JP2005265394A6 - Mixed fire boiler - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料種毎に専用のバーナを設けることなく、同一のバーナで複数種の燃料を燃焼させることができる混焼型ボイラを提供すること。
【解決手段】複数種の燃料を燃焼させる混焼型ボイラにおいて、管状の燃焼室に接線方向に向けて燃料と酸素含有ガスを別々に吹き込むノズル又は燃料と酸素含有ガスの予混合気を吹き込むノズルが設けられ、燃焼室内に旋回流が形成されて管状の火炎が発生するように構成された複数基のバーナ11a〜11dが、ボイラ火炉10に備え付けられ、複数基のバーナ11a〜11dに接続された複数種の燃料配管13〜16を有し、複数種の燃料から選ばれる1種の燃料を複数基のバーナ11a〜11dへ供給することが可能になるように、複数基のバーナ11a〜11dと複数種の燃料配管13〜16の接続が切換え可能に形成されたことを特徴としている。
【選択図】図1An object of the present invention is to provide a mixed combustion type boiler capable of burning a plurality of types of fuel with the same burner without providing a dedicated burner for each fuel type.
In a mixed-fired boiler that burns a plurality of types of fuel, a nozzle that blows fuel and oxygen-containing gas separately into a tubular combustion chamber in a tangential direction or a nozzle that blows a premixed gas of fuel and oxygen-containing gas is provided. A plurality of burners 11a to 11d that are provided so that a swirling flow is formed in the combustion chamber to generate a tubular flame are provided in the boiler furnace 10 and connected to the plurality of burners 11a to 11d. A plurality of burners 11a to 11d having a plurality of types of fuel pipes 13 to 16 so that one type of fuel selected from the plurality of types of fuel can be supplied to the plurality of burners 11a to 11d; A plurality of types of fuel pipes 13 to 16 are formed so as to be switchable.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は複数種の燃料を燃焼させる混焼型ボイラに関する。 The present invention relates to a co-fired boiler that burns a plurality of types of fuel.
製鉄所においては、高炉、コークス炉、転炉等から可燃性ガスが発生し、これら複数種類の副生ガスは何れも自家消費されている。この副生ガスは各所の製造工程における燃料として供給され、残りが発電設備のボイラに供給されている。このため、製鉄所においては、複数種の燃料を燃焼させる混焼型ボイラが設置されている。 In steelworks, combustible gases are generated from blast furnaces, coke ovens, converters, and the like, and these multiple types of by-product gases are all consumed in-house. This by-product gas is supplied as fuel in various manufacturing processes, and the remainder is supplied to the boiler of the power generation facility. For this reason, mixed-fired boilers that burn multiple types of fuel are installed at steelworks.
従来の混焼型ボイラにおいては、特許文献1に示されているように、燃焼させるガスの種類毎に専用のバーナ群が設けられている。これは、例えば、高炉ガスとコークス炉ガスを燃焼させる場合のように、ガス成分が異なり、発熱量が大幅に異なる複数のガスを同一のバーナで安定して燃焼させることが困難だからである。
従来の混焼型ボイラにおいては、燃焼させるガスの種類毎に専用のバーナ群を設けなければならないので、設備費が増大すると共にメンテナンス費用等の維持費も嵩んでいた。すなわち、4種類のガスを燃焼させることを可能にする場合、例えば、燃料種毎に4基のバーナ群を備えたボイラにおいては、16基のバーナを必要とする。 In conventional mixed-fired boilers, a dedicated burner group must be provided for each type of gas to be burned, which increases equipment costs and maintenance costs such as maintenance costs. That is, when it is possible to burn four types of gas, for example, a boiler having four burner groups for each fuel type requires 16 burners.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、燃料種毎に専用のバーナを設けることなく、同一のバーナで複数種の燃料を燃焼させることができる混焼型ボイラを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a mixed combustion boiler that can burn a plurality of types of fuel with the same burner without providing a dedicated burner for each fuel type. With the goal.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明に係る混燃型のボイラは、複数種の燃料を燃焼させる混焼型ボイラにおいて、管状の燃焼室に接線方向に向けて燃料と酸素含有ガスを別々に吹き込むノズル又は燃料と酸素含有ガスの予混合気を吹き込むノズルが設けられ、前記燃焼室内に旋回流が形成されて管状の火炎が発生するように構成された複数基のバーナが、ボイラ火炉に備え付けられ、前記複数基のバーナに接続された複数種の燃料配管を有し、前記複数種の燃料から選ばれる1種の燃料を前記複数基のバーナへ供給することが可能になるように、前記複数基のバーナと前記複数種の燃料配管の接続が切換え可能に形成されたことを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problem, the mixed-combustion boiler according to the first aspect of the present invention is a mixed-fired boiler that burns a plurality of types of fuel. In the mixed combustion boiler, the fuel and oxygen are directed tangentially to a tubular combustion chamber. There are provided a plurality of burners provided with nozzles for separately blowing the contained gas or nozzles for blowing a premixed mixture of fuel and oxygen-containing gas, and a swirling flow is formed in the combustion chamber to generate a tubular flame. A plurality of types of fuel pipes installed in a boiler furnace and connected to the plurality of burners, and one type of fuel selected from the plurality of types of fuel can be supplied to the plurality of burners As described above, the connection between the plurality of burners and the plurality of types of fuel pipes is formed to be switchable.
