JP2007057229A - Through-flow boiler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、貫流型ボイラに係り、特に、火炉の側壁近傍におけるCO濃度、未燃分、付着灰などを低減するのに好敵な貫流型ボイラに関する。 The present invention relates to a once-through boiler, and more particularly to a once-through boiler that is competitive in reducing CO concentration, unburned matter, and attached ash in the vicinity of a side wall of a furnace.
ボイラの熱効率を高めるには、火炉内における一酸化炭素(CO)濃度や未燃分を低減しなければならない。火炉内におけるCO濃度や未燃分を低減するため、以下の方法が知られている。 In order to increase the thermal efficiency of the boiler, the carbon monoxide (CO) concentration and unburned content in the furnace must be reduced. The following methods are known in order to reduce the CO concentration and unburned content in the furnace.
第1の方法は、運転条件を調整する方法であって、具体的には、バーナの空気流量や二段燃焼用アフタエアポートの空気流量を調整する方法である。 The first method is a method of adjusting operating conditions, specifically, a method of adjusting the air flow rate of the burner and the air flow rate of the two-stage combustion after-air port.
第2の方法は、未燃分が高くなる空間に空気を供給する方法である。第2の方法の例として、火炉の壁に沿うように空気を流す方法がある(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4参照)。
The second method is a method of supplying air to a space where the unburned content becomes high. As an example of the second method, there is a method of flowing air along the wall of the furnace (see, for example, Patent Document 1,
これら従来例のうち、特許文献1〜3においては、空気の噴出口をバーナ段の下方に設けた貫流型ボイラを開示している。 Among these conventional examples, Patent Documents 1 to 3 disclose a once-through boiler in which an air outlet is provided below the burner stage.
特許文献4においては、空気の噴出口を火炉の四方の壁に設け、かつ、空気の噴出口を複数のバーナ段の上下および中間の高さに設けた貫流型ボイラを開示している。
発明者らは、実際のボイラの測定や数値解析などにより、上記従来の第1の方法および第2の方法の有効性を検証した。その結果、これらのいずれの方法を採用しても、少なくともバーナ段の高さで、バーナを設けた壁と交わる側壁の近傍においては、燃焼ガスのCO濃度や未燃分が依然として高いことが、明らかになった。また、石炭を燃焼させた場合、側壁に灰が付着することも分かった。 The inventors verified the effectiveness of the conventional first method and the second method by measuring an actual boiler, numerical analysis, and the like. As a result, even if any of these methods is adopted, at least at the height of the burner stage and in the vicinity of the side wall intersecting with the wall provided with the burner, the CO concentration and unburned content of the combustion gas are still high. It was revealed. Moreover, when coal was burned, it turned out that ash adheres to a side wall.
その原因は、側壁近傍の圧力が火炉中央の燃焼領域よりも低いために、バーナから生じた燃焼ガスがバーナを設けた壁と交わる側壁近傍に来てしまうことである。 The cause is that the combustion gas generated from the burner comes to the vicinity of the side wall where the burner is provided because the pressure in the vicinity of the side wall is lower than the combustion region in the center of the furnace.
この対応策が、特許文献5に示されている。この例では、複数のバーナとその下流に複数の二段燃焼用空気投入口とを備えた貫流型ボイラにおいて、火炉の側壁とバーナとの間に、酸素分圧が10%以下の燃焼用ガスを供給する補助燃焼ポートを設け、この補助燃焼ポートから噴出させる燃焼用ガスの噴射量と噴流の方向とを調節してバーナ噴流の火炉側壁への巻き返しを防止する構造を提案している。
This countermeasure is disclosed in
しかし、この従来例では、酸素分圧が10%以下の燃焼用ガスを補助燃焼ポートまで供給する配管が必要となる。数十mに及ぶ長さの燃焼用ガス供給配管を引き回さなければならず、大幅なコストアップは避けられない。 However, this conventional example requires a pipe for supplying a combustion gas having an oxygen partial pressure of 10% or less to the auxiliary combustion port. A combustion gas supply pipe having a length of several tens of meters must be routed, and a significant increase in cost is inevitable.
