JP2006057903A - Dust coal burner and boiler using it - Google Patents

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Ryuhei Takashima
竜平 高島
Akiyasu Okamoto
章泰 岡元
Takeshi Ariga
健 有賀
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dust coal burner capable of realizing further reduction of NOx. <P>SOLUTION: This dust coal burner 19 totally putting in an air amount smaller than a theoretical air amount of an inputted dust coal amount to perform combustion in reducing atmosphere has: a dust coal mixture passage leading dust coal mixture of dust coal and carrying air, and injecting it from the tip; a high temperature gas supply passage 67 provided such that the high temperature gas supply passage 67 covers at least a tip portion of the dust coal mixture passage, leading high temperature gas having high temperature effective in a volatile matter discharge of the dust coal, and low oxygen concentration, and injecting it into a furnace 3; and a tertiary air passage provided such that the tertiary air passage covers at least the tip periphery of the high temperature gas supply passage 67, supplying tertiary air into the furnace 3. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、発電用あるいは工業用等のために蒸気発生を行う微粉炭焚きボイラに適用して好適な微粉炭バーナおよびこれを用いたボイラに関するものである。   The present invention relates to a pulverized coal burner suitable for use in a pulverized coal burning boiler that generates steam for power generation or industrial use, and a boiler using the pulverized coal burner.

これら微粉炭焚きボイラでは、特に煤塵、SOx及びNOxの排出について環境保全上の要求が強く、従来種々の対策が取られている。これらは、発生したものを処理する方向の対策が主体であるが、NOxについては、発生自体を抑制する対策が併せて取られている。
NOxの発生を抑制するのに有力なものとして、例えば、特許文献1に示されるものがある。
これは、微粉炭バーナ部分で投入される空気量を、燃焼のために投入される微粉炭量の理論空気量未満となるようにし、主燃焼ゾーンを還元雰囲気に保つ。これにより、微粉炭燃焼初期に多く発生するNOxを還元して後流へ排出されるNOx量を低減させる。その後、主燃焼ゾーンの後流に設けられたアディショナルエアノズルから燃焼用空気を投入して酸化燃焼を行い、燃焼を完結させている。
そして、アディショナルエアノズルから投入される燃焼用空気の割合を増加させ、主燃焼ゾーンでの還元雰囲気を強めるとNOxの排出量がより少なくなる。
In these pulverized coal fired boilers, there is a strong demand for environmental conservation especially regarding emission of dust, SOx and NOx, and various measures have been taken conventionally. These are mainly countermeasures in the direction of processing what has occurred, but for NOx, countermeasures for suppressing the occurrence itself are also taken.
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-133707 discloses an effective method for suppressing the generation of NOx.
This keeps the main combustion zone in a reducing atmosphere so that the amount of air input at the pulverized coal burner is less than the theoretical amount of pulverized coal input for combustion. As a result, the amount of NOx generated in the early stage of pulverized coal combustion is reduced and the amount of NOx discharged to the downstream is reduced. Thereafter, combustion air is supplied from an additional air nozzle provided downstream of the main combustion zone, and oxidation combustion is performed to complete the combustion.
And if the ratio of the combustion air thrown in from the additional air nozzle is increased and the reducing atmosphere in the main combustion zone is strengthened, the amount of NOx emission becomes smaller.

特開平10−213309号公報(段落[0001]〜[0019],及び図6)Japanese Patent Laid-Open No. 10-213309 (paragraphs [0001] to [0019] and FIG. 6)

ところで、特許文献1に記載のものでは、アディショナルエアノズルから投入される燃焼用空気の割合30%を越えると、この割合を増加しても、NOxの排出量がそれ以上低減しない、すなわちNOxの減少に限界があることが判明した。
最近、更なる低NOx化が求められており、特許文献1に記載のものでは機能的にその要求に十分に答えられないという問題があった。
By the way, in the thing of patent document 1, if the ratio of the combustion air thrown in from an additional air nozzle exceeds 30%, even if this ratio is increased, the amount of NOx emission will not be reduced any further, that is, the reduction of NOx. Has been found to have limitations.
Recently, further reduction in NOx has been demanded, and the one described in Patent Document 1 has a problem that it cannot sufficiently satisfy the request functionally.

本発明は、上記問題点に鑑み、更なる低NOx化を実現できる微粉炭バーナおよびこれを用いたボイラを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the pulverized coal burner which can implement | achieve further NOx reduction, and a boiler using the same in view of the said problem.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる微粉炭バーナは、投入する微粉炭量の理論空気量よりも少ない空気量を全体として投入して還元雰囲気で燃焼させる微粉炭バーナにおいて、微粉炭と搬送空気との微粉炭混合気を導き、先端から噴出する微粉炭混合気供給通路と、少なくとも該微粉炭混合気供給通路の先端部分を覆うように設けられ、前記微粉炭の揮発分放出に有効な高温で、かつ低酸素濃度である高温ガスを導き火炉に噴出する高温ガス供給通路と、少なくとも該高温ガス供給通路の先端外周を覆うように設けられ、燃焼用空気を火炉に供給する空気供給通路と、を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
That is, the pulverized coal burner according to the present invention is a pulverized coal burner in which an amount of air smaller than the theoretical amount of pulverized coal to be input is introduced as a whole and burned in a reducing atmosphere. A pulverized coal mixture supply passage that guides the air-fuel mixture and is ejected from the tip, and at least a tip portion of the pulverized coal mixture supply passage, is provided at a high temperature that is effective for releasing the volatile matter of the pulverized coal and low A high-temperature gas supply passage that guides a high-temperature gas having an oxygen concentration and ejects the high-temperature gas to the furnace, and an air supply passage that is provided so as to cover at least the outer periphery of the tip of the high-temperature gas supply passage and supplies combustion air to the furnace. It is characterized by that.

