if necessary, the latter stage fuel in which a part of the solid fuel is ejected from the position where the high temperature oxidizing gas supply means is disposed to the downstream combustion region and is mixed with the secondary air for combustion from the secondary air supply means and burned. A nozzle, and an air outlet of a downstream secondary air supply means for injecting the secondary air for combustion into the combustion region downstream from the position where the downstream fuel nozzle is disposed (Claim 13); Fuel can be supplied to the extension of the high-temperature and powerful reducing atmosphere formed in the vicinity of the flame ignition point of the latter-stage fuel nozzle and burned with the secondary air for combustion. Since it is a reducing atmosphere, NOx generation is suppressed, and the generated NOx is reduced, so that stable low NOx combustion can be realized as a whole. In the combustion in the vicinity of the rear stage fuel nozzle, unburned fuel is combusted by the secondary air for combustion supplied from the outlet of the secondary air supply means installed further downstream of the rear stage fuel nozzle to complete the combustion. .
互いに対向する火炉の各壁面に、燃料ノズルと二次空気供給手段の空気噴出ノズル及び高温酸化ガス供給手段のガス噴出ノズルとをそれぞれ対向して配置して、火炉の軸心近傍に安定な燃焼領域を形成させることもできるし(請求項14)、前記燃料ノズル手段及び燃焼用空気供給手段は、前記火炉内の水平な仮想円の接線方向に、前記燃料及び燃焼用空気をそれぞれ噴出させ、前記火炉内に旋回流を発生させつつ前記固体燃料を燃焼させるように配置して、ボイラ中心部に安定な燃焼域を形成させ、燃焼の安定性を向上させることもできる。(請求項15)。 Stable combustion near the center of the furnace by disposing the fuel nozzle, the air injection nozzle of the secondary air supply means, and the gas injection nozzle of the high-temperature oxidizing gas supply means opposite to each other on each wall of the furnace facing each other The fuel nozzle means and the combustion air supply means jet the fuel and the combustion air in the tangential direction of a horizontal virtual circle in the furnace, respectively. It is also possible to improve the combustion stability by arranging the solid fuel to burn while generating a swirling flow in the furnace, thereby forming a stable combustion zone at the center of the boiler. (Claim 15).
請求項16の発明は、好ましくは、空気予熱手段として火炉からの排気ガスにより燃焼用空気を予熱することとしたので、排気ガスの熱量を有効に利用して大気中に放散される熱量を減少させ、エネルギー効率を高めるとともに、予熱のためのバーナ等の設備や燃料等のコストの発生を防止することができる。
本発明は種々の固体燃料が適用可能であり、木材チップ等のバイオマス燃料、汚泥等でもよいが、請求項17の発明のように、固体燃料が、微粉炭である場合には、高温燃焼用酸化ガスを、好ましくは800℃以上に加熱することで安定な燃焼が確保できる。
In the invention of claim 16, preferably, the combustion air is preheated by the exhaust gas from the furnace as the air preheating means. Therefore, the amount of heat dissipated in the atmosphere is reduced by effectively using the heat amount of the exhaust gas. It is possible to improve energy efficiency and prevent generation of costs such as preheating equipment such as a burner and fuel.
The present invention is applicable to various solid fuels, and may be biomass fuel such as wood chips, sludge, etc., but when the solid fuel is pulverized coal as in the invention of claim 17, it is for high temperature combustion. Stable combustion can be ensured by heating the oxidizing gas preferably to 800 ° C. or higher.
請求項18の発明によれば、好ましくは、火炉からの排気ガスを搬送ガスとし、該搬送ガスにより固体燃料を燃料ノズルに搬送することとしたので、燃料の搬送に使用して燃料とともに火炉内の燃焼領域に噴出させる空気の酸素濃度が低下し着火点近傍における酸素不足による還元性雰囲気をさらに容易に実現することができる。通常、搬送用空気中の酸素濃度を低下させ、着火点近傍の酸素濃度を下げると燃焼が不安定になるが、高温燃焼用空気の存在により着火点近傍の温度が高温となっているので、燃焼の安定性が維持できる。搬送用空気中の酸素濃度低下による別の効果として、活性化した微粉炭の意図しない着火の可能性を低減し、またそのような着火を防止するための温度制御等の条件を緩和することができる。 According to the invention of claim 18, preferably, the exhaust gas from the furnace is used as a carrier gas, and the solid fuel is carried to the fuel nozzle by the carrier gas. The oxygen concentration of the air jetted into the combustion region of the gas is reduced, and a reducing atmosphere due to oxygen shortage near the ignition point can be realized more easily. Normally, if the oxygen concentration in the carrier air is lowered and the oxygen concentration in the vicinity of the ignition point is lowered, combustion becomes unstable, but the temperature in the vicinity of the ignition point is high due to the presence of the high-temperature combustion air. Stability can be maintained. Another effect of lowering the oxygen concentration in the carrier air is to reduce the possibility of unintended ignition of activated pulverized coal, and to ease conditions such as temperature control to prevent such ignition. it can.
請求項19の発明は、請求項18の発明に加えて、石炭を微粉炭に粉砕するミル装置を備え、火炉からの排気ガスを雰囲気ガスとし、当該排気ガスをミル装置に供給して微粉炭を製造することとしたので、酸素濃度の高い通常の空気雰囲気下ではなく、酸素濃度の低下した燃焼排気ガス雰囲気下において微粉炭の製造を行うことになる。このため、活性化した微粉炭の意図しない着火の可能性を低減し、またそのような着火を防止するための温度制御等の条件を緩和することができる。請求項18,19のいずれの発明においても、排気ガス中の灰儘を除去する粉塵除去手段を備えることにより、搬送等に際し大量の粉塵等が混入して閉塞を生じることを防止することもできる(請求項20)。 In addition to the invention of claim 18, the invention of claim 19 is provided with a mill device for pulverizing coal into pulverized coal, using the exhaust gas from the furnace as the atmospheric gas, and supplying the exhaust gas to the mill device. Therefore, pulverized coal is produced not in a normal air atmosphere with a high oxygen concentration but in a combustion exhaust gas atmosphere with a low oxygen concentration. For this reason, the possibility of unintended ignition of the activated pulverized coal can be reduced, and conditions such as temperature control for preventing such ignition can be relaxed. In any of the inventions of claims 18 and 19, by providing dust removing means for removing ash in the exhaust gas, it is possible to prevent a large amount of dust or the like from being mixed and clogged during transportation. (Claim 20).