本発明の課題は、燃焼ガスが側壁近傍に来ることを、空気、酸素、燃焼排ガスなどを使用して、抑制できるようにした貫流型ボイラを提供することである。 An object of the present invention is to provide a once-through boiler capable of suppressing combustion gas from coming near the side wall using air, oxygen, combustion exhaust gas, or the like.
本発明は、前後壁と当該前後壁に交わる側壁とにより形成される燃焼室と、前記前後壁の少なくとも一方に複数段にわたって設置されたバーナとを有する貫流型ボイラにおいて、前記燃焼室内における気体の圧力を前記燃焼室中心部よりも側壁近傍で高くするために、前記バーナ段の高さの範囲内で最外列バーナと前記側壁との間に気体噴出口を設けた貫流型ボイラを提案する。 The present invention relates to a once-through boiler having a combustion chamber formed by front and rear walls and side walls intersecting with the front and rear walls, and a burner installed in a plurality of stages on at least one of the front and rear walls. In order to make the pressure higher in the vicinity of the side wall than the center of the combustion chamber, a once-through boiler is proposed in which a gas outlet is provided between the outermost burner and the side wall within the range of the height of the burner stage. .
本発明は、また、前後壁と当該前後壁に交わる側壁とにより形成される燃焼室と、前記前後壁の少なくとも一方に複数段にわたって設置されたバーナとを有する貫流型ボイラにおいて、前記燃焼室内における前記側壁近傍の気体の圧力を前記燃焼室中心部における気体の圧力よりも高くするために、気体の噴流の噴出口を前記バーナ段の高さの範囲内で前記側壁に設けた貫流型ボイラを提案する。 The present invention also provides a once-through boiler having a combustion chamber formed by front and rear walls and side walls intersecting with the front and rear walls, and a burner installed in a plurality of stages on at least one of the front and rear walls. In order to make the gas pressure in the vicinity of the side wall higher than the gas pressure in the center of the combustion chamber, a once-through boiler provided with a gas jet outlet on the side wall within the burner stage height range is provided. suggest.
本発明は、さらに、前後壁と当該前後壁に交わる側壁とにより形成される燃焼室を有し、前記前後壁の少なくとも一方に複数段のバーナを有し、当該バーナ段の下流に二段燃焼用のアフタエアポートを有する貫流型ボイラにおいて、前記燃焼室内における前記側壁近傍の気体の圧力を前記燃焼室中心部における気体の圧力よりも高くする気体の噴流の噴出口を前記バーナ段の高さの範囲内で最外列バーナと前記側壁との間に少なくとも1段設け、前記最下段バーナから前記アフタエアポートの間に複数段設けたことを特徴とする貫流型ボイラを提案する。 The present invention further includes a combustion chamber formed by front and rear walls and side walls intersecting with the front and rear walls, and has a plurality of burners on at least one of the front and rear walls, and two-stage combustion downstream of the burner stage. In the once-through boiler having the after-air port for the gas, the jet of the gas jet that makes the pressure of the gas in the vicinity of the side wall in the combustion chamber higher than the pressure of the gas in the center of the combustion chamber has a height of the burner stage. A once-through boiler is proposed in which at least one stage is provided between the outermost burner and the side wall within a range, and a plurality of stages are provided between the lowermost burner and the after-air port.
上記いずれの貫流型ボイラにおいても、対向する前記前後壁の同じ高さに前記気体噴出口を設け、対向する前記気体噴出口からの気体の噴流が前記前後壁の中間で衝突する速度で前記噴流を噴出させる給気手段を備えることが望ましい。 In any of the above-described once-through boilers, the gas jet is provided at the same height of the front and rear walls facing each other, and the jet flow at a speed at which the gas jet from the gas jet facing the middle collides between the front and rear walls. It is desirable to provide an air supply means for ejecting the air.