本発明によれば、高温ガス供給通路が微粉炭混合気供給通路の先端部分を覆うように設けられているので、微粉炭混合気は高温ガス供給通路によって導かれている高温ガス中に噴出されることになる。高温ガス中に噴出された微粉炭は、微粉炭の揮発分放出に有効な高温である高温ガスと混合して加熱されるので、急速に揮発分が放出され、さらに微粉炭粒子も昇温される。一方、高温ガスは低酸素濃度で、搬送空気と混合しても揮発分の可燃濃度範囲に入らないので、放出された揮発分は高温ガス供給通路内では燃焼されない。
そして、放出された揮発分および昇温された微粉炭粒子を含む低酸素濃度の微粉炭混合気が、高温ガス供給通路から火炉に噴出され、着火され、外周部に供給される燃焼用空気を巻き込みつつ燃焼が維持される。この際、全体として空気量は、微粉炭の理論空気量より少ないため還元雰囲気での燃焼となる。
According to the present invention, since the high temperature gas supply passage is provided so as to cover the tip portion of the pulverized coal mixture supply passage, the pulverized coal mixture is jetted into the high temperature gas guided by the high temperature gas supply passage. Will be. The pulverized coal injected into the high-temperature gas is mixed with the high-temperature gas that is effective for releasing the volatile matter of the pulverized coal and heated, so the volatile matter is rapidly released and the pulverized coal particles are also heated. The On the other hand, since the hot gas has a low oxygen concentration and does not enter the flammable concentration range even when mixed with the carrier air, the released volatile matter is not burned in the hot gas supply passage.
Then, the low oxygen concentration pulverized coal mixture including the released volatile matter and the heated pulverized coal particles is ejected from the high temperature gas supply passage to the furnace, ignited, and the combustion air supplied to the outer peripheral portion Combustion is maintained while entraining. At this time, since the air amount as a whole is smaller than the theoretical air amount of pulverized coal, combustion is performed in a reducing atmosphere.

このように、揮発分は予め放出された状態で火炉に噴出されるので、従来着火のために必要であった揮発分を放出させるための時間が不要となる分早く着火される。また、微粉炭粒子も予め昇温されているので、着火温度に早く到るため早く着火される。このため、高温、低酸素濃度での燃焼が早く始まるので、このような還元雰囲気での燃焼時間が長くなる。このため、燃焼初期に大量に発生するNOxに対する還元反応時間を十分に取れるので、NOxの排出量を低減することができる。
なお、ここで「微粉炭の揮発分放出に有効な高温」とは、例えば750℃以上の温度であることを意味している。このような温度とすれば、微粉炭が炉内に入る前にその揮発分放出が完了し、粒子が十分に昇温された状態となる。
また、高温ガスの酸素含有量は、4%以下が好適である。
As described above, since the volatile matter is ejected to the furnace in a state where it has been released in advance, ignition is performed early as much as the time required for releasing the volatile matter necessary for conventional ignition becomes unnecessary. Further, since the pulverized coal particles are also heated in advance, they are ignited early because they reach the ignition temperature quickly. For this reason, since combustion at a high temperature and a low oxygen concentration starts earlier, the combustion time in such a reducing atmosphere becomes longer. For this reason, a sufficient reduction reaction time for NOx generated in a large amount in the early stage of combustion can be secured, so that the amount of NOx emission can be reduced.
Here, “high temperature effective for releasing volatile matter of pulverized coal” means, for example, a temperature of 750 ° C. or higher. With such a temperature, the volatile matter emission is completed before the pulverized coal enters the furnace, and the particles are sufficiently heated.
Further, the oxygen content of the high temperature gas is preferably 4% or less.

また、本発明にかかる微粉炭バーナでは、投入する微粉炭量の理論空気量よりも少ない空気量を全体として投入して還元雰囲気で燃焼させる微粉炭バーナにおいて、微粉炭と搬送空気との微粉炭混合気を導き、先端から噴出する微粉炭混合気供給通路と、少なくとも該微粉炭混合気供給通路の先端部分を覆うように設けられ、750℃以上で、かつ低酸素濃度である高温ガスを導き火炉に噴出する高温ガス供給通路と、少なくとも該高温ガス供給通路の先端外周を覆うように設けられ、燃焼用空気を火炉に供給する空気供給通路と、を備えたことを特徴とする。   Further, in the pulverized coal burner according to the present invention, in the pulverized coal burner in which an air amount smaller than the theoretical air amount of the pulverized coal amount to be input is introduced as a whole and burned in a reducing atmosphere, the pulverized coal of pulverized coal and carrier air is used. A pulverized coal mixture supply passage that guides the air-fuel mixture and ejects from the tip, and at least a tip portion of the pulverized coal mixture supply passage is provided, and guides a high-temperature gas that is 750 ° C. or higher and has a low oxygen concentration. A high-temperature gas supply passage that jets into the furnace and an air supply passage that is provided so as to cover at least the outer periphery of the tip of the high-temperature gas supply passage and supplies combustion air to the furnace.

本発明によれば、高温ガス供給通路が微粉炭混合気供給通路の先端部分を覆うように設けられているので、微粉炭混合気は高温ガス供給通路によって導かれている高温ガス中に噴出されることになる。高温ガス中に噴出された微粉炭は、750℃以上の温度を有する高温ガスと混合して加熱されるので、急速に揮発分が放出され、さらに微粉炭粒子も昇温される。一方、高温ガスは低酸素濃度で、搬送空気と混合しても揮発分の可燃濃度範囲に入らないので、放出された揮発分は高温ガス供給通路内では燃焼されない。
そして、放出された揮発分および昇温された微粉炭粒子を含む低酸素濃度の微粉炭混合気が、高温ガス供給通路から火炉に噴出され、着火され、外周部に供給される燃焼用空気を巻き込みつつ燃焼が維持される。この際、全体として空気量は、微粉炭の理論空気量より少ないため還元雰囲気での燃焼となる。
According to the present invention, since the high temperature gas supply passage is provided so as to cover the tip portion of the pulverized coal mixture supply passage, the pulverized coal mixture is jetted into the high temperature gas guided by the high temperature gas supply passage. Will be. The pulverized coal injected into the high-temperature gas is heated by being mixed with a high-temperature gas having a temperature of 750 ° C. or higher, so that volatile matter is rapidly released and the pulverized coal particles are also heated. On the other hand, since the hot gas has a low oxygen concentration and does not enter the flammable concentration range even when mixed with the carrier air, the released volatile matter is not burned in the hot gas supply passage.
Then, the low oxygen concentration pulverized coal mixture including the released volatile matter and the heated pulverized coal particles is ejected from the high temperature gas supply passage to the furnace, ignited, and the combustion air supplied to the outer peripheral portion Combustion is maintained while entraining. At this time, since the air amount as a whole is smaller than the theoretical air amount of pulverized coal, combustion is performed in a reducing atmosphere.