請求項21の発明は、燃焼用空気と燃焼排気ガスとの混合により高温燃焼用酸化ガスを生成するのではなく、燃焼排気ガスのみを燃料ノズル近傍に供給し、燃焼排気ガス中に残存する6〜12%程度の酸素のみにより火炎近傍に高温還元性雰囲気を形成して前段燃焼を行わせ、新たな空気は、専ら、燃焼用二次空気として燃焼後段にのみ供給することとしたものである。
The invention of
すなわち、燃料ノズルから、固体燃料を火炉の燃焼領域に噴出させて火炎を形成させ、高温燃焼用酸化ガス抽気供給手段により、火炉から固体燃料の着火温度以上の温度の燃焼排気ガスの一部を抽気して、火炎近傍の燃焼領域に還元雰囲気を形成させるように噴出させて、燃料ノズル近傍に高温の還元性雰囲気を形成させて高温空気燃焼による前段燃焼を行う。一方で、空気予熱手段により予熱された燃焼用二次空気が、二次空気供給手段により火炎後流に噴出されるので、未燃の燃料が後段燃焼として燃焼し、燃焼を完結させる。これにより、火炉全体としての燃焼排気ガス量を低減し、排風器動力を低下させることができる。 That is, solid fuel is ejected from the fuel nozzle into the combustion region of the furnace to form a flame, and a part of the combustion exhaust gas having a temperature equal to or higher than the ignition temperature of the solid fuel is discharged from the furnace by the oxidizing gas extraction supply means for high temperature combustion. Bleeding is performed so as to form a reducing atmosphere in the combustion region near the flame, and a high-temperature reducing atmosphere is formed in the vicinity of the fuel nozzle to perform pre-stage combustion by high-temperature air combustion. On the other hand, since the secondary air for combustion preheated by the air preheating means is jetted to the downstream of the flame by the secondary air supply means, the unburned fuel is burned as post-stage combustion to complete the combustion. Thereby, the combustion exhaust gas amount as the whole furnace can be reduced, and exhaust fan power can be reduced.
以下に、本発明に係るボイラ装置の実施態様を種々の実施例により説明する。
まず、本発明の第1の実施例を、図1を参照して説明する。第1実施例に係るボイラ装置1は、微粉炭(固体燃料)を燃焼させる火炉10と、給気ブロワ28により給気した燃焼用空気BAを作動流体として、火炉10から抽気管25を介して高温の燃焼排気ガスEG2を吸引抽気し、該排気ガスEG2と該燃焼用空気BAとを混合して、例えば、800℃以上の高温燃焼用酸化ガスBGとするエアエジェクタ27(高温酸化ガス生成手段)と、該ガスBGを火炉10の燃焼領域10aに噴出させる高温酸化ガスノズル(高温酸化ガス供給手段)26と、微粉炭燃料を燃焼領域10aに噴出させ、火炎を形成させる燃料ノズル31と、燃焼用空気BAを予熱して燃焼用二次空気BA1とする空気予熱器22(空気予熱手段)と燃焼用二次空気BA1を燃焼領域10aに噴出させる二次空気ノズル(二次空気供給手段)21等を備えている。
Hereinafter, embodiments of the boiler device according to the present invention will be described with reference to various examples.
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The boiler apparatus 1 according to the first embodiment uses a
火炉10は、下部に燃料ノズル31等が配置されて燃焼領域10aを形成するとともに、主として上部に、燃焼領域10aを臨んで形成される輻射伝熱領域10bを備える火炉本体11と、輻射伝熱領域10bに隣接して並設され、輻射伝熱領域10bを通過して温度の低下した燃焼排気ガスEGが下降して流れる箱状の対流伝熱部12等を備える。火炉本体11側壁の下端近傍には、複数の燃料ノズル31と複数の高温空気ノズル26とが近接して開口し、火炉本体11側壁のやや上部には、複数の二次空気ノズル21が開口している。これらのノズルの互いの位置関係については後述する。
The
火炉本体11の炉頂近傍の上部側壁には、高温の燃焼排気ガスEG2を火炉10から抽気するための抽気管25の一端が配設され、他端はエアエジェクタ27の吸引部に接続している。抽気管25の開口位置は、水蒸気発生、過熱を行った後ではあるが、なお、混合により高温燃焼用酸化ガスBGを、微粉炭(固体燃料)の着火温度以上(大多数の炭種の着火温度を考慮すると、例えば800℃以上)にできる温度(例えば、900℃以上)の燃焼排気ガスEG2を抽気できる位置であり、且つ、燃焼排気ガスEG2に含まれる未燃焼の微粉炭を低減させるため十分な滞留時間を確保できるように、ある程度燃料ノズル31から離隔し、且つ対流伝熱部12より上流であって、対流伝熱による温度低下のない位置である。
One end of an
対流伝熱部12底部には、水蒸気の発生、過熱により熱量を失い、例えば400℃程度まで温度の低下した排気ガスEG1の排出口13があり、該排出口13は脱硝装置14、空気予熱器22等を介して図示しない排気ガス処理設備に接続している。
エアエジェクタ27は、燃焼用空気BAをエアエジェクタ内のノズルから高速で噴出させて負圧を形成させ、該負圧により高温の燃焼排気ガスEG2を抽気管25を介して吸引し、該燃焼用空気BAと該燃焼排気ガスEG2とを混合させて高温燃焼用酸化ガスBGを生成して吐出する機能を有するものであるが、エアエジェクタ自体は、公知のものであるので詳細な説明は省略する。
At the bottom of the convection
The
エアエジェクタ27の高温燃焼用酸化ガス排出口27aは、配管を介して高温酸化ガスノズル26に接続し、高温酸化ガスノズル26は、前述のように火炉本体11に開口し、高温燃焼用酸化ガスBGを適宜方向に適宜強さの旋回を与えて火炉本体11の燃焼領域10aに噴出する機能を有する。
高温酸化ガスノズル26は、高温燃焼用酸化ガスBGを燃焼領域10aに噴出できる様々の形状が採用できる。
The high-temperature combustion oxidizing
The high-temperature oxidizing
燃料ノズル31は、燃焼領域10aを臨むように火炉本体11に取り付けられており、後述のミル32から搬送された微粉炭を燃焼領域10aに噴出できる機能を備える。ミル32は、石炭Cを粉砕して微粉炭にするとともに、搬送用空気ブロワ33を介して供給される搬送用空気A1により該微粉炭を圧送して燃料ノズル31に搬送供給する機能を有する。なお、燃料ノズル31の形状、大きさ、材質、噴出方向、旋回強さ、噴出した燃料の濃淡分布については、特に制限はないが、微粉炭を火炉本体11内の燃焼領域10aの所望の位置に閉塞なく噴出させることのできる様々の形式のものがが採用できる。但し、ノズル先端部に微粉炭に着火するための着火機構(図示せず)を有することはいうまでもなく、スラッギング防止装置等適宜必要装置を付加することができる。
The
火炉10側壁の下端近傍には、前述のように燃料ノズル31と高温酸化ガスノズル26とが近接して開口しているが、火炉側壁のやや上部には二次空気ノズル21が開口している。二次空気ノズル21は、燃焼用二次空気BA1を適宜方向に適宜強さの旋回を与えて燃焼領域10aに噴出させる様々の形式が採用できる。