本発明は、より具体的には、燃料としての微粉炭および当該微粉炭搬送用空気を前記複数段のバーナに供給する手段と、燃焼用空気を前記複数段のバーナに供給する手段と、前記気体噴出口に噴流用気体を供給する手段とを備え、上記いずれかの貫流型ボイラにおいて、前記ボイラの負荷指令、炭種情報に基づいて前記気体噴出口からの噴流の流量を制御し、前記ボイラの負荷が低いときは前記気体噴出口からの噴流の流量を少なくし、前記ボイラの負荷が高くなるとともに前記気体噴出口からの噴流の流量を多くする制御手段を備えた貫流型ボイラを提案する。 More specifically, the present invention provides means for supplying pulverized coal as fuel and air for conveying the pulverized coal to the plurality of burners, means for supplying combustion air to the plurality of burners, Means for supplying a jet gas to the gas jet port, and in any one of the once-through boilers, the flow rate of the jet from the gas jet port is controlled based on the load command of the boiler and the coal type information, Proposed a once-through boiler equipped with control means for reducing the flow rate of the jet from the gas jet port when the load on the boiler is low, increasing the load on the boiler and increasing the flow rate of the jet flow from the gas jet port To do.
本発明は、また、燃料としての微粉炭および当該微粉炭搬送用空気を前記複数段のバーナに供給する手段と、燃焼用空気を前記複数段のバーナに供給する手段と、前記気体噴出口に噴流用気体を供給する手段とを備え、上記いずれかの貫流型ボイラにおいて、前記側壁近傍の燃焼ガスの一酸化炭素(CO)濃度を測定する手段を備え、前記ボイラの負荷指令、前記CO濃度の測定結果に基づいて前記気体噴出口からの噴流の流量を制御し、前記ボイラの負荷が低いときは、前記気体噴出口からの噴流の流量を少なくし、前記ボイラの負荷が高くなるとともに前記気体噴出口からの噴流の流量を多くし、かつ、前記CO濃度が所定値以下の時には、前記気体噴出口からの噴流の流量を減少させる制御手段を備えた貫流型ボイラを提案する。 The present invention also provides means for supplying pulverized coal as fuel and air for conveying the pulverized coal to the plurality of stages of burners, means for supplying combustion air to the plurality of stages of burners, and the gas outlet Means for supplying a jet gas, and in any of the above-described once-through boilers, means for measuring a carbon monoxide (CO) concentration of combustion gas in the vicinity of the side wall, the boiler load command, the CO concentration The flow rate of the jet flow from the gas jet port is controlled based on the measurement result of the above, and when the load on the boiler is low, the flow rate of the jet flow from the gas jet port is reduced, the load on the boiler is increased and the There is proposed a once-through boiler provided with a control means for increasing the flow rate of the jet from the gas jet and reducing the flow rate of the jet from the gas jet when the CO concentration is less than or equal to a predetermined value.
前記制御手段は、燃料比の低い微粉炭ほど前記噴流の流量を多くする手段とすることができる。 The control means may be means for increasing the flow rate of the jet as the pulverized coal has a lower fuel ratio.
気体噴出口に噴流用気体を供給する手段は、前記バーナの燃焼用空気を分岐させて噴流用空気としてもよい。その場合は、燃焼用空気の流路および噴流用空気の流路にそれぞれ流量調整ダンパを備えることが好ましい。 The means for supplying the jet gas to the gas jet port may branch the combustion air of the burner into the jet air. In that case, it is preferable to provide a flow rate adjusting damper in each of the combustion air flow path and the jet air flow path.
気体噴出口に噴流用気体を供給する手段は、微粉炭搬送用空気を分岐させて噴流用空気とすることもできる。 The means for supplying the jetting gas to the gas jetting port can branch the pulverized coal transport air into the jetting air.
前記バーナ段の下流に二段燃焼用のアフタエアポートを設置した場合は、気体噴出口に噴流用気体を供給する手段は、アフタエアを分岐させて噴流用空気とすることが可能である。 When an after-air port for two-stage combustion is installed downstream of the burner stage, the means for supplying the jet gas to the gas jet outlet can branch the after air into jet air.