請求項2に記載の発明に係る混燃型のボイラは、複数種の燃料を燃焼させる混焼型ボイラにおいて、管状の燃焼室に接線方向に向けて燃料と酸素含有ガスを別々に吹き込むノズル又は燃料と酸素含有ガスの予混合気を吹き込むノズルが設けられ、前記燃焼室内に旋回流が形成されて管状の火炎が発生するように構成された複数基のバーナが、ボイラ火炉に備え付けられ、前記複数基のバーナに接続された複数種の燃料配管を有し、前記複数種の燃料から選ばれる1種の燃料を前記複数基のバーナへ供給すること、又は前記複数種の燃料から選ばれる2種以上の燃料をそれぞれ指定基数のバーナへ供給することの中の何れかを選択可能になるように、前記複数基のバーナと前記複数種の燃料配管の接続が切換え可能に形成されたことを特徴としている。 A mixed-combustion boiler according to the invention of claim 2 is a mixed-fired boiler that burns a plurality of types of fuel, and a nozzle or fuel that separately blows fuel and an oxygen-containing gas into a tubular combustion chamber in a tangential direction. And a plurality of burners configured to generate a swirling flow in the combustion chamber to generate a tubular flame, and provided with a boiler furnace, A plurality of types of fuel pipes connected to a plurality of burners, and supplying one type of fuel selected from the plurality of types of fuel to the plurality of types of burners, or two types selected from the plurality of types of fuel The connection between the plurality of burners and the plurality of types of fuel pipes is formed to be switchable so that any one of the above-mentioned fuels can be selected from the supply to the specified number of burners. As Yes.
請求項3に記載の発明に係る混燃型のボイラは、複数種の燃料を燃焼させる混焼型ボイラにおいて、管状の燃焼室に接線方向に向けて燃料と酸素含有ガスを別々に吹き込むノズル又は燃料と酸素含有ガスの予混合気を吹き込むノズルが設けられ、前記燃焼室内に旋回流が形成されて管状の火炎が発生するように構成された複数基のバーナが、ボイラ火炉に備え付けられ、前記複数基のバーナに接続された複数種の燃料配管を有し、前記複数種の燃料から選ばれる1種の燃料を前記複数基のバーナへ供給すること、又は前記複数種の燃料から選ばれる2種以上の燃料をそれぞれ指定基数のバーナへ供給すること、又は前記複数種の燃料から選ばれる2種以上の燃料を混合して複数基のバーナへ供給することの中の何れかを選択可能になるように、前記複数基のバーナと前記複数種の燃料配管の接続が切換え可能に形成されたことを特徴としている。 A mixed-combustion boiler according to a third aspect of the present invention is a mixed-fired boiler that burns a plurality of types of fuel, and is a nozzle or fuel that separately blows fuel and oxygen-containing gas into a tubular combustion chamber in a tangential direction. And a plurality of burners configured to generate a swirling flow in the combustion chamber to generate a tubular flame, and provided with a boiler furnace, A plurality of types of fuel pipes connected to a plurality of burners, and supplying one type of fuel selected from the plurality of types of fuel to the plurality of types of burners, or two types selected from the plurality of types of fuel It is possible to select between supplying the above fuels to a specified number of burners or mixing two or more kinds of fuels selected from the plurality of types of fuels and supplying them to a plurality of burners. like, The connection between the plurality of burners and the plurality of types of fuel pipes is formed to be switchable.
なお、以下の説明においては、上記の管状火炎が発生するように構成されたバーナを、管状火炎バーナと略称する。 In the following description, a burner configured to generate the tubular flame is abbreviated as a tubular flame burner.