二次空気ノズル21、高温酸化ガスノズル26と燃料ノズル31との位置関係は、以下のように設定する。すなわち、燃料ノズル31先端近傍の着火点近傍に高温燃焼用酸化ガスEG2のみが流入して着火点近傍を高温の雰囲気に維持するとともに、該燃焼火炎F後流側に燃焼用二次空気BA1が流れ、未燃焼の燃料を燃焼(燃焼後段)させるのに必要な燃焼用空気を供給して、燃焼を完結させる位置に設定するのである。上記状態を達成するためには、各ノズル間の距離を含めた各ノズルの配置、燃料や高温燃焼用酸化ガス、燃焼用二次空気の噴出量、噴出速度や噴出方向等を考慮して、様々の態様が採用できるが、燃料ノズル31近傍に高温酸化ガスノズル26を配置し、燃料量ノズル31の位置から見て火炎F後流側に二次空気ノズル21を配置することが望ましい。本実施例においては、図1に示すように、火炉本体11壁面に垂直に設置した複数の燃料ノズル31下側にそれぞれ近接して、複数の高温酸化ガスノズル26をやや上向きに火炎Fの着火点F1近傍を指向して設置し、燃料ノズル31上側(すなわち燃料ノズル31より後流側)に、燃料ノズル31と高温酸化ガスノズル26との距離より燃料ノズル31と二次空気ノズル21との距離が大となるように複数の二次空気ノズル21を燃料ノズル31にそれぞれ対応して配置している。上述のように、燃料ノズル31、高温酸化ガスノズル26及び二次空気ノズルは、火炉本体11の上下方向(燃焼排気ガスの流れに沿って下流、上流方向)に分布して配置されているが、その平面上の配置を図1のA−A矢視図である図2に示す。図2に示すように、高温酸化ガスノズル26、燃料ノズル31、及び二次空気ノズル21は、それぞれ、火炉本体11の互いに対向する壁面に互い対向するように各壁面に、例えば、2組ずつ設置される。但し、高温酸化ガスノズル26と燃料ノズル31は、二次空気ノズル21の下に位置するため、図2中では重なるので( )で表示されている。
In the vicinity of the lower end of the
The positional relationship among the
空気予熱器22は、燃焼により発生し、抽気管25から抽気されなかった残余の燃焼排気ガスであって、火炉10内において輻射伝熱領域10b及び対流伝熱部12を通過して水蒸気を発生、過熱させて自らは熱回収され、例えば400℃程度まで温度が低下し、対流伝熱部12底部の排気口13から排出された排気ガスEG1を熱源として、給気ブロワ23により給気した燃焼用空気BAを300〜350℃まで予熱する機能を有する。空気予熱器22は排気口13と脱硝装置14を介して接続しており、又、空気予熱器22において燃焼用空気BAを予熱した排気ガスは図示しない排気ガス処理設備へ送風される構造となっている。なお、空気予熱器22及び空気予熱器22に空気を供給する給気ブロワ23等は公知のものであるのでここでは説明を省略する。
The
ボイラ装置1は、火炉本体11に供給される微粉炭の揮発性、及び運転負荷状態が変化しても、高温燃焼用酸化ガスBGが必要空気温度(微粉炭の着火温度以上:例えば800℃)となるとともに燃焼に必要な高温燃焼用酸化ガスBGと燃焼用二次空気BA1とがそれぞれ適量供給されるように、燃焼排気ガスEG2抽気流量、高温燃焼用酸化ガスBG及び燃焼用二次空気BA1の流量を調節する制御装置35を備える。制御装置35は、少なくとも給気ブロワ23及び28等から空気流量、給炭量等のデータを得ると同時にこれらの運転状態を制御する機能を備える。より詳しくは、制御装置35は別途入力される、微粉炭の揮発性等の燃料性状、及び運転負荷に関する運転指令情報を演算処理して、高温燃焼用酸化ガスBG及び燃焼用二次空気BA1の流量を適宜設定し給気ブロワ23、28の吐出圧力、流量等を設定、制御する機能を備える。
In the boiler apparatus 1, even if the volatility of the pulverized coal supplied to the
ここで、制御装置35は、微粉炭の揮発性が低いほど、或いは運転出力(負荷)が定格出力に対して低いほど、高温燃焼用酸化ガスBG量の割合を増加させ、その分、燃焼用二次空気BA1量の割合を低減させて、燃焼させる燃料量に対する燃焼用空気量の合計の比(空気比)が、微粉炭の炭種(揮発性)、運転出力によらず一定になるように制御する。
また、運転状態情報に基づき搬送用空気ブロワ33の吐出圧力、流量等或いはミル32において粉砕処理する石炭量等を設定、制御する機能も併せて備える。
Here, the
Further, it also has a function of setting and controlling the discharge pressure, flow rate, etc. of the
なお、本ボイラ装置1は、水蒸気を発生するための水管、水蒸気を過熱する過熱器、排気ガスの熱除去を行うエコノマイザ等を備えているが、これらの設置位置と形状及び機能は公知のボイラ装置とかわるところがないのでここでは図示、説明を省略する。
次に、上記ボイラ装置1の作用について説明する。
本ボイラ装置1によっては、火炉10において発生し抽気された燃焼排気ガスEG2と燃焼用空気BAとをエアエジェクタ27内において混合して火炎Fの着火点近傍における高温還元性雰囲気を形成して燃焼の前段を高温空気燃焼とするのに必要な最小量の高温燃焼用酸化ガスBGを生成して高温酸化ガスノズル26を通して火炉10へ供給するとともに、後段燃焼に必要な空気は、空気予熱器22によって予熱された燃焼用二次空気BA1として二次空気ノズル21を供給する。
The boiler apparatus 1 includes a water pipe for generating water vapor, a superheater for superheating water vapor, an economizer for removing heat from the exhaust gas, and the like. Since there is no place to replace the device, illustration and description are omitted here.
Next, the operation of the boiler device 1 will be described.
Depending on the boiler apparatus 1, the combustion exhaust gas EG <b> 2 generated and extracted in the
このため、燃焼に必要な酸化ガスの一部を高温(例えば、800℃)にするのみで、火炎近傍(着火点近傍)において高温の還元性雰囲気が形成され、前段燃焼のみならず前段燃焼のみならず後段燃焼まで含めた全燃焼において安定な低NOx燃焼が達成される。また、一旦火炉10外へ抽気された燃焼排気ガスが再び火炉10内で高温の還元性雰囲気に晒されて燃焼排気ガス内のNOxが還元されるという再循環によるNOx低減効果も発生する。
Therefore, only a part of the oxidizing gas necessary for combustion is heated to a high temperature (for example, 800 ° C.), and a high-temperature reducing atmosphere is formed in the vicinity of the flame (near the ignition point). First, stable low NOx combustion is achieved in the entire combustion including the subsequent combustion. Moreover, the NOx reduction effect by recirculation that the combustion exhaust gas once extracted outside the
さらに、燃焼に必要な酸化ガスの一部のみを高温にすればよいので、エアエジェクタ27等の小型化/最適化が達成される。
また、高温酸化ガス生成手段が、エアエジェクタ27等のように、単純な構造の静的機器(回転部等故障を生じやすい可動部がない)のみから構成されているため、故障により運転が停止されることが少なく、熱効果器により燃焼用空気を加熱して高温燃焼用酸化ガスを生成する場合には必要となるサイクロン等の脱塵手段も不要となる。
Furthermore, since only a part of the oxidizing gas necessary for combustion needs to be heated, miniaturization / optimization of the
Further, since the high-temperature oxidizing gas generating means is composed only of static equipment having a simple structure such as the air ejector 27 (there is no movable part such as a rotating part that is likely to cause a failure), the operation is stopped due to the failure. Therefore, when the combustion air is heated by the heat effector to generate the high temperature combustion oxidizing gas, a dust removing means such as a cyclone is also unnecessary.