このように、揮発分は予め放出された状態で火炉に噴出されるので、従来着火のために必要であった揮発分を放出させるための時間が不要となる分早く着火される。また、微粉炭粒子も予め昇温されているので、着火温度に早く到るため早く着火される。このため、高温、低酸素濃度での燃焼が早く始まるので、このような還元雰囲気での燃焼時間が長くなる。このため、燃焼初期に大量に発生するNOxに対する還元反応時間を十分に取れるので、NOxの排出量を低減することができる。   As described above, since the volatile matter is ejected to the furnace in a state where it has been released in advance, ignition is performed early as much as the time required for releasing the volatile matter necessary for conventional ignition becomes unnecessary. Further, since the pulverized coal particles are also heated in advance, they are ignited early because they reach the ignition temperature quickly. For this reason, since combustion at a high temperature and a low oxygen concentration starts earlier, the combustion time in such a reducing atmosphere becomes longer. For this reason, a sufficient reduction reaction time for NOx generated in a large amount in the early stage of combustion can be secured, so that the amount of NOx emission can be reduced.

さらに、本発明にかかる微粉炭バーナでは、前記高温ガス供給通路の先端近傍に、前記空気供給通路と導通する貫通孔を設けたことを特徴とする。   Furthermore, the pulverized coal burner according to the present invention is characterized in that a through-hole that is connected to the air supply passage is provided in the vicinity of the tip of the high-temperature gas supply passage.

このように、高温ガス供給通路の先端近傍に、空気供給通路と導通する貫通孔を設けたので、空気供給通路を流れる燃料用空気が、貫通孔から高温ガス供給通路に供給される。このため、高温ガス供給通路から噴出される低酸素濃度の微粉炭混合気に、供給された燃料用空気よって部分的に酸素濃度の高い部分が形成されるので、その部分が火種となり安定した着火を行うことができる。   Thus, since the through-hole connected with the air supply passage is provided in the vicinity of the tip of the high-temperature gas supply passage, fuel air flowing through the air supply passage is supplied from the through-hole to the high-temperature gas supply passage. For this reason, a portion with a high oxygen concentration is formed in the pulverized coal mixture with a low oxygen concentration ejected from the high-temperature gas supply passage due to the supplied fuel air. It can be performed.

本発明にかかるボイラは、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載された微粉炭バーナを備え、火炉出口近傍に、火炉内へ燃料用空気を供給するアディショナルエアノズルを備えたことを特徴とする。   A boiler according to the present invention includes the pulverized coal burner according to any one of claims 1 to 3, and an additional air nozzle that supplies fuel air into the furnace near the furnace outlet. To do.

このように、NOx発生量を低減した微粉炭バーナを採用しているので、ボイラとして低NOx化がはかれる。
なお、微粉炭バーナで投入される空気量は理論空気量の約70%程度とし、アディショナルエアノズルから供給される空気量は理論空気量の約30%程度とするのがNOx発生量を低減させるには好適である。
Thus, since the pulverized coal burner which reduced NOx generation amount is employ | adopted, low NOx reduction is achieved as a boiler.
In order to reduce the amount of NOx generated, the amount of air input by the pulverized coal burner is about 70% of the theoretical air amount, and the amount of air supplied from the additional air nozzle is about 30% of the theoretical air amount. Is preferred.

本発明にかかる微粉炭バーナでは、高温ガス供給通路が微粉炭混合気供給通路の先端部分を覆うように設けられているので、NOxの排出量をより一層低減することができる。
また、本発明にかかるボイラではこの微粉炭バーナを採用しているので、更なる低NOx化をはかることができる。
In the pulverized coal burner according to the present invention, since the high-temperature gas supply passage is provided so as to cover the tip portion of the pulverized coal mixture supply passage, the NOx emission amount can be further reduced.
Moreover, since the pulverized coal burner is employed in the boiler according to the present invention, it is possible to further reduce NOx.

以下に、本発明にかかる一実施形態について、図1〜図2を参照して説明する。
図1は、本実施形態にかかるボイラ1の全体概略構成を示すブロック図である。
ボイラ1には、鉛直方向に設置された火炉3と、火炉3の火炉壁5の下部に設置された燃焼装置7と、火炉3の出口に連結された煙道9と、火炉3の上部から煙道9にかけて設けられた過熱器11、再熱器13および節炭器15と、火炉3の上部に設けられた蒸気ドラム17とが備えられている。
Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a block diagram showing an overall schematic configuration of a boiler 1 according to the present embodiment.
The boiler 1 includes a furnace 3 installed in a vertical direction, a combustion device 7 installed in a lower part of the furnace wall 5 of the furnace 3, a flue 9 connected to an outlet of the furnace 3, and an upper part of the furnace 3. A superheater 11, a reheater 13 and a economizer 15 provided over the flue 9, and a steam drum 17 provided at the upper part of the furnace 3 are provided.