本発明においては、管状火炎バーナと言う特殊なバーナを備えているので、燃料種毎に専用のバーナを設けることなく、同一のバーナ群により、複数種の燃料から選ばれる1種又は2種以上の燃料を燃焼させることができる。 In the present invention, since a special burner called a tubular flame burner is provided, one or more kinds selected from a plurality of kinds of fuels can be selected by the same burner group without providing a dedicated burner for each fuel type. The fuel can be burned.
本発明のボイラ火炉に備える管状火炎バーナは、基本的な構成が特開平11−281015号公報に記載されているものと同じであって、図4に示すような構成のバーナを指す。このバーナは、管状の燃焼室内へ燃料と酸素含有ガスを高速で吹き込むことによって、高速の旋回を形成させ、この旋回流に点火して燃焼させるものであって、後述のように、燃焼範囲が非常に広いので、発熱量が大幅に異なるガスでも燃焼させることができる。例えば、高炉ガスよりもさらに発熱量が低い600Kcal/m3 程度の低発熱量のガスを燃焼させることができると共に、LNGのような高発熱量のガスをも燃焼させることもできる。このため、本発明においては、同一のバーナ群で複数種の燃料を燃焼させることができるようになっている。 The tubular flame burner provided in the boiler furnace of the present invention has the same basic structure as that described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-281015, and refers to a burner having a structure as shown in FIG. This burner blows fuel and oxygen-containing gas into a tubular combustion chamber at a high speed to form a high-speed swirl, and ignites and burns this swirl flow. Since it is very wide, it is possible to burn even gases with greatly different calorific values. For example, it is possible to burn a low calorific value gas of about 600 Kcal / m 3, which has a calorific value lower than that of the blast furnace gas, and to burn a high calorific value gas such as LNG. For this reason, in this invention, several types of fuel can be burned with the same burner group.
そして、管状火炎バーナにおいては、燃料が高速旋回しながら燃焼し、揺らいだりすることがない安定な管状の火炎ができるので、火炎の各所においては燃料や酸素の濃度が均一な状態になり、局所的な低温領域や高温領域ができない安定な燃焼が行われる。このため、ススの生成や窒素酸化物(NOx)の生成が大幅に抑制される。さらに、通常のバーナから拡散炎を発生させた場合と違い、高速旋回する管状火炎が形成されるので、燃焼が短時間で終了する。このため、窒素酸化物の生成が一層抑制され、又、もしも、ススが生成したとしても、そのスス粒子が成長する時間が与えられないので、ススの発生量はごく僅かに抑えられる。 And in the tubular flame burner, the fuel burns while swirling at a high speed, and a stable tubular flame that does not fluctuate can be formed. Stable combustion that does not allow for a low temperature region or a high temperature region. For this reason, the production | generation of soot and the production | generation of nitrogen oxide (NOx) are suppressed significantly. Furthermore, unlike a case where a diffusion flame is generated from a normal burner, a tubular flame that rotates at high speed is formed, so that the combustion is completed in a short time. For this reason, the generation of nitrogen oxides is further suppressed, and even if soot is generated, the time for soot particles to grow is not given, so the amount of generated soot is suppressed to a very small amount.
ところで、製鉄所の発電用ボイラは、高炉などを備えた製銑工程などと並んで排ガスが大量に発生する施設であり、その排ガスのガス組成が環境負荷に及ぼす影響は大きいが、本発明によれば、燃焼排ガス中の有害成分が非常に少なく抑えられるので、製鉄所の環境負荷が軽減される。 By the way, a power generation boiler at a steel works is a facility where a large amount of exhaust gas is generated along with a steelmaking process equipped with a blast furnace, etc., and the gas composition of the exhaust gas has a great influence on the environmental load. According to this, since harmful components in the combustion exhaust gas can be suppressed to a very low level, the environmental load of the steelworks is reduced.
本発明によれば、燃料種毎に専用のバーナを設けることなく、同一のバーナで複数種の燃料を燃焼させることができるので、バーナの設置数が減少し、設備費と保守管理に要する費用が低減される。 According to the present invention, since a plurality of types of fuel can be burned by the same burner without providing a dedicated burner for each fuel type, the number of burner installations is reduced, and the equipment cost and the cost required for maintenance management are reduced. Is reduced.
又、多量の排ガスを発生するボイラから排出される有害成分が非常に少なく抑えられるので、環境負荷が軽減される。 Moreover, since harmful components discharged from the boiler that generates a large amount of exhaust gas can be suppressed to a very low level, the environmental load is reduced.