以下により詳しく説明する。本ボイラ装置1の燃料ノズル31から噴出する微粉炭の燃焼により高温(例えば1,300℃)の燃焼排気ガスEGが発生する。該燃焼排気ガスEGの一部は、給気ブロワ28から供給される燃焼用空気BAを作動流体とするエアエジェクタ27の吸引作用により抽気管25を介して抽気され、高温(例えば、900℃)の燃焼排気ガスEG2としてエアエジェクタ27に流入し、該燃焼排気ガスEG2が、作動流体でもある燃焼用空気BAと混合して高温燃焼用酸化ガスBGを生成する。このようにして生成された高温燃焼用酸化ガスBGは、高温酸化ガスノズル26から燃料ノズル31近傍に形成される火炎F近傍に噴出される。該空気BGと燃料ノズル31から噴出する微粉炭の燃焼による協働作用として、火炎Fの着火点F1近傍に高温の還元性雰囲気が形成される。また、微粉炭の搬送空気A1も燃料ノズル31から噴出されるので、該空気量も必要に応じて調整され、最適な高温還元性雰囲気が形成される。
This will be described in more detail below. High-temperature (for example, 1,300 ° C.) combustion exhaust gas EG is generated by combustion of pulverized coal ejected from the
このとき、本ボイラ装置1においては、全燃焼を高温燃焼用酸化ガスBGにより行うのではなく、後段燃焼には燃焼用二次空気BA1を供給するので、高温酸化ガスノズル26から供給される高温燃焼用酸化ガスBGに含まれる酸素の量は燃焼全体に必要な酸素量に比較して少ない。このため、まず、火炎Fの着火点F1近傍に形成される高温還元性雰囲気の中で生じる前段燃焼において、NOxの発生が抑制されるとともに、低揮発炭種が燃料の場合にも、消炎することなく安定な燃焼が継続する。
At this time, in the boiler apparatus 1, the combustion is not performed by the high-temperature combustion oxidizing gas BG, but the combustion secondary air BA <b> 1 is supplied to the subsequent combustion, so the high-temperature combustion supplied from the high-temperature oxidizing
そして、火炎F上部(後流)周囲には、二次空気ノズル21から火炉本体11内に噴出されたやや低温ではあるが潤沢な燃焼用二次空気BA1が充満しているが、該燃焼用二次空気BA1の供給により、はじめて未燃焼の燃料が後段燃焼を生じて完全に燃焼し、燃焼が完結する。このようにして、後段燃焼も含めた全燃焼にわたり安定な低NOx燃焼が実現される。
The upper part (rear stream) of the flame F is filled with the secondary air BA1 which is abundantly burned in the
この二次燃焼用空気BA1は、給気ブロワ23から供給される燃焼用空気BAを、空気予熱器22において排気ガスEG1を熱源として300〜350℃程度まで予熱することにより生成されるものである。また、排気ガスEG1は、火炉10内での燃焼により発生する高温の燃焼排気ガスEGのうち、前述の高温燃焼排気ガスEG2として抽気されなかった残余の燃焼排気ガスであって、火炉10内の輻射伝熱領域10b、対流伝熱部12を通過する際に熱交換により水蒸気を発生、過熱させて、自らは、例えば、400℃程度まで温度が低下し、排気口13から火炉10外へ排出され、脱硝装置14を介して空気予熱器22に流入したものである。
The secondary combustion air BA1 is generated by preheating the combustion air BA supplied from the
なお、高温燃焼用酸化ガスの生成量は、エアエジェクタ27へ供給する燃焼用空気BA量を適宜調整して、吸引される燃焼排気ガスEG2量を調整することにより適宜調整される。このとき、燃焼用空気BA量を変化させることによって、燃焼用空気BA量と燃焼排気ガスEG2量との割合もある程度変化するので高温燃焼用酸化ガスの温度も調整できる。
Note that the amount of high-temperature combustion oxidizing gas produced is appropriately adjusted by adjusting the amount of combustion air BA supplied to the
また、本ボイラ装置1においては、前述のように燃料ノズル31、高温酸化ガスノズル26及び二次空気ノズル21のいずれもが互いに対向配置されているため、火炉本体11内で火炎Fが互いに対向して燃焼するので火炉本体11中央付近に特に安定な燃焼域が確保され、安定な低NOx燃焼が継続する。
さらに、本実施例にかかるボイラ装置1は、以下の更なる効果を奏する。すなわち、本技術を既存の微粉炭焚ボイラに適用する場合には、高温燃焼用酸化ガスを生成し火炉内に噴出供給する手段である抽気管25、エアエジェクタ27、高温酸化ガスノズル26等のみを改造工事により追加すればよく、それ以外の燃料供給設備や二次空気供給設備は既存のものを一部改造するのみで高温空気燃焼を達成することが出来るのである。
In the boiler apparatus 1, since the
Furthermore, the boiler device 1 according to the present embodiment has the following further effects. That is, when the present technology is applied to an existing pulverized coal fired boiler, only the
また、本ボイラ装置1においては、燃焼の高温化により燃焼反応時間が短縮されるので、火炉10における微粉炭の滞留時間を短くすることが可能であり、その間に微粉炭が燃焼排気ガスとともに移動する距離も短くなるので、火炉10を含むボイラ装置1全体をコンパクトにすることが可能となる。
以上で本発明にかかる第1の実施例のボイラ装置1の説明を終了するが、本ボイラ装置1に様々の態様があることはいうまでもなく、以下にかかる第1の実施例の別態様を説明する。
Moreover, in this boiler apparatus 1, since combustion reaction time is shortened by high temperature of combustion, the residence time of pulverized coal in the
Although the description of the boiler device 1 of the first embodiment according to the present invention is finished as described above, it is needless to say that the boiler device 1 has various modes, and other modes of the first embodiment according to the following. Will be explained.