火炉壁5の内側には、多数の水管(図示せず)がそれぞれ上下方向に延設されている。各水管は、上下各端部が蒸気ドラム17に接続されている。
燃焼装置7には、火炉壁5の下部に取り付けられた複数の微粉炭バーナ19(図2参照)と、火炉5出口部近傍に取り付けられたアディショナルエアノズル20と、微粉炭バーナ19に微粉炭を供給する微粉炭供給手段21と、微粉炭バーナ19に高温ガスを供給する高温ガス供給手段23と、微粉炭バーナ19およびアディショナルエアノズル20に燃焼用空気を供給する空気供給手段23と、が備えられている。
A large number of water pipes (not shown) extend in the vertical direction inside the furnace wall 5. Each water pipe is connected to the steam drum 17 at upper and lower ends.
The combustion device 7 includes a plurality of pulverized coal burners 19 (see FIG. 2) attached to the lower part of the furnace wall 5, an additional air nozzle 20 attached in the vicinity of the outlet of the furnace 5, and pulverized coal to the pulverized coal burner 19. Pulverized coal supply means 21 for supplying, high temperature gas supply means 23 for supplying high temperature gas to the pulverized coal burner 19, and air supply means 23 for supplying combustion air to the pulverized coal burner 19 and the additional air nozzle 20 are provided. ing.

微粉炭供給手段21には、図示しない給炭機および計量器を経て供給された石炭を燃焼に適した大きさ(例えば、数μm〜数百μm)まで粉砕する微粉炭機27と、微粉炭機27で生成された微粉炭を図示しない空気源から供給される加圧された搬送空気によって微粉炭混合気として微粉炭バーナ19へ気流搬送する給炭管29とが備えられている。
搬送空気は微粉炭機27の安全面から微粉炭機27の出口温度が約80℃になるように設定されている。
The pulverized coal supply means 21 includes a pulverized coal machine 27 that pulverizes coal supplied through a coal feeder and a meter (not shown) to a size suitable for combustion (for example, several μm to several hundred μm), and pulverized coal. The pulverized coal produced by the machine 27 is provided with a coal supply pipe 29 for air-flowing the pulverized coal as a pulverized coal mixture to the pulverized coal burner 19 by pressurized carrier air supplied from an air source (not shown).
The carrier air is set so that the outlet temperature of the pulverized coal machine 27 is about 80 ° C. from the safety aspect of the pulverized coal machine 27.

空気供給手段25には、空気を加圧して供給する図示しない押込通風機と、火炉3外壁に設けられた風箱31と、押込通風機と風箱31およびアディショナルエアノズル20とを接続する空気管33とが備えられている。
空気管31を通過する三次空気(燃焼用空気)は、回転再生式熱交換器33により煙道9を通過する例えば約360℃の燃焼排ガスと熱交換され、300〜350℃まで加温されて風箱31に供給される。
高温ガス供給手段23には、煙道9と微粉炭バーナ19とを接続する排ガス管37が備えられている。排ガス管37は、例えば定格運転時に燃焼排ガスの温度が800℃、酸素含有率が4%以下になる煙道9位置に接続されている。
The air supply means 25 includes a not-shown push ventilator that pressurizes and supplies air, a wind box 31 provided on the outer wall of the furnace 3, and an air pipe that connects the push ventilator to the wind box 31 and the additional air nozzle 20. 33.
The tertiary air (combustion air) passing through the air pipe 31 is heat-exchanged with, for example, about 360 ° C. combustion exhaust gas passing through the flue 9 by the rotary regenerative heat exchanger 33 and heated to 300 to 350 ° C. It is supplied to the wind box 31.
The hot gas supply means 23 is provided with an exhaust gas pipe 37 that connects the flue 9 and the pulverized coal burner 19. The exhaust gas pipe 37 is connected to the flue 9 position where, for example, the temperature of the combustion exhaust gas is 800 ° C. and the oxygen content is 4% or less during rated operation.

微粉炭バーナ19について、図2により説明する。図2は、微粉炭バーナ19の火炉3側部分を示す縦断面図である。
微粉炭バーナ19には、微粉炭混合気通路41を形成する微粉炭供給管43と、微粉炭供給管43を覆うように設けられた高温ガス供給管45と、高温ガス供給管45の外周を覆うように設けられた三次空気供給管47とが備えられている。
The pulverized coal burner 19 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a portion of the pulverized coal burner 19 on the furnace 3 side.
The pulverized coal burner 19 includes a pulverized coal supply pipe 43 that forms a pulverized coal mixture passage 41, a high-temperature gas supply pipe 45 provided so as to cover the pulverized coal supply pipe 43, and an outer periphery of the high-temperature gas supply pipe 45. A tertiary air supply pipe 47 provided so as to cover is provided.

三次空気供給管47は、中空の略円筒形で、火炉壁5の厚さ方向に延在するように設けられている。三次空気供給管47は火炉壁5に貫通して形成された孔に固定されている。
三次空気供給管47の先端(火炉3側)部分には、火炉側に向けて漸次拡径された三次空気案内部49が形成されている。三次空気案内部49は三次空気を火炎の先端部へ投入する役割を果たす。
三次空気供給管47の後端(火炉3と反対側)部には、三次空気導入部51が形成されており、三次空気旋回羽根53によって三次空気を三次空気供給管47内へ導入するように構成されている。
The tertiary air supply pipe 47 has a hollow and substantially cylindrical shape and is provided so as to extend in the thickness direction of the furnace wall 5. The tertiary air supply pipe 47 is fixed to a hole formed through the furnace wall 5.
A tertiary air guide portion 49 is formed at the tip (furnace 3 side) portion of the tertiary air supply pipe 47 so as to gradually increase in diameter toward the furnace side. The tertiary air guide 49 plays a role of introducing tertiary air to the tip of the flame.
A tertiary air introduction part 51 is formed at the rear end (opposite side of the furnace 3) of the tertiary air supply pipe 47 so that the tertiary air is introduced into the tertiary air supply pipe 47 by the tertiary air swirl vane 53. It is configured.