本発明を図面にしたがって具体的に説明する。図1は本発明の混焼型ボイラの構成に係る実施形態の第1の例を示す図、図2は本発明の混焼型ボイラの構成に係る実施形態の第2の例を示す図、図3は本発明の混焼型ボイラの構成に係る実施形態の第3の例を示す図である。そして、図4は本発明の混焼型ボイラに備える管状火炎バーナの基本的な構成を示す図、図5〜図7は改良された管状火炎バーナに係る構成を示す図である。 The present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a first example of an embodiment according to the configuration of the mixed combustion boiler of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a second example of the embodiment according to the configuration of the mixed combustion boiler of the present invention, and FIG. These are figures which show the 3rd example of embodiment which concerns on the structure of the mixed combustion boiler of this invention. And FIG. 4 is a figure which shows the basic composition of the tubular flame burner with which the mixed-fired boiler of this invention is equipped, and FIGS. 5-7 is a figure which shows the structure which concerns on the improved tubular flame burner.
まず、図4により、上記の各実施形態において備える管状火炎バーナの基本的な構成について説明する。(a)図は一部を切り欠いた側面図、(b)図は(a)図におけるA−A矢視の断面図である。30は管状の燃焼室であり、一端が開放されて燃焼ガスの排出口になっている。そして、燃焼室30の他端部には、管軸方向に沿って長いスリットが形成されており、このスリットに接続させて、燃料吹き込みノズルと酸素含有ガス吹き込みノズル、又は、燃料と酸素含有ガスよりなる予混合気を吹き込むノズル31が設けられている。このノズル31は吹き込み方向が燃焼室の内壁面と略接線方向になるように設けられており、燃料や酸素含有ガスの吹き込みによって、燃焼室30内に旋回流が形成されるようになっている。そして、ノズル31の先端部の形状を扁平に形成し、かつその開口面積を絞ることにより、燃焼室内に高速の旋回流を形成することができる。32は点火プラグ、100は管状の火炎を示す。
First, the basic structure of the tubular flame burner provided in each of the above embodiments will be described with reference to FIG. (A) A figure is a side view which notched a part, (b) A figure is sectional drawing of the AA arrow in (a) figure.
なお、図4においては、ノズル31が複数設けられたものが示されているが、ノズルは、必ずしも、複数でなければならない訳ではなく、1基だけのものであってもよい。又、上記の説明においては、燃焼室30とノズル31の接続部に設けるガス噴出口がスリットであることが記載されているが、本発明においては、ガス噴出口がスリットに限定されるものではない。燃焼室のガス噴出口は隣接して穿たれた複数の穴により形成されたものであってもよく、燃焼室30内に高速の旋回流を形成することができるものであればよい。
Although FIG. 4 shows a case where a plurality of
上記のように構成されたバーナにおいて、ノズル31から吹き込まれて旋回流を形成している混合気に点火すると、燃焼室30内のガスが密度差によって層別され、火炎の両側に密度の異なるガス層ができる。すなわち、旋回速度の小さい軸心側には高温の燃焼ガスが存在し、旋回速度の大きい内壁側には未燃焼のガスが存在するようになる。
In the burner configured as described above, when the air-fuel mixture that is blown from the
又、内壁近傍では、旋回速度が火炎伝播速度を上回っており、火炎が内壁近傍までは伝播しないので、燃焼室30内には火炎が管状の形になって生成する。又、燃焼室の内壁付近には未燃焼のガスが存在しているので、燃焼室30の壁面が直接的に加熱されて高温に曝されることはない。燃焼室30内のガスは旋回しながら下流側へ流れ、その間に、内壁側のガスが順次燃焼して軸心側へ移動し、開放端部から排出される。
Further, in the vicinity of the inner wall, the swirling speed exceeds the flame propagation speed, and the flame does not propagate to the vicinity of the inner wall, so that the flame is generated in the
上記の構成による管状火炎バーナは多くの利点を有するが、そのうち、本発明に関わる利点を挙げれば、次の通りである。燃料及び酸素含有ガスが高速で吹き込まれても、燃焼室30内の中央部は旋回速度が小さいので、常に安定な火炎が形成される。このため、火炎各所の燃焼領域においては、燃料濃度や温度の差が生じない燃焼が行われ、局所的な低温領域ができることがないので、ススが生成しない。
The tubular flame burner configured as described above has many advantages. Among them, the advantages related to the present invention are as follows. Even if the fuel and the oxygen-containing gas are blown at a high speed, the center portion in the
又、燃料及び酸素含有ガスを高速で吹き込んで旋回流を形成させるため、燃料と酸素含有ガスとの混合性が良好であって、通常のバーナでは単独で燃焼させることができない極低発熱量の無酸化雰囲気ガスを、別途に燃料を供給することなく、単独燃焼させることができる。 Also, since the fuel and oxygen-containing gas are blown at a high speed to form a swirling flow, the mixing property of the fuel and the oxygen-containing gas is good, and an extremely low calorific value that cannot be burned alone with a normal burner. The non-oxidizing atmosphere gas can be burned alone without separately supplying fuel.