本実施例においては、燃料ノズル等の配置について、上下方向には、例えば、燃料ノズル31を一段のみ設置したが、上下方向にも燃料ノズル31を複数段配置してもよい。また、本実施例においては、すべてのノズルを互いに離間して設置したが、燃料ノズル31と高温酸化ガスノズル26の各中心を同軸に配置してもよく、さらに、燃料ノズル31、高温酸化ガスノズル26、二次空気ノズル21の各中心を互いに同軸として、燃料ノズル31を中心としてその外側に高温酸化ガスノズル26、二次空気ノズル21をこの順に環状に配置(すなわち同軸ノズルとする)し、設置面積の低減を図ってもよい。
In the present embodiment, with respect to the arrangement of the fuel nozzles and the like, for example, only one stage of the
本実施例においては、高温の燃焼排気ガスの抽気管25を、過熱器、水管等より燃焼排気ガスの後流側に設置し、高温燃焼用空気を生成するための燃焼排気ガスも水蒸気発生、過熱に寄与させることとした。しかし、抽気管25の火炉10への開口位置は、混合により高温燃焼用酸化ガスBGを、微粉炭(固体燃料)の着火温度以上にできる温度の燃焼排気ガスEG2を抽気できる位置であって、燃焼排気ガスEG2に含まれる未燃焼の微粉炭を低減させるため十分な滞留時間を確保できるように、ある程度燃料ノズル31から離隔していれば、特に限定しない。
In this embodiment, a high-temperature combustion exhaust
本実施例においては、燃焼排気ガスEG2の流量調整は、給気ブロワ28からエアエジェクタ27に作動流体として供給する燃焼用空気BAの流量によることとしたが、必要があれば、圧力損失を外部から調整可能なオリフィスを抽気管25に設置してもよい。給気ブロワ吐出流量及び圧力の調節により燃焼用空気BA量の調整を行い、一方、該燃焼用空気BAに吸引される燃焼排気ガス量の調整をオリフィスの圧力損失調整により行うことにより、高温燃焼用酸化ガス生成量と、燃焼用空気BA量と燃焼排気ガスEG2量との割合の変化による高温燃焼用酸化ガスの温度調整とを容易に、互いに独立して行うことができる。
In the present embodiment, the flow rate adjustment of the combustion exhaust gas EG2 is based on the flow rate of the combustion air BA supplied as the working fluid from the
本実施例においては、高温燃焼用酸化ガス生成手段として、エアエジェクタをによる抽気システムを採用しているが、その代替技術として、図3に示すように、例えば、3方に接続口44a、44b、44cを有し、該接続口のいずれから流入した気体も均一に混合することのできるサージタンク(混合手段)44と、吸込側が火炉41の抽気管43に接続し、吐出側がサージタンク44の接続口44aに接続するブロワ(排風器)45と、出口側が接続口44bに接続し、入口側が図示しない給気ブロワに接続し燃焼用空気BAを流量調節可能に供給できる流量調節弁46と、火炉本体42下部に開口し、接続口44cに配管を介して接続して、サージタンク44内で混合された燃焼排気ガスEG2と燃焼用空気BAとを、高温燃焼用酸化ガスBGとして火炉本体42の燃焼領域の所望の位置に噴出することのできる高温酸化ガスノズル47とを備えていてもよい。ブロワ45により燃焼排気ガスEG2を吸引し、サージタンク44内に吐出させ、該サージタンク44内において燃焼排気ガスEG2と図示しない給気ブロワから圧送された燃焼用空気BAとを均一に混合させ、高温酸化ガスノズル47から噴出させる。このとき、流量調節弁46を適宜調節して燃焼用空気BA量を調節することにより、燃焼排気ガスと燃焼用空気との混合割合を適宜設定することができる。なお、ここでブロワ45、及び後述のブロワ55は、ともに、高温の燃焼排気ガスを吸込、吐出できるよう耐熱材料が、ロータ等必要部分に使用されている必要があり、例えばセラミック等が好適に使用できる。
In this embodiment, an extraction system using an air ejector is employed as the oxidizing gas generating means for high-temperature combustion. As an alternative technique, as shown in FIG. 3, for example,
或いは、図4に示すように、例えば、3方に接続口54a、54b、54cを有し、該接続口のいずれから流入した気体も均一に混合することのでき、接続口54aが火炉51の抽気管53に接続するサージタンク(混合手段)54と、出口側が接続口54bに接続し、入口側が図示しない給気ブロワに接続し燃焼用空気BAを流量調節可能に供給できる流量調節弁56と、接続口54cに接続して、サージタンク54内で混合された燃焼排気ガスEG2と燃焼用空気BAとを同時に吸込んで火炉本体52下部に設けられた高温酸化ガスノズル57に吐出することのできるブロワ(排風器)55とを備えていてもよい。ブロワ55により燃焼排気ガスEG2と燃焼用空気BAとを同時に吸引しサージタンク54内で均一に混合させ、混合により生成した高温燃焼用酸化ガスBGを高温酸化ガスノズル57から火炉本体52内に噴出させる。このとき、流量調節弁56を適宜調節して燃焼用空気BA量を調節することにより、燃焼排気ガスと燃焼用空気との混合割合を適宜設定することができる。
Alternatively, as shown in FIG. 4, for example, there are
本実施例においては、高温酸化ガスノズルを燃焼排気ガスの流れ方向には1段のみの配置としたが、図5に示すように高温燃焼用酸化ガスBGを燃焼排気ガスの流れの上流から下流に向かって前後2段に分けて火炉本体62に供給してもよい。この場合には、前段側ノズル(高温酸化ガス供給手段)64を燃料ノズル63近傍に配置し、まず、前段側ノズル64から高温酸化ガスを適宜調整して供給し、還元性雰囲気を燃料ノズル63近傍に形成させ、低NOxでの安定燃焼を達成し、さらに後段側ノズル(後段高温酸化ガス供給手段)65から供給される高温燃焼用酸化ガスにより未燃焼の燃料を完全に燃焼させることができる。なお、後段側の燃焼においては、既に微粉炭中の窒素成分が安定化しているため、後段側の燃焼においてフュ−エルNOが発生することはない。
In this embodiment, the high-temperature oxidizing gas nozzle is arranged in only one stage in the flow direction of the combustion exhaust gas. However, as shown in FIG. 5, the high-temperature combustion oxidizing gas BG is arranged from the upstream to the downstream of the flow of the combustion exhaust gas. Alternatively, it may be supplied to the
本実施例においては、燃料を固体燃料である微粉炭としたが、例えば、細かく砕いた木材チップなどのバイオマス燃料を用いてもよい。さらに多量の水分を含む汚泥等も搬送用空気による搬送の代わりにポンプにより火炉内に噴出させ、高温燃焼用酸化ガス及び燃焼火炎からの輻射熱により水分を蒸発させ、乾燥した汚泥をさらに加熱して汚泥に含まれる可燃性成分を揮発させて燃焼することとしてもよい。高温空気燃焼技術を使用しない従来技術によっては、例えば含水率60%程度以上の汚泥を燃焼させる場合には、予め汚泥を予熱して乾燥させておくか、オイル混焼等の手段を講ずる必要があったが、本発明によってはそのような必要はなくより含水率の高い、例えば80%程度の汚泥を燃焼させることが可能である。 In this embodiment, the fuel is pulverized coal, which is a solid fuel. However, for example, biomass fuel such as finely crushed wood chips may be used. In addition, sludge containing a large amount of moisture is ejected into the furnace by a pump instead of being conveyed by conveying air, the moisture is evaporated by radiant heat from the high-temperature combustion oxidizing gas and the combustion flame, and the dried sludge is further heated. It is good also as volatilizing the combustible component contained in sludge and burning. Depending on the conventional technology that does not use the high-temperature air combustion technology, for example, when burning sludge having a moisture content of about 60% or more, it is necessary to preheat and dry the sludge in advance, or to take measures such as oil co-firing. However, depending on the present invention, there is no such need, and it is possible to burn sludge having a higher water content, for example, about 80%.