本発明においては、前後壁と当該前後壁に交わる側壁とにより形成される燃焼室と、前記前後壁の少なくとも一方に複数段にわたって設置されたバーナとを有する貫流型ボイラにおいて、前記燃焼室内における気体の圧力を前記燃焼室中心部よりも側壁近傍で高くするため、前記バーナ段の高さの範囲内で最外列バーナと前記側壁との間に気体噴出口を設けたので、側壁近傍の気体の圧力を高めて、燃焼ガスが側壁に近寄ることを防止でき、燃焼ガスの衝突による灰の付着、火炉出口におけるCO濃度、未燃分を低減できる。 In the present invention, in a once-through boiler having a combustion chamber formed by front and rear walls and side walls intersecting with the front and rear walls, and a burner installed in a plurality of stages on at least one of the front and rear walls, the gas in the combustion chamber In order to make the pressure in the vicinity of the side wall higher than the center of the combustion chamber, a gas jet is provided between the outermost burner and the side wall within the range of the height of the burner stage. , The combustion gas can be prevented from approaching the side wall, and ash adhesion due to the collision of the combustion gas, the CO concentration at the furnace outlet, and the unburned content can be reduced.
なお、本発明において、貫流型ボイラとは、燃料の燃焼により発生した燃焼ガスが、燃料投入口から火炉出口に向かって一方向に流れるようなボイラをいう。 In the present invention, the once-through boiler refers to a boiler in which combustion gas generated by the combustion of fuel flows in one direction from the fuel inlet to the furnace outlet.
本発明によれば、前後壁と当該前後壁に交わる側壁により形成される燃焼室を有し、前記前後壁の少なくとも一方に複数段のバーナが設置された貫流型ボイラにおいて、バーナ段の高さの範囲内で最外列バーナと側壁との間に気体噴出口を設けて燃焼室内に気体を噴出させ、燃焼室中心部における気体の圧力よりも側壁近傍の気体の圧力を高めたので、燃焼ガスが側壁に近寄ることを防止でき、燃焼ガスの衝突による灰の付着、火炉出口におけるCO濃度、未燃分を低減できる。 According to the present invention, in the once-through boiler having the combustion chamber formed by the front and rear walls and the side walls intersecting with the front and rear walls, and a plurality of stages of burners installed on at least one of the front and rear walls, the height of the burner stage In this range, a gas outlet is provided between the outermost burner and the side wall to inject gas into the combustion chamber, and the pressure of the gas near the side wall is higher than the pressure of the gas in the center of the combustion chamber. Gas can be prevented from approaching the side wall, and ash adhesion due to collision of combustion gas, CO concentration at the furnace outlet, and unburned content can be reduced.