このように、図4に示す管状火炎バーナは、上記のような利点を有するものであるが、このバーナがさらに改良された構成について説明する。 As described above, the tubular flame burner shown in FIG. 4 has the above-described advantages. A configuration in which this burner is further improved will be described.
図5は改良された管状火炎バーナに係る構成の第1の例を示す図である。図5(a)は改良された管状火炎バ−ナの構成図、図5(b)は(a)図のA−A矢視図である。図5において、図4と同じ構成に係る部分については、同一の符号を付し説明を省略する。この管状火炎バーナにおいては、燃焼室30の外側に外筒40が設けられ、燃焼室30と外筒40の間がガスの流通が可能に構成されている。外筒40は先端と後端の双方が閉塞端となっており、外筒40の先端側に接続された配管42から導入されたガスが後端側に接続された配管43から排出されるようになっている。そして、配管42から導入されて燃焼室30と外筒40の間のガス通路41を通過し、配管43から排出された酸素含有ガス又は燃料が、吹き込みノズル31に供給されるようになっている。
FIG. 5 is a view showing a first example of a configuration related to an improved tubular flame burner. FIG. 5A is a configuration diagram of the improved tubular flame burner, and FIG. 5B is a view taken along the line AA of FIG. In FIG. 5, parts having the same configuration as in FIG. In this tubular flame burner, an
上記の構成によるバーナにおいて、酸素含有ガス又は燃料は上記通路41を通過するので、高温の燃焼室外面に接触して予熱された後、ノズル31に導入される。このため、バ−ナの燃焼性が向上し、低発熱量のガスでも燃焼させることができる。
In the burner configured as described above, the oxygen-containing gas or fuel passes through the
ところで、前述のように、管状火炎バーナにおいては、燃焼室30内のガスが密度差によって層別され、旋回速度の小さい軸心側には高温の燃焼ガスが存在し、旋回速度の大きい内壁側には未燃焼のガスが存在するようになるので、火炎の長さが燃焼室30の長さより短くならなければ、燃焼室30の内壁が高温に曝されることはない。
By the way, as described above, in the tubular flame burner, the gas in the
しかし、例えば、燃焼量を減少させた場合などには、火炎の長さが燃焼室30の長さより短くなることがある。又、燃焼量が大きい場合であっても、バーナを取り付ける炉の構造上、燃焼室30の長さを最大負荷の燃焼をしたときに発生する火炎の長さよりも長くせざるを得ないこともある。
However, for example, when the amount of combustion is reduced, the length of the flame may be shorter than the length of the
このような場合には、その内壁近傍に未燃の低温ガス層が存在しなくなるので、比較的低温に保たれていた燃焼室内壁の温度が上昇するようになる。この際、燃焼室30の先端部が耐熱性の材料で形成されていなければ、その先端部が損傷される恐れがある。しかし、管状火炎バーナの燃焼室30を図5に示すような二重円筒式の構造にすれば、酸素含有ガス及び/又は燃料ガスの予熱が行われるので、バ−ナの燃焼性が向上して、低発熱量のガスでも燃焼させることができるようになる。又、酸素含有ガス及び/又は燃料ガスの予熱と共に燃焼室30の冷却が行われるので、燃焼室30が損傷される恐れがなくなり、バ−ナの寿命が延長される。
In such a case, since there is no unburned low temperature gas layer near the inner wall, the temperature of the combustion chamber wall that has been maintained at a relatively low temperature rises. At this time, if the tip of the