高温ガス供給管45は、中空の略円筒形で、火炉壁5の厚さ方向に延在するように設けられている。
高温ガス供給管45の先端部分には、火炉側に向けて漸次拡径された保炎部55が形成されている。保炎部55の後端位置は三次空気案内部49の後端位置と略一致している。
高温ガス供給管45の後端部には、拡径された高温ガス導入部57が形成されている。高温ガス導入部57には、排ガス管37が接続されている。
三次空気供給管47と高温ガス供給管45との間の空間は、三次空気導入部51から導入された三次空気を火炉3へ供給する三次空気通路(空気供給通路)59を構成している。
The hot gas supply pipe 45 has a hollow and substantially cylindrical shape and is provided so as to extend in the thickness direction of the furnace wall 5.
A flame holding portion 55 that is gradually enlarged in diameter toward the furnace side is formed at the tip of the high temperature gas supply pipe 45. The rear end position of the flame holding portion 55 substantially coincides with the rear end position of the tertiary air guide portion 49.
At the rear end portion of the hot gas supply pipe 45, a hot gas introducing portion 57 having an enlarged diameter is formed. An exhaust gas pipe 37 is connected to the high temperature gas introduction part 57.
A space between the tertiary air supply pipe 47 and the high temperature gas supply pipe 45 constitutes a tertiary air passage (air supply passage) 59 for supplying the tertiary air introduced from the tertiary air introduction portion 51 to the furnace 3.

微粉炭供給管43は、中空の略円筒形で、火炉壁5の厚さ方向に延在するように設けられている。
微粉炭供給管43は、その先端位置が高温ガス供給管45の長手方向における略中間位置に位置するように配置されている。
微粉炭供給管43の後端部は給炭管29と接続されている。微粉炭供給管43の先端部分の内側には、濃淡分離器61が取り付けられている。濃淡分離器61は、中空の略円筒形をしている。濃淡分離器61の後端部には、火炉3側に向けて径が漸減する傾斜部63が設けられている。
The pulverized coal supply pipe 43 has a hollow, substantially cylindrical shape and is provided so as to extend in the thickness direction of the furnace wall 5.
The pulverized coal supply pipe 43 is arranged such that the tip position is located at a substantially intermediate position in the longitudinal direction of the hot gas supply pipe 45.
The rear end portion of the pulverized coal supply pipe 43 is connected to the coal supply pipe 29. Inside the tip portion of the pulverized coal supply pipe 43, a density separator 61 is attached. The density separator 61 has a hollow, substantially cylindrical shape. An inclined portion 63 whose diameter gradually decreases toward the furnace 3 side is provided at the rear end portion of the density separator 61.

高温ガス供給管45の内周側および微粉炭供給管43の外周側には、断熱材65が取り付けられている。断熱材65の内側が高温ガス供給通路67を構成している。したがって、高温ガス供給通路67は、微粉炭混合気通路41の先端部分を覆うように形成されている。
高温ガス供給管45の先端近傍には、断熱材65はその厚さが火炉3側に向けて漸増するように取り付けられ、高温ガスを中央部へ案内する傾斜案内部69が形成されている。
微粉炭供給管43の先端部に取り付けられた断熱材65には、火炉3側に向けて径が漸増する円錐台形状の通路71が設けられている。通路71は微粉炭混合気通路41に連通し、微粉炭混合気を外周部に案内している。
傾斜案内部69と通路71との間に、高温ガスに微粉炭混合気が噴射され、両者が混合される混合部73が形成されている。
A heat insulating material 65 is attached to the inner peripheral side of the hot gas supply pipe 45 and the outer peripheral side of the pulverized coal supply pipe 43. The inside of the heat insulating material 65 constitutes a hot gas supply passage 67. Therefore, the hot gas supply passage 67 is formed so as to cover the tip portion of the pulverized coal mixture passage 41.
Near the tip of the hot gas supply pipe 45, the heat insulating material 65 is attached so that the thickness thereof gradually increases toward the furnace 3, and an inclined guide portion 69 for guiding the hot gas to the central portion is formed.
The heat insulating material 65 attached to the tip of the pulverized coal supply pipe 43 is provided with a truncated cone-shaped passage 71 whose diameter gradually increases toward the furnace 3 side. The passage 71 communicates with the pulverized coal mixture passage 41 and guides the pulverized coal mixture to the outer peripheral portion.
Between the inclination guide part 69 and the channel | path 71, the pulverized coal mixture is injected to high temperature gas, and the mixing part 73 in which both are mixed is formed.

高温ガス供給管45の保炎部55には、断熱材65と併せて貫通して、三次空気通路59と高温ガス通路67とを連通する空気供給孔75が、周方向に複数個設けられている。
高温ガス供給管45の外周先端部分には、それぞれ各空気供給孔75を覆い、三次空気通路59を分割し、三次空気を空気供給孔75へ案内する分流部材77が取り付けられている。
The flame holding portion 55 of the high temperature gas supply pipe 45 is provided with a plurality of air supply holes 75 in the circumferential direction that penetrate through the heat insulating material 65 and communicate with the tertiary air passage 59 and the high temperature gas passage 67. Yes.
At the outer peripheral tip portion of the hot gas supply pipe 45, a flow dividing member 77 that covers each air supply hole 75, divides the tertiary air passage 59, and guides the tertiary air to the air supply hole 75 is attached.

以上、説明した本実施形態にかかるボイラ1の運転について説明する。
微粉炭機27で生成された微粉炭は、加圧された搬送空気と混合されて微粉炭混合気を形成し、給炭管29を通って微粉炭バーナ19の微粉炭混合気通路41へ送られる。
また、排ガス管37で供給される800℃の燃焼排ガスは、高温ガスとして高温ガス供給通路67へ送られる。微粉炭混合気通路41から噴出された微粉炭混合気は、混合部において高温ガスと混合されて、保炎部55から火炉3内へ供給される。
さらに、図示しない押込通風機で加圧されて供給される三次空気は、回転再生式熱交換器35によって燃焼排ガスから熱量を供給され、300〜350℃に昇温されて空気管33を経て風箱31へ供給される。三次空気は風箱31から微粉炭バーナ19の三次空気通路59を通って火炉3内へ供給される。
The operation of the boiler 1 according to this embodiment described above will be described.
The pulverized coal generated by the pulverized coal machine 27 is mixed with the pressurized carrier air to form a pulverized coal mixture, and is sent to the pulverized coal mixture passage 41 of the pulverized coal burner 19 through the coal supply pipe 29. It is done.
The 800 ° C. combustion exhaust gas supplied through the exhaust gas pipe 37 is sent to the high temperature gas supply passage 67 as a high temperature gas. The pulverized coal mixture jetted from the pulverized coal mixture passage 41 is mixed with the high-temperature gas in the mixing unit and supplied from the flame holding unit 55 into the furnace 3.
Further, the tertiary air supplied by being pressurized by a not-shown forced draft fan is supplied with heat from the combustion exhaust gas by the rotary regenerative heat exchanger 35, is heated to 300 to 350 ° C., and flows through the air pipe 33. It is supplied to the box 31. The tertiary air is supplied from the wind box 31 through the tertiary air passage 59 of the pulverized coal burner 19 into the furnace 3.