次に、図1〜図21を参照して、本発明による貫流型ボイラの実施例を説明する。 Next, an embodiment of a once-through boiler according to the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本発明による貫流型ボイラの実施例1における火炉の概略構造を示す斜視図である。火炉は、前壁14aおよび後壁14bと、これらの壁14a、14bに交わる左側壁1aおよび右側壁1bとを有する。対向する前壁14aおよび後壁14bの少なくとも一方には、バーナが、複数段かつ複数列に取り付けられている。実施例1の場合、下段バーナ2、中段バーナ3、上段バーナ4は、それぞれ4列のバーナからなる。各バーナは、燃料と燃焼用空気とを燃焼室13に投入する。
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic structure of a furnace in Embodiment 1 of a once-through boiler according to the present invention. The furnace has a
本発明により設置された気体噴出口6は、高さ方向では下段バーナ2と上段バーナ4との間で、左右方向では側壁1と最外列のバーナとの間に位置する。実施例1の気体噴出口6は、中段バーナ3と同じ高さに形成されている。前壁14aの気体噴出口6と後壁14bの気体噴出口6とは、気体噴出口6の噴流が衝突する位置に対向して形成される。
The
実施例1においては、燃料を含まない気体が、気体噴出口6から供給される。燃料を含まない気体の成分は、空気、酸素、燃焼排ガスなどである。対向する噴流の流速は、同じである必要はなく、噴流の流速、流量を変えると、噴流同士が衝突する位置やその衝突位置における圧力を調節できる。
In the first embodiment, a gas not containing fuel is supplied from the
図2は、実施例1における気体噴出口6の構造の一例を示す断面図である。図3は、図2の気体噴出口6の構造の一例を示す正面図である。気体噴出口6は、ボイラを構成する水管17により形状を規定されている。気体噴出口6の周りには、気体噴出口6の中心軸に平行な方向に水管17が配置されている。水管17をこのように配置すると、気体噴出口6の噴流18の減衰が小さくなり、噴流18が衝突した時の圧力を高くできる。最適な気体噴出口6の形状は、筒形であり、断面が円形である。気体噴出口6の断面が円形であれば、水管17を曲げ加工して気体噴出口6を形成しやすい。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of the structure of the
図4は、気体噴出口6を前壁14aおよび後壁14bに設置した実施例1の火炉内における燃焼ガス16と噴流18との流動の概略を示す図である。気体噴出口6を設置すると、燃焼ガス16は、気体噴出口6から噴出された気体の噴流18により、側壁1a、1bに近づけなくなる。気体噴出口6から噴出された気体の噴流18により、側壁1a、1b近傍の圧力が上昇するためである。
FIG. 4 is a diagram showing an outline of the flow of the
図5は、気体噴出口6を設置しない従来の火炉における燃焼ガスの流動の概略を示す正面図である。気体噴出口6を設置しない場合は、バーナ段2、3、4で形成された燃焼ガス16は、側壁1a、1bの方向に流れる。下段のバーナ2からの燃焼ガス16は、中段のバーナ3や上段のバーナ4の燃焼ガス16に妨げられ、直上に上昇できないので、圧力が低い側壁1a、1bの方向に流れる。
FIG. 5 is a front view schematically showing the flow of combustion gas in a conventional furnace in which no
気体噴出口6は、バーナ段2、3、4の真横ではなく、火炉の底から天井までの間に形成しても、一応の効果が得られる。しかし、バーナ段2、3、4から離れた場所に設置すると、効果は小さい。
Even if the
従来例技術に示したように、バーナ段2、3、4の下側に気体噴出口6を形成すると、形成した高さにおける側壁1の近傍の圧力は高くなるが、バーナ段2、3、4の高さでは圧力は低くなり、バーナ2、3、4により生じる燃焼ガス16が側壁1a、1bの方向に流れる。
As shown in the prior art, when the
バーナ段2、3、4の上側に気体噴出口6を形成すると、気体噴出口6を形成しない場合と比べて、側壁1a、1b近傍の圧力は上昇する。しかし、バーナ段2、3、4の領域に気体噴出口を形成した場合と比べて、圧力の上昇が小さく、バーナ2、3、4により生じる燃焼ガス16が、側壁1a、1bの方向に流れやすい。
When the