図6は改良された管状火炎バーナに係る構成の第2の例を示す縦断面図である。図6において、図4と同じ構成に係る部分については、同一の符号を付し説明を省略する。この管状火炎バーナにおいては、燃焼室30が、一端が開放された内筒45と内筒45の外周面に沿ってスライド可能に取り付けられた外筒46で構成されている。この外筒46は、内筒45の燃料や酸素含有ガスを吹き込むノズルの接続箇所(ノズル噴射口)と排ガスが排出される開放端部との間の部分で、内筒45の外周面に沿ってスライドさせるようになっており、外筒46を何れかの方向にスライドさせることにより、燃焼室30の長さを長くしたり、短くしたりする調整が可能になっている。内筒45および外筒46の長さは、理論的に決定することもできるが、実験を繰り返して決定してもよい。図中、31aは燃料吹き込みノズル、31bは酸素含有ガス吹き込みノズル、32は点火プラグである。100は管状火炎を示す。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a second example of the configuration related to the improved tubular flame burner. In FIG. 6, parts having the same configuration as in FIG. In this tubular flame burner, the
燃焼室30を上記のように構成すれば、外筒46をスライドすることにより、燃焼量を変える際に、生成する火炎の長さに応じて燃焼室30の長さを調整することができる。
If the
図7は改良された管状火炎バーナに係る構成の第3の例を示す図である。図7において、図4と同じ構成に係る部分については、説明を省略する。図7において、30は管状の燃焼室であり、先端30aが開放されて燃焼排ガスの排出口になっている。そして、燃焼室の後端30bの近傍に、ノズル噴射口が燃焼室30の内面に開口した、燃料ガスを吹き込むための燃料吹き込みノズル50と酸素含有ガスを吹き込むための酸素含有ガス吹き込みノズル51が取り付けられている。これらのノズルは、燃焼室30に対し、ノズルの噴射方向が燃焼室内周面の接線方向とほぼ一致するように設けられており、酸素含有ガスおよび燃料の吹き込みによって、燃焼室30内に旋回流が形成されるようになっている。そして、ノズルの先端部の形状を扁平に形成し、かつその開口面積を絞ることにより、燃焼室内に高速の旋回流を形成することができる。なお、燃焼室の後端30b近傍に、点火プラグ(図示せず)を取り付けてもよい。
FIG. 7 is a view showing a third example of the configuration related to the improved tubular flame burner. In FIG. 7, the description of the portions related to the same configuration as in FIG. In FIG. 7,
以上のような構成を有する管状火炎バーナ1において、燃料吹き込み用ノズル50及び酸素含有ガス吹き込み用ノズル51が設けられている位置よりもガス流れ方向下流側に、ノズル噴射口が燃焼室30の内面に開口した二次燃焼用の酸素含有ガス吹き込みノズル52が設けられている。この二次燃焼用の酸素含有ガス吹き込みノズル52は、ノズルの噴射方向が燃焼室内周面の接線方向とほぼ一致するように設けたものである。
In the tubular flame burner 1 having the above-described configuration, the nozzle injection port is located on the inner surface of the
このように、燃料吹き込みノズル50及び酸素含有ガス吹き込みノズル51が設けられている位置よりもガス流れ方向下流側に二次燃焼用の酸素含有ガス吹き込みノズル52を設け、二次燃焼用の酸素含有ガスを、このガスの噴射方向が燃焼室内周面の接線方向とほぼ一致するように吹き込むことにより、燃焼室30内において二段燃焼が行われ、NOxの生成が抑制される。
Thus, the oxygen-containing
燃焼室30内で二段燃焼が行われると、次のような効果がもたらされる。NOxの生成が大幅に抑制される管状火炎バーナであっても、特に、コークス炉ガスなどの高発熱量の燃料を燃焼させる場合に、NOxの生成を一層抑制するためには、燃焼室30内へ吹き込む燃料及び酸素含有ガスの吹き込み流速を一層高速にする必要があるが、二段燃焼を行うことにより、吹き込み流速をさらに高速にすることを要しない。このため、それぞれのガスを吹き込むためのブロアの仕様圧力を高くしなくてもよいので、設備費及びランニングコストが低減される。
When the two-stage combustion is performed in the
以下、図1〜図3に示す本発明の混焼型ボイラの構成に係る実施の形態について、順次説明する。 Hereinafter, embodiments according to the configuration of the mixed-fired boiler of the present invention shown in FIGS. 1 to 3 will be sequentially described.