なお、本実施例においては、予熱手段として排気ガスを熱源とする空気予熱器を使用したが、例えば、予熱用のバーナ、ヒータを別途備えて燃焼用二次空気を予熱してもよい。
また、本実施例においては抽気管とエアエジェクタとの間には、燃焼排気ガス中の粉塵を除去する脱塵装置をとりつけてはいないが、例えばサイクロンを介して、燃焼排気ガス中の粉塵量を減少させてもよい。
In this embodiment, an air preheater using exhaust gas as a heat source is used as the preheating means. However, for example, a preheating burner and a heater may be separately provided to preheat the combustion secondary air.
In the present embodiment, a dust removing device for removing dust in the combustion exhaust gas is not installed between the extraction pipe and the air ejector, but the amount of dust in the combustion exhaust gas, for example, via a cyclone. May be reduced.
さらに、本実施例においては、燃焼に必要な空気は、燃焼用空気BA、燃焼用二次空気BA1及び少量の搬送用空気A1として火炉に供給した。しかし、固体燃料の着火温度が比較的低い場合等においては、燃焼用空気BA量を増加させ、高温燃焼用酸化ガスの温度を低下させても着火性が低下することなく、火炎F近傍の還元性雰囲気の中で安定な低NOx燃焼が継続する場合がある。このような場合には、燃焼用空規BAと少量の搬送用空気A1のみで全燃焼に必要な総ての酸素を供給することができるので、燃焼用二次空気の供給が不要となる。この場合には、第1の実施例に示された構成要件から、二次空気ノズル21と空気予熱器22及び給気ブロワ23を削除しても、(1)高温空気燃焼による安定な低NOx燃焼、及びそれによるエネルギー効率の向上、(2)燃焼排気ガスの再循環によるNOxの低減効果、等の効果を奏することができる。
Furthermore, in this embodiment, the air necessary for combustion was supplied to the furnace as combustion air BA, combustion secondary air BA1, and a small amount of carrier air A1. However, when the ignition temperature of the solid fuel is relatively low, etc., the reduction of the vicinity of the flame F without reducing the ignitability even if the amount of combustion air BA is increased and the temperature of the high-temperature combustion oxidizing gas is decreased. In some cases, stable low NOx combustion may continue in a sexual atmosphere. In such a case, since all the oxygen necessary for the entire combustion can be supplied with only the combustion blank BA and a small amount of carrier air A1, it is not necessary to supply the combustion secondary air. In this case, even if the
次に本発明にかかる第2の実施例にかかるボイラ装置70を、図6を参照して説明する。
本ボイラ装置70は、燃料ノズル73、二次空気ノズル74及び高温酸化ガスノズル75を図6(a)、図6(b)に示すように複数(図6では4個ずつ)備え、それぞれの噴出方向を、噴流が火炉本体72内において旋回流を形成するように微粉炭等を噴出させるものである。従って、上記3種類のノズル配置以外のシステム全体構成、機器の機能、形状、配置などは第1実施例と同様であり、ここでは記載を説明する。
Next, the
The
本ボイラ装置70は、図6(a)のA−A矢視図である図6(b)に示すように火炉本体72下部の4隅近傍にそれぞれ燃料ノズル73を備える。燃料ノズル73の噴出方向は、以下のように定める。すなわち、火炉本体72の中央に中心を有する水平な円76を仮想し、燃料ノズル73の噴出軸が該水平円76の接線となるように定める。なお、このとき、該水平円76の半径を適宜調節して、発生する旋回流が火炉本体72側壁に衝突しスラッギングを生じることを防止する。また、図6(a)に示すように、高温酸化ガスノズル75は、4つの燃料ノズル73の直下にそれぞれ近接して配設され、ノズルの噴出方向は、それぞれの高温酸化ガスノズル75直上の燃料ノズル73に平行として、旋回流を生じるように配置する(図6(b)中では高温酸化ガスノズル75は、燃料ノズル73に重なり表記できないため( )内に記載)。また、二次空気ノズル74は、4つの燃料ノズル73それぞれの直上(燃焼排気ガスの流れとしては後流側)に、少なくとも該燃料ノズル73とその直下の高温ノズル75との離隔距離よりも、該燃料ノズル73と二次空気ノズル74の離隔距離が大となるように配置し、噴出方向は、該燃料ノズル73の噴出方向に一致させる。
The
本ボイラ装置70の作用を説明する。燃料ノズル近傍における燃焼により発生する燃焼排気ガスの一部を抽気し、燃焼用空気と混合させて高温燃焼用酸化ガスを生成し、燃料ノズル73先端に形成される火炎の近傍を高温の還元性雰囲気として安定な低NOx燃焼を生ぜしめ、火炎後流側には空気予熱器において予熱された燃焼用二次空気を供給して未燃燃料を燃焼させて燃焼を完結させることにおいて、第2実施例とかわりがない。第3実施例のボイラ装置70の特徴は、前述した燃料ノズル73、高温酸化ガスノズル75及び二次空気ノズル74の噴出方向を火炉本体72内に仮想した水平円76の接線方向に揃えることにより、火炉本体72内に仮想した水平円76に沿った旋回流が発生し、、且つ、各ノズル73〜75からに噴流により渦流を強めるため該旋回流が上昇しながら燃焼を完結させていくので、水平円76に沿って極めて安定な高温循環燃焼域が発生し、安定な低NOx燃焼が実現されることにある。
The operation of the
次に第3の実施例にかかるボイラ装置80について図7を参照しながら説明する。本ボイラ装置80の特徴は、高温酸化ガスノズル84近傍に設置される燃料ノズル83とは別に、該燃料ノズル83の火炎後流側(上側)に、後段燃料ノズル85を設置しその近傍に二次空気ノズル86を設置して該後段燃料ノズル近傍には燃焼用二次空気を供給させ、後段燃料ノズル85及び二次空気ノズル86のさらに後流側に後段二次空気ノズル87を設置することにあり、その目的は、燃料ノズル83近傍の燃焼で発生したNOxを高温還元性雰囲気の後段燃料ノズル85近傍の燃焼で還元させ、該燃焼における未燃燃料を後段二次空気ノズル87から供給される燃焼用二次空気により燃焼させ、燃焼を完結させることにある。従って、上記ノズル配置と燃料ノズル83、後段燃料ノズル85への燃料供給及び後段二次空気ノズル87への二次空気供給以外のシステム構成、各設備の機能、形状、配置及び作用効果は第1実施例と同じであるのでここでは説明を省略する。
Next, a