これらにより、火炉3内に火炎が継続して生成される。
この時、微粉炭バーナ19から投入される空気量は、燃焼のために投入される微粉炭量の理論空気量の約70%としているので、還元雰囲気の中で燃焼が行われる。これにより、微粉炭燃焼初期に多く発生するNOxを還元して後流へ排出されるNOx量を低減させている。その後、火炉3の出口部近傍に設けられたアディショナルエアノズル20から空気管33を通って供給される三次空気を、理論空気量の約30%投入して酸化燃焼を行わせて未燃焼分の燃焼行っている。
As a result, flames are continuously generated in the furnace 3.
At this time, the amount of air input from the pulverized coal burner 19 is about 70% of the theoretical air amount of the amount of pulverized coal input for combustion, so combustion is performed in a reducing atmosphere. As a result, the amount of NOx generated in the early stage of pulverized coal combustion is reduced and the amount of NOx discharged to the downstream is reduced. Thereafter, about 30% of the theoretical air amount of tertiary air supplied from the additional air nozzle 20 provided in the vicinity of the outlet of the furnace 3 through the air pipe 33 is injected to perform oxidative combustion, thereby burning the unburned portion. Is going.

このようにして火炉3内で燃焼が行われると、燃焼ガスが火炉3内を下から上に流れ、煙道9に排出される。この時、図示しない給水ポンプから供給された水は、節炭器15によって予熱された後、蒸気ドラム17に供給される。蒸気ドラム17から火炉壁5の各水管(図示せず)に供給された水は、水管を下から上に流れる間に加熱されて飽和蒸気となり、蒸気ドラム17に送り込まれる。さらに、蒸気ドラム17の飽和蒸気は過熱器11に導入され、燃焼ガスによって過熱される。過熱器11で生成された過熱蒸気は所定のプラント(例えば、タービン等)に供給される。   When combustion is performed in the furnace 3 in this manner, the combustion gas flows from the bottom to the top in the furnace 3 and is discharged to the flue 9. At this time, water supplied from a water supply pump (not shown) is preheated by the economizer 15 and then supplied to the steam drum 17. The water supplied from the steam drum 17 to each water pipe (not shown) of the furnace wall 5 is heated to flow into the steam drum 17 while flowing through the water pipe from the bottom to the saturated steam. Further, the saturated steam of the steam drum 17 is introduced into the superheater 11 and is heated by the combustion gas. The superheated steam generated by the superheater 11 is supplied to a predetermined plant (for example, a turbine or the like).

なお、タービンでの膨張過程の中途で取り出した蒸気を再熱器5に導入し、再度過熱しタービンに戻すことも行われる。
節炭器15を通過した燃焼排ガスは、回転再生式熱交換器35にて空気管33を通過する二次空気に熱量を供給し、脱硫、脱硝、除塵等の処理を施されて、煙突から大気中に排出される。
In addition, the steam taken out in the middle of the expansion process in the turbine is introduced into the reheater 5 and reheated and returned to the turbine.
The combustion exhaust gas that has passed through the economizer 15 is supplied with heat to the secondary air that passes through the air pipe 33 in the rotary regenerative heat exchanger 35, and is subjected to treatments such as desulfurization, denitration, and dust removal. Released into the atmosphere.

次に、微粉炭バーナ19の動作について説明する。
微粉炭供給管43内を供給される約80℃の微粉炭混合気は、濃淡分離器61の傾斜部63によって徐々に流路面積が狭められるので、中央部側に寄せられつつ流速を速められる。そして、濃淡分離器61を通過すると、微粉炭混合気は流路面積が拡大されるので、流速が低減される。これにより、慣性力の小さい空気は微粉炭混合気通路35の外周方向に回帰するが、微粉炭は慣性力が大きいので中央部に寄せられた状態で進行する。したがって、微粉炭混合気通路41の中央部側に微粉炭濃度の濃い部分が形成される。
Next, the operation of the pulverized coal burner 19 will be described.
The flow area of the pulverized coal mixture of about 80 ° C. supplied in the pulverized coal supply pipe 43 is gradually narrowed by the inclined portion 63 of the concentration separator 61, so that the flow velocity can be increased while being brought closer to the center side. . Then, when passing through the density separator 61, the flow area of the pulverized coal mixture is enlarged, so the flow velocity is reduced. As a result, the air with a small inertia force returns to the outer peripheral direction of the pulverized coal mixture passage 35, but the pulverized coal proceeds in a state where it is brought to the center because the inertia force is large. Therefore, a portion having a high pulverized coal concentration is formed on the center side of the pulverized coal mixture passage 41.

そして、微粉炭混合気は、この状態で微粉炭混合気通路41から噴出されると、先太状をした通路71に案内されて、外周側に拡がるようにして混合部73に噴出される。
一方、高温ガス供給通路67を構成する混合部73には、800℃で、酸素濃度が4%以下の高温ガスが中央側に向けて導かれている。
このように、混合部において、微粉炭混合気は外周側へ拡がるように流れ、一方、高温ガスは中央側へ狭まるように流れているので、微粉炭混合気と高温ガスとは素早くかつ容易に混合される。
When the pulverized coal mixture is ejected from the pulverized coal mixture passage 41 in this state, the pulverized coal mixture is guided to the tip-like passage 71 and is ejected to the mixing unit 73 so as to expand to the outer peripheral side.
On the other hand, a high temperature gas having an oxygen concentration of 4% or less at 800 ° C. is led to the mixing portion 73 constituting the high temperature gas supply passage 67 toward the center side.
In this way, in the mixing section, the pulverized coal mixture flows so as to spread to the outer peripheral side, while the high temperature gas flows so as to narrow toward the center side, so that the pulverized coal mixture and the high temperature gas can be quickly and easily. Mixed.