なお、本発明の混焼型ボイラにおいては、管状火炎バーナを備えているが、その管状火炎バーナの基本的な構成は図4に示す通りである。そして、必要に応じて、図5に示す構成による管状火炎バーナ、図6に示す構成による管状火炎バーナ、あるいは図7に示す構成による管状火炎バーナを備えることができる。 The mixed-fired boiler according to the present invention includes a tubular flame burner. The basic structure of the tubular flame burner is as shown in FIG. And if necessary, the tubular flame burner by the structure shown in FIG. 5, the tubular flame burner by the structure shown in FIG. 6, or the tubular flame burner by the structure shown in FIG. 7 can be provided.
図1により、実施形態の第1の例を説明する。図1は複数種の燃料を燃焼させる混焼型ボイラの配管系統を示す図である。なお、燃焼用空気配管の記載は省略されている。図1において、10はボイラ火炉、11はボイラ火炉に設けられた管状火炎バーナ、12は非常時に重油を供給して燃焼させる重油バーナを示す。このボイラには、複数基のバーナ11が設けられ、複数種の燃料配管が接続されている。13は高炉ガス(Bガス)配管、14はコークス炉ガス(Cガス)配管、15は転炉ガス(LDガス)配管、16は都市ガス配管である。そして、燃料配管の接続を切換えることにより、複数種の燃料から選ばれる1種の燃料を複数基のバーナへ供給すること可能になっている。 A first example of the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a piping system of a co-fired boiler that burns multiple types of fuel. In addition, description of the combustion air piping is abbreviate | omitted. In FIG. 1, 10 is a boiler furnace, 11 is a tubular flame burner provided in the boiler furnace, and 12 is a heavy oil burner for supplying and burning heavy oil in an emergency. In this boiler, a plurality of burners 11 are provided, and a plurality of types of fuel pipes are connected. 13 is a blast furnace gas (B gas) pipe, 14 is a coke oven gas (C gas) pipe, 15 is a converter gas (LD gas) pipe, and 16 is a city gas pipe. By switching the connection of the fuel pipes, one type of fuel selected from a plurality of types of fuel can be supplied to a plurality of burners.
例えば、上記4種の燃料の中からBガス1種を供給することになった場合、弁a1 を開にし、弁c1 〜弁c3 と弁f1 〜弁f4 を開にすれば、4基のバーナ11a〜11dにBガスを供給することができる。又、Cガス1種を供給することになった場合には、弁a2 を開にし、弁c1 〜弁c3 と弁f1 〜弁f4 を開にすればよい。
For example, when one type of B gas is supplied from the above four types of fuel, the valve a 1 is opened, and the valves c 1 to c 3 and the valves f 1 to f 4 are opened. B gas can be supplied to the four
なお、各バーナ11a〜11dへ供給される燃料は、図示されない燃焼制御装置により、蒸気発生量に基づいて流量制御される。
The flow rate of the fuel supplied to each
図2により、実施形態の第2の例を説明する。図2は複数種の燃料を燃焼させる混焼型ボイラの配管系統に係る他の例を示す図である。図2において、図1で説明済みの箇所については、同一の符号を付し説明を省略する。このボイラは、燃料配管の接続を切換えることにより、複数種の燃料から選ばれる1種の燃料を複数基のバーナへ供給することができると共に、さらに2種以上の燃料をそれぞれ指定基数のバーナへ供給することが可能になっている。このため、各燃料種の供給状況に応じて、複数の燃料種を選択し、その燃料種を組み合わせて燃焼させることが可能になっている。 A second example of the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing another example of a piping system of a mixed combustion boiler that burns a plurality of types of fuel. In FIG. 2, the parts already described in FIG. This boiler can supply one type of fuel selected from a plurality of types of fuel to a plurality of burners by switching the connection of fuel pipes, and also supply two or more types of fuels to the specified number of burners. It is possible to supply. For this reason, it is possible to select a plurality of fuel types in accordance with the supply status of each fuel type and to burn the fuel types in combination.