図7に示すように、例えば、火炉本体82の下部に設置された燃料ノズル83と高温酸化ガスノズル84とを同軸ノズルとして配置・開口させて燃料と高温燃焼用酸化ガスとを噴出燃焼させ、その上側、すなわち燃焼排気ガスの流れとしては後流側に、後段燃料ノズル85と二次空気ノズル86とを、例えば同軸ノズルとして配置・開口させて燃料と燃焼用二次空気とを噴出燃焼させる構造とする。また、後段燃料ノズル85、二次空気ノズル86の上側、すなわち燃焼排気ガスの流れとしては後流側に後段二次空気ノズル(後段二次空気供給手段)87を設置し、燃焼用二次空気を噴出させる構造とする。
As shown in FIG. 7, for example, the
本ボイラ装置80の作用を説明する。燃料ノズル83近傍では、高温酸化ガスにより特に高温かつ還元性の強い雰囲気の領域(強化還元性雰囲気領域)88を形成させ、その中で安定な低NOx燃焼を行わせるとともに、強化還元性雰囲気領域88近傍において後段燃料ノズル85から供給される燃料を燃焼させる。このとき、強化還元性雰囲気領域88近傍にも高温の還元性雰囲気領域が形成されているので、NOxの発生が抑止され、また発生したNOxは還元されて、全体として低NOx化を促進することができる。また、これら還元性領域における燃焼において未燃であった燃料は、後段二次空気ノズル87から供給される燃焼用二次空気により燃焼し、燃焼が完結する。
The operation of the
本ボイラ装置80は、更に以下の効果を奏する。すなわち、既存のボイラを高温空気燃焼ボイラに改造する際には、該ボイラの最上流側(最下段)のバーナを、高温酸化ガスにより微粉炭を燃焼させるバーナ(例えば上記燃料ノズル83と高温酸化ガスノズル84とを同軸ノズルとしたバーナ等)とし、それ以外のバーナについては、二次空気を供給して微粉炭を燃焼させる既存のバーナを利用することもできる。従って最小限の改造で、高温空気燃焼技術によるNOx低減等既述の効果を得ることができる。
The
なお、燃料ノズル83と高温酸化ガスノズル84、及び後段燃料ノズル85と二次空気ノズル86について、ここではいずれも同軸ノズルとしたが、離間させて配置してもよい。
次に本発明に係る第4の実施例にかかるボイラ装置90を図8を参照して説明する。
第1実施例においては、搬送用空気A1として通常の空気を使用することとしたが、本ボイラ装置90は、空気予熱器91において燃焼用空気を予熱した後の排気ガスEG1を搬送用ガス及びミル(ミル装置)94における微粉炭製造時の雰囲気ガスとして使用する。
The
Next, a
In the first embodiment, normal air is used as the carrier air A1, but the
より詳しくは、図8に示すように、本ボイラ装置90は、第1実施例において説明したボイラ装置1の機器等に加え、又はそれに代えて、空気予熱器91の後流側に接続された集塵器(粉塵除去手段)92と、該集塵器92において除塵された排気ガスEG1を抽気して、ミル94に圧送し、ミル94において微粉炭を混合させて燃料ノズル96から噴出させるための搬送空気ブロワ93と、搬送空気ブロワ93をも制御する制御装置95等を備える。
More specifically, as shown in FIG. 8, the
上記以外のシステム構成、各設備の機能、形状、配置及び作用効果については第1実施例と同様であるので説明を省略する。
本ボイラ装置90の作用を以下に説明する。
すなわち、給気ブロワ93により、排気ガスEG1の一部を集塵器92の出口から抽気して、抽気した排気ガスEGを、搬送用空気A1の代替及び微粉炭製造時の雰囲気ガスとしてミル94に供給する。排気ガスEG1は、酸素濃度が低下しているので、微粉炭製造時に活性化した微粉炭の意図しない着火を生じる虞が少なく、該意図しない微粉炭着火を防止するための温度制御等の条件を緩和することができ、また火炎の着火点近傍の酸素不足による還元性雰囲気を維持するのに好適に使用できる。このとき、火炎の着火点近傍の温度が、高温燃焼用酸化ガスの存在により高温に維持されていることから、搬送ガス中の酸素濃度が減少しても安定な燃焼が維持されることは言うまでもない。
Since the system configuration other than the above, the function, shape, arrangement, and function and effect of each facility are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted.
The operation of the
That is, a part of the exhaust gas EG1 is extracted from the outlet of the
なお、本実施例においては、微粉炭搬送に使用するガス中には塵埃がふくまれないことが望ましいことから、排気ガスを集塵器92出口において抽気することとしたが、集塵器82以降であれば、例えば、図示しない排気筒等、排気ガス処理系のいずれの点から抽気してもよい。
本発明にかかる第5の実施例のボイラ装置100を、図9を参照しながら説明する。
In the present embodiment, since it is desirable that the gas used for conveying the pulverized coal does not contain dust, the exhaust gas is extracted at the outlet of the
A
本ボイラ装置100は、火炉101から一部抽気した高温の燃焼排気ガスEG2に燃焼用空気を混合せず、高温燃焼用酸化ガスとして該燃焼排気ガスEG2をそのまま供給して、主として燃焼排気ガスEG2内に残存する酸素着火点F1近傍の高温還元性雰囲気下における燃焼を行わせるものである。なお、このとき、微粉炭搬送に使用される搬送用空気A1も量的には少ないものの燃焼用空気としても作用する。また、後段燃焼については、燃焼用二次空気が供給されることはいうまでもない。
The
ボイラ装置100の火炉101の火炉本体102の下部側面には、燃料の微粉炭を火炉本体102内に噴出して火炎Fを形成する燃料ノズル103と、高温の燃焼排気ガスEG2を高温燃焼用酸化ガスBGとして噴出し、微粉炭の燃焼と協働して火炎Fの着火点F1近傍に高温還元性雰囲気を形成する高温酸化ガスノズル104とを備え、上記ノズル103、104より上部の火炉本体102側面には、火炎F上部周囲(後流側)に燃焼用二次空気を噴出させる二次空気ノズル105を備える。また、火炉本体10炉頂近傍の上部側壁には高温の燃焼排気ガスの一部を燃焼排気ガスEG2として抽気する抽気管106とを備える。これらのノズル、抽気管の配置、形状その他は、第1実施例と同様である。
On the lower side surface of the
燃料ノズル103は、石炭Cを粉砕して微粉炭とし、該微粉炭を搬送用ブロワ108からの搬送用空気により圧送するミル109に接続している。また、抽気管106と高温酸化ガスノズル104とは、燃焼排気ガスEG2を加圧して該ノズル104に吐出するブロワ107を介して接続している。該ブロワ107は、高温(例えば、800℃)の燃焼排気ガスを加圧吐出できるものであり、好ましくは、ロータ等必要な部分は耐熱性に優れた、例えばセラミック材料により構成されることが望ましい。
The
上記以外のシステム構成、設備機器の形状、機能、配置、作用効果については第1実施例と同様であるのでここでは記載を省略する。
本ボイラ装置100の作用を説明する。本ボイラ装置100は、燃焼排気ガスEG2を火炎の着火点F1近傍に再循環させて高温の還元性雰囲気を維持しつつ、少量の搬送用空気を着火点F1近傍に、また燃焼後段には潤沢な燃焼用二次空気を供給することにより、安定な低NOx燃焼を継続することができるのである。以下、詳細に説明する。
Since the system configuration other than the above, the shape, function, arrangement, and operational effects of the equipment are the same as those in the first embodiment, the description is omitted here.