そして、混合部73において、微粉炭混合気と高温ガスとが混合されると、微粉炭混合気に含まれる微粉炭は、高温ガスによって加熱されるので、急速に揮発分が放出され、さらに微粉炭粒子も昇温される。
一方、高温ガスの酸素濃度が4%以下なので、搬送空気と混合しても揮発分の可燃濃度範囲に入らない。このため、微粉炭から放出された揮発分は高温ガス供給通路67内で燃焼されない。
混合室73で高温ガスと混合され、放出された揮発分、昇温された微粉炭粒子および空気とからなる微粉炭混合気Aは、保炎部55から火炉3内へ噴出される。
When the pulverized coal mixture and the high-temperature gas are mixed in the mixing unit 73, the pulverized coal contained in the pulverized coal mixture is heated by the high-temperature gas, so that the volatile matter is rapidly released, and further the pulverized powder. Carbon particles are also heated.
On the other hand, since the oxygen concentration of the high-temperature gas is 4% or less, even if it is mixed with the carrier air, it does not enter the combustible concentration range of the volatile matter. For this reason, the volatile matter released from the pulverized coal is not burned in the high temperature gas supply passage 67.
The pulverized coal mixture A, which is mixed with the high-temperature gas in the mixing chamber 73 and is released, consisting of the released volatile matter, the heated pulverized coal particles, and air, is jetted from the flame holding portion 55 into the furnace 3.

この時、微粉炭混合気Aには、空気供給孔75から三次空気が周方向複数箇所で供給されている。空気供給孔75から供給される空気量は、微粉炭混合気Aの流量の約一割としている。空気供給孔75から供給される空気は、着火の火種として機能すればよいので、NOx削減のためには可能な限り絞ったほうが好適である。
したがって、火炉3内に噴射される微粉炭混合気Aは、中央部分に微粉炭粒子の濃い部分が存在し、周方向複数箇所に酸素濃度の濃い部分がそれぞれ噴出方向に延在する状態となっている。
At this time, the pulverized coal mixture A is supplied with tertiary air from the air supply holes 75 at a plurality of locations in the circumferential direction. The amount of air supplied from the air supply hole 75 is about 10% of the flow rate of the pulverized coal mixture A. Since the air supplied from the air supply hole 75 only needs to function as an ignition type, it is preferable to reduce it as much as possible in order to reduce NOx.
Therefore, the pulverized coal mixture A injected into the furnace 3 is in a state in which a portion where the pulverized coal particles are dense exists in the central portion and a portion where the oxygen concentration is dense extends in the ejection direction at a plurality of locations in the circumferential direction. ing.

この噴出した微粉炭混合気Aに着火され、火炎が生じる。この時、周方向複数箇所に存在する酸素濃度の濃い部分が火種となるので、安定した着火を行うことができる。
そして、三次空気案内部49により火炎の先端部へ送られる三次空気を巻き込みつつ燃焼が維持される。この際、全体として空気量は、微粉炭の理論空気量の約70%であるので、還元雰囲気での燃焼となる。
さらに、三次空気の投入が火炎の先端部となっているので、それまでの燃焼はより還元雰囲気で行われている。
The ejected pulverized coal mixture A is ignited to generate a flame. At this time, since a portion having a high oxygen concentration present at a plurality of locations in the circumferential direction becomes a fire type, stable ignition can be performed.
And combustion is maintained, entraining the tertiary air sent by the tertiary air guide part 49 to the front-end | tip part of a flame. At this time, the air amount as a whole is about 70% of the theoretical air amount of the pulverized coal, so that combustion occurs in a reducing atmosphere.
Furthermore, since the introduction of the tertiary air is the tip of the flame, the combustion up to that time is performed in a reducing atmosphere.

前述したように、微粉炭混合気Aは揮発分が予め放出された状態で火炉に噴出されるので、従来着火のために必要であった揮発分を放出させるための時間が不要となる分早く着火される。また、微粉炭粒子も予め昇温されているので、着火温度に早く到るため早く着火される。このため、高温、低酸素濃度での燃焼が早く始まるので、このような還元雰囲気での燃焼時間が長くなる。このため、燃焼初期に大量に発生するNOxに対する還元反応時間を十分に取れるので、NOxの排出量を低減することができる。   As described above, since the pulverized coal mixture A is ejected to the furnace in a state where the volatile matter has been released in advance, the time required for releasing the volatile matter that has been required for conventional ignition becomes faster. It is ignited. Further, since the pulverized coal particles are also heated in advance, they are ignited early because they reach the ignition temperature quickly. For this reason, since combustion at a high temperature and a low oxygen concentration starts earlier, the combustion time in such a reducing atmosphere becomes longer. For this reason, a sufficient reduction reaction time for NOx generated in a large amount in the early stage of combustion can be secured, and the amount of NOx emission can be reduced.

さらに、微粉炭混合気Aには中央部に微粉炭粒子の濃い部分があるので、外周部との間に濃度差がある、いわゆる濃淡燃焼の状態となる。このため、NOxの発生を一層低減することができる。   Further, since the pulverized coal mixture A has a thick portion of pulverized coal particles at the center, it becomes a so-called light and dark combustion state in which there is a concentration difference with the outer peripheral portion. For this reason, generation | occurrence | production of NOx can be reduced further.