例えば、BガスとCガスをそれぞれ2基のバーナに供給する場合、弁a1 、弁d1 、弁e1 を開にし、弁f1 ,弁f2 を開にすれば、Bガスを2基のバーナ11a,11bへ供給することができ、次いで、弁a2、弁c2 、弁d3 、弁e3 を開にし、弁f3 ,弁f4 を開にすれば、Cガスを2基のバーナ11c,11dへ供給することができる。
For example, when supplying B gas and C gas to each of two burners, if the valves a 1 , d 1 , and e 1 are opened and the valves f 1 and f 2 are opened, 2 B gases are supplied. Can be supplied to the
図3により、実施形態の第3の例を説明する。図3は複数種の燃料を燃焼させる混焼型ボイラの配管系統に係るさらに他の例を示す図である。このボイラは、燃料配管の接続を切換えることにより、複数種の燃料から選ばれる1種の燃料を複数基のバーナへ供給すること、及び2種以上の燃料をそれぞれ指定基数のバーナへ供給することができるようになっている上に、2種以上の燃料を混合して複数基のバーナへ供給することも可能になっている。このため、図2の場合と同様に、各燃料種の供給状況に応じて、複数の燃料種を選択し、その燃料種を組み合わせて燃焼させることが可能であると共に、混合されて発熱量が調整された燃料を各バーナに供給することができる。 A third example of the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a view showing still another example of a piping system of a mixed combustion boiler that burns a plurality of types of fuel. This boiler supplies one type of fuel selected from a plurality of types of fuel to a plurality of burners by switching the connection of fuel pipes, and supplies two or more types of fuel to the specified number of burners. In addition, two or more kinds of fuels can be mixed and supplied to a plurality of burners. For this reason, as in the case of FIG. 2, it is possible to select a plurality of fuel types according to the supply status of each fuel type, and to combine the fuel types for combustion, and to mix and generate a calorific value. Regulated fuel can be supplied to each burner.
図3において、図1で説明済みの箇所については、同一の符号を付し説明を省略する。又、図3において、20は燃料混合器、21a〜21dは図示されない燃焼制御装置から送られてくる指示信号に基づいて、それぞれの燃料の流量を調節する流量調節装置である。
In FIG. 3, the parts already described in FIG. In FIG. 3,
このボイラにおいて、2種以上の燃料を混合して燃焼させる場合、例えば、BガスとCガスを混合して燃焼させるには、弁a1 、弁g1 を開にし、弁a2 、弁g2 を開にした後、弁h1 〜弁h4 を開にすれば、BガスとCガスが所定比率で混合され、4基のバーナ11a〜11dに供給される。
In this boiler, when two or more kinds of fuels are mixed and burned, for example, in order to mix and burn B gas and C gas, the valves a 1 and g 1 are opened, and the valves a 2 and g are opened. after the 2 to open, if the valve h 1 ~ valve h 4 in the open, B gas and C gas are mixed in a predetermined ratio, it is supplied to the
なお、上記の図1〜図3においては、バーナの設置数を4基で、供給する燃料の種類がBガス、Cガス、LDガス、都市ガスの4種になっているが、これは説明の便宜上の記載であって、本発明はバーナの設置数及び燃料の種類が図1〜図3の記載に限定されるものではない。 In FIGS. 1 to 3, the number of burners installed is four, and the types of fuel to be supplied are B gas, C gas, LD gas, and city gas. In the present invention, the number of burners installed and the type of fuel are not limited to those shown in FIGS.
上述のように、本発明においては、多種多様な燃料種を安定燃焼させることができる管状火炎バーナを備えているので、従来の混焼型ボイラにおけるように、燃料種毎に専用のバーナを設ける必要はなく、1種類のバーナで多様な燃料種を燃焼させることができる。
このため、ボイラ火炉に設置するバーナの数を大幅に減らすことができ、設備費及びメンテナンス費の大幅な低減が達成される。
As described above, in the present invention, since the tubular flame burner capable of stably burning a wide variety of fuel types is provided, it is necessary to provide a dedicated burner for each fuel type as in a conventional mixed-fired boiler. Rather, a single burner can burn a variety of fuel types.
For this reason, the number of burners installed in the boiler furnace can be greatly reduced, and a significant reduction in equipment costs and maintenance costs can be achieved.
また、高速旋回しながら燃焼する管状火炎バーナにおいては、局所的な低温領域や高温領域ができないので、ススの生成や窒素酸化物(NOx)などの有害成分の生成が大幅に抑制される。このため、環境負荷が軽減される。 In addition, in a tubular flame burner that burns while swirling at a high speed, a local low-temperature region or high-temperature region cannot be formed, so that generation of soot and harmful components such as nitrogen oxides (NOx) are greatly suppressed. For this reason, an environmental load is reduced.
10 ボイラ火炉
11a,11b,11c,11d 管状火炎バーナ
13 Bガス配管
14 Cガス配管
15 LDガス配管
16 都市ガス配管
20 燃料混合器
21a,21b,21c,21d 流量調節装置
30 燃焼室
31 吹き込みノズル
32 点火プラグ
50 燃料吹き込みノズル
51 酸素含有ガス吹き込みノズル
52 二次燃焼用酸素含有ガス吹き込みノズル
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