The operation of the
燃料ノズル103から噴出した微粉炭が火炎Fを形成して燃焼するが、このとき着火点F1近傍には、高温酸化ガスノズル104から噴出する燃焼排気ガスEG2と少量の搬送用空気A1が供給されるのみである。燃焼用排気ガスEG2中には、燃焼によりその濃度が低下した酸素が残存するのみであるので、着火点F1近傍には還元性の雰囲気が形成される。かかる酸素濃度の低い条件下においても高温のため着火性が向上し、前段燃焼として安定な低NOx燃焼が生じる。燃焼後段には、二次空気ノズル105から燃焼用二次空気BA1が供給されるので、未燃燃料が燃焼して燃焼を完結させる。すなわち、火炉全体として2段階燃焼が生じる。燃焼により発生する高温の燃焼排気ガスは抽気管106から抽気され、ブロワ107により加圧吐出されて高温酸化ガスノズル104から噴出し、前述のように着火点F1近傍に高温の還元性雰囲気を形成する。
The pulverized coal ejected from the
なお、ここで説明した実施形態は一つの例であって、本発明はこれのみに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲において変更を加えうることはいうまでもない。 In addition, embodiment described here is an example, Comprising: This invention is not limited only to this, It cannot be overemphasized that a change can be added in the range of the summary of this invention.
1、70、80、90,100 ボイラ装置
10、41、51 火炉
10a 燃焼領域
21、74、86、105 二次空気ノズル
22、91 空気予熱器
23、28 給気ブロワ
25、43、53、106 抽気管
26、47、57、75、84、104 高温酸化ガスノズル
27 エアエジェクタ
27a 高温燃焼用酸化ガス出口
31、63、73、83、96、103 燃料ノズル
32、94、109 ミル
33、93、108 搬送用空気ブロワ
44、54 サージタンク
44a、44b、44c、54a、54b、54c 接続口
45、55、107 ブロワ
46、56 流量調節弁
64 前段側ノズル
65 後段側ノズル
85 後段燃料ノズル
87 後段二次空気ノズル
92 集塵器
1, 70, 80, 90, 100
Claims (21)
前記火炉から燃焼排気ガスの一部を抽気して燃焼用空気と混合し、前記固体燃料の着火温度以上の温度の高温燃焼用酸化ガスを生成する高温燃焼用酸化ガス生成手段と、
前記固体燃料を前記燃焼領域に噴出させて火炎を形成させる燃料ノズルと、
前記火炎近傍の燃焼領域に還元雰囲気を形成させるように前記高温燃焼用酸化ガスを前記燃焼領域に噴出させる高温燃焼用酸化ガス供給手段と
を備えることを特徴とするボイラ装置。 A furnace that injects and burns solid fuel into the lower combustion region;
A high-temperature combustion oxidizing gas generating means for extracting a part of the combustion exhaust gas from the furnace and mixing it with combustion air to generate a high-temperature combustion oxidizing gas having a temperature equal to or higher than the ignition temperature of the solid fuel;
A fuel nozzle that ejects the solid fuel into the combustion region to form a flame;
A boiler apparatus comprising: a high-temperature combustion oxidizing gas supply means for injecting the high-temperature combustion oxidizing gas into the combustion region so as to form a reducing atmosphere in the combustion region near the flame.
前記燃焼用二次空気を前記火炎後流の前記燃焼領域に噴出させる二次空気供給手段と
を更に備えることを特徴とする請求項1に記載のボイラ装置。 Air preheating means for preheating combustion air to a temperature lower than that of the high temperature combustion oxidizing gas to generate combustion secondary air;
The boiler apparatus according to claim 1, further comprising secondary air supply means for ejecting the combustion secondary air to the combustion region in the wake of the flame.
該後段燃料ノズルの配設位置より後流の前記燃焼領域に前記燃焼用二次空気を噴出させる後段二次空気供給手段の空気噴出口と
を備えることを特徴とする、請求項1乃至12のいずれかに記載のボイラ装置。 A post-stage fuel in which a part of the solid fuel is ejected to the combustion region downstream from the position where the high-temperature oxidizing gas supply means is disposed, and is mixed with the secondary air for combustion from the secondary air supply means and burned A nozzle,
13. An air outlet of a rear-stage secondary air supply means for jetting the secondary air for combustion into the combustion region downstream from the position where the rear-stage fuel nozzle is disposed. The boiler apparatus in any one.
前記固体燃料を前記燃焼領域に噴出させて火炎を形成させる燃料ノズルと、
前記火炉から前記固体燃料の着火温度以上の温度の燃焼排気ガスの一部を抽気し、高温燃焼用酸化ガスとして、前記火炎近傍の燃焼領域に還元雰囲気を形成させるように前記燃焼領域に噴出させる高温燃焼用酸化ガス抽気供給手段と、
燃焼用空気を前記高温燃焼用酸化ガスより低い温度に予熱して燃焼用二次空気を生成する空気予熱手段と、
前記燃焼用二次空気を前記火炎後流の前記燃焼領域に噴出させる二次空気供給手段と
を備えることを特徴とするボイラ装置。
A furnace that injects and burns solid fuel into the lower combustion region;
A fuel nozzle that ejects the solid fuel into the combustion region to form a flame;
A part of the combustion exhaust gas having a temperature equal to or higher than the ignition temperature of the solid fuel is extracted from the furnace and ejected as a high-temperature combustion oxidizing gas to the combustion region so as to form a reducing atmosphere in the combustion region near the flame. High temperature combustion oxidizing gas extraction supply means;
Air preheating means for preheating combustion air to a temperature lower than that of the high temperature combustion oxidizing gas to generate combustion secondary air;
A boiler device comprising: secondary air supply means for ejecting the combustion secondary air to the combustion region in the wake of the flame.
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