なお、本実施形態では、高温ガスとして燃焼排ガスを用いているが、これに限定されるものではなく、例えば図3に示すようにしてもよい。
図3のものでは、高温ガス供給手段23には、空気を加圧して供給する図示しない押込通風機、燃焼器81、押込通風機と燃焼器81を接続する空気管83および燃焼器81と高温ガス導入部57とを接続する燃焼ガス管85が備えられている。
空気管83を通過する空気は、回転再生式熱交換器33により煙道9を通過する例えば約360℃の燃焼排ガスと熱交換され、300〜350℃まで加温されて燃焼器81に供給される。燃焼器81では、ガス燃料87が吹き込まれ空気と燃焼することによって、例えば800℃以上で、酸素濃度4%以下の高温ガスを生成する。この生成された高温ガスを燃焼ガス管85により微粉炭バーナ19の高温ガス供給通路67へ供給する。
In the present embodiment, combustion exhaust gas is used as the high-temperature gas, but the present invention is not limited to this. For example, it may be as shown in FIG.
In FIG. 3, the hot gas supply means 23 is supplied with a pressurized air blower (not shown), a combustor 81, an air pipe 83 connecting the forced air ventilator and the combustor 81, the combustor 81, and a high temperature. A combustion gas pipe 85 that connects the gas introduction part 57 is provided.
The air passing through the air pipe 83 is heat-exchanged with, for example, about 360 ° C. combustion exhaust gas passing through the flue 9 by the rotary regenerative heat exchanger 33, heated to 300 to 350 ° C., and supplied to the combustor 81. The In the combustor 81, the gas fuel 87 is blown and combusted with air, thereby generating a high-temperature gas having a temperature of, for example, 800 ° C. or more and an oxygen concentration of 4% or less. The generated hot gas is supplied to the hot gas supply passage 67 of the pulverized coal burner 19 through the combustion gas pipe 85.

このようにすると、ボイラ出力が変動しても常に一定の条件を持つ高温ガスが供給できる。これにより、微粉炭バーナ19は安定した稼動を行うことができる。
また、燃焼器81での燃焼条件を変えることにより、高温ガスの状態を変更できるので、種々のボイラ運転条件に対応することができる。
If it does in this way, even if boiler output fluctuates, high temperature gas with a fixed condition can always be supplied. Thereby, the pulverized coal burner 19 can perform a stable operation.
Further, since the state of the high-temperature gas can be changed by changing the combustion conditions in the combustor 81, it is possible to cope with various boiler operating conditions.

本発明の一実施形態にかかるボイラの全体概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an overall schematic configuration of a boiler according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態にかかる微粉炭バーナの先端部分を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the front-end | tip part of the pulverized coal burner concerning one Embodiment of this invention. ボイラの別の実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another embodiment of a boiler.

符号の説明Explanation of symbols

1 ボイラ
3 火炉
19 微粉炭バーナ
41 微粉炭混合気通路
59 三次空気通路
67 高温ガス供給通路
75 空気供給孔
1 boiler 3 furnace 19 pulverized coal burner 41 pulverized coal mixture passage 59 tertiary air passage 67 hot gas supply passage 75 air supply hole

Claims (4)

投入する微粉炭量の理論空気量よりも少ない空気量を全体として投入して還元雰囲気で燃焼させる微粉炭バーナにおいて、
微粉炭と搬送空気との微粉炭混合気を導き、先端から噴出する微粉炭混合気供給通路と、
少なくとも該微粉炭混合気供給通路の先端部分を覆うように設けられ、前記微粉炭の揮発分放出に有効な高温で、かつ低酸素濃度である高温ガスを導き火炉に噴出する高温ガス供給通路と、
少なくとも該高温ガス供給通路の先端外周を覆うように設けられ、燃焼用空気を火炉に供給する空気供給通路と、
を備えたことを特徴とする微粉炭バーナ。
In the pulverized coal burner, in which an amount of air smaller than the theoretical amount of pulverized coal to be charged is injected as a whole and burned in a reducing atmosphere,
A pulverized coal mixture supply path that guides the pulverized coal mixture of pulverized coal and carrier air and ejects from the tip;
A high-temperature gas supply passage that is provided so as to cover at least a tip portion of the pulverized coal mixture supply passage, and that introduces a high-temperature gas having a low oxygen concentration at a high temperature that is effective for releasing volatile matter of the pulverized coal and jets it to a furnace ,
An air supply passage that is provided so as to cover at least the outer periphery of the tip of the high-temperature gas supply passage, and supplies combustion air to the furnace;
A pulverized coal burner characterized by comprising:
投入する微粉炭量の理論空気量よりも少ない空気量を全体として投入して還元雰囲気で燃焼させる微粉炭バーナにおいて、
微粉炭と搬送空気との微粉炭混合気を導き、先端から噴出する微粉炭混合気供給通路と、
少なくとも該微粉炭混合気供給通路の先端部分を覆うように設けられ、750℃以上で、かつ低酸素濃度である高温ガスを導き火炉に噴出する高温ガス供給通路と、
少なくとも該高温ガス供給通路の先端外周を覆うように設けられ、燃焼用空気を火炉に供給する空気供給通路と、
を備えたことを特徴とする微粉炭バーナ。
In the pulverized coal burner, in which an amount of air smaller than the theoretical amount of pulverized coal to be charged is injected as a whole and burned in a reducing atmosphere,
A pulverized coal mixture supply path that guides the pulverized coal mixture of pulverized coal and carrier air and ejects from the tip;
A high-temperature gas supply passage that is provided so as to cover at least a tip portion of the pulverized coal mixture supply passage and that guides a high-temperature gas that is 750 ° C. or higher and has a low oxygen concentration and jets it to the furnace
An air supply passage that is provided so as to cover at least the outer periphery of the tip of the high-temperature gas supply passage, and supplies combustion air to the furnace;
A pulverized coal burner characterized by comprising:
前記高温ガス供給通路の先端近傍に、前記空気供給通路と導通する貫通孔を設けたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載された微粉炭バーナ。 The pulverized coal burner according to claim 1 or 2, wherein a through hole is provided in the vicinity of the tip of the high-temperature gas supply passage to communicate with the air supply passage. 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載された微粉炭バーナを備え、
火炉出口近傍に、火炉内へ燃料用空気を供給するアディショナルエアノズルを備えたことを特徴とするボイラ。
A pulverized coal burner according to any one of claims 1 to 3,
A boiler comprising an additional air nozzle for supplying fuel air into the furnace in the vicinity of the furnace outlet.
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