気体噴出口6からの噴流18は、側壁1a、1bのそれぞれの中央部まで到達すると、本発明の目的を良好に達成できる。噴流18が側壁1a、1bのそれぞれの中央部まで到達できない場合、燃焼ガス16は、側壁1a、1bの方向に流れやすくなる。したがって、噴流18は、側壁1a、1bのそれぞれの中央部で衝突させなければならない。噴流18の望ましい流速は、30m/sから90m/sの範囲である。また、気体噴出口6が直進流の気体を供給する方式になっている場合は、旋回流の気体を供給する方式にした場合よりも、気体の運動量の減衰を小さくできるので、より高い圧力で側壁1a、1bの中央部に気体を供給できる。
When the
気体噴出口6の噴流18は、バーナ壁14に垂直に供給するだけではなく、任意の角度で供給してもよい。気体噴出口6の噴流18を燃焼室13の内部に向くように供給すると、燃焼ガス16は、側壁1の方向に流れにくくなる。噴流18を側壁1に向けて噴出すると、噴流18の気体は、側壁1に沿うように供給できる。燃焼ガス16が側壁1に近づくと、側壁1の熱吸収が増加し、側壁1を構成する水壁の温度が上昇する。気体噴出口6の噴流18は、側壁1を冷却する役目も果たす。
The
図6は、気体噴出口8を左側壁1aおよび右側壁1bに設置した実施例2の火炉内における燃焼ガス16と噴流18との流動の概略を示す図である。バーナ段2、3、4および前壁14a、後壁14bの構成は、実施例1と同様である。気体噴出口8は、バーナ段2、3、4が設置されている前壁14a、後壁14bにのみ設置される必要はない。気体噴出口8が側壁1a、1bに設置されていても、実施例1と同様の効果が得られる。この場合、実施例1と同様に、側壁1a、1b近傍の圧力を高める必要がある。噴流18の流速は、30m/sから90m/sの範囲が適当である。また、気体噴出口8の噴流18は、前壁14a、後壁14bに垂直に供給するだけではなく、任意の角度を持って供給されてもよい。図6は、噴流18を下に向けて供給した例を示している。噴流18を下に向けると、噴流18と燃焼ガス16とが衝突して、圧力が高くなる。この結果、燃焼ガス16は、側壁1a、1b方向に近づけない。
FIG. 6 is a diagram showing an outline of the flow of the
図7は、本発明による貫流型ボイラの実施例3における火炉の概略構造を示す斜視図である。バーナ段2、3、4および前壁14a、後壁14bの構成は、実施例1と同様である。バーナ段2、3、4の上方には、二段燃焼用のアフタエアポート9が取り付けられている。気体噴出口6は、下段バーナ2から上段バーナ4の間に少なくとも1段設置し、かつ、下段バーナ2からアフタエアポート9の間に複数段設置する。実施例3では、中段バーナ3と同じ高さのところと、上段バーナ4およびアフタエアポート9の間と、アフタエアポート9と同じ高さのところの合計3カ所に取り付けられている。
FIG. 7 is a perspective view showing a schematic structure of a furnace in
これらの気体噴出口6からの噴流18は、実施例1と同様に、側壁1の中心部の圧力を高め、燃焼ガス16が側壁1に近づくことを防止する。気体噴出口6をバーナ段2、3、4に設置すれば、燃焼ガス16が側壁1a、1bに近づきにくくなり、同時に、二段燃焼方法により生じた還元性ガスを酸化し、側壁1a、1b近傍のCO濃度や未燃分を低減できる。また、気体噴出口6を図7のように複数段設置することにより、側壁1a、1b近傍の圧力が高まり、還元性ガスを含む燃焼ガス16が側壁1に近づきにくくなる。
The
図8は、実施例3における左側壁1a方向への流線41を示す正面図である。図9は、実施例3の左側壁1aから10cmの位置におけるCO濃度(%)の計算結果を示す図である。数値解析したボイラは、微粉炭焚の最大出力500MWのボイラであり、100%負荷の状態である。気体噴出口6から、燃焼用空気の4%の空気を入れた。噴出速度は、40m/sである。
FIG. 8 is a front view showing a
図10は、従来の貫流型ボイラにおける左側壁1a方向への流線41を示す正面図である。図11は、図10の左側壁1aから10cmの位置におけるCO濃度(%)の計算結果を示す図である。数値解析したボイラは、微粉炭焚の最大出力500MWのボイラであり、100%負荷の状態である。
FIG. 10 is a front view showing a
図12は、壁に沿う空気の流れを形成するためのバウンダリエア装置42を火炉の下部に設けた従来の貫流型ボイラにおいて、左側壁1a方向への流線41を示す正面図である。図13は、図12の左側壁1aから10cmの位置におけるCO濃度(%)の計算結果を示す図である。数値解析したボイラは、微粉炭焚の最大出力500MWのボイラであり、100%負荷の状態である。図12のバウンダリエア装置42からは、燃焼用空気の8%の空気をバウンダリエア43として入れた。
FIG. 12 is a front view showing a
図8、図10、図12を比較すると、本発明の実施例3により図8に示すように気体噴出口6を設けた場合は、図10、図12の従来例と比べて、側壁1a、1b方向への燃焼ガス16の流れが少ない。特に、中段バーナ3と上段バーナ4とから側壁1a、1b方向への流れは、ほとんど無い。気体噴出口6からの噴流18は、燃焼ガス16が側壁に衝突することを防いでいる。図12のバウンダリエア装置42を設けた場合、燃焼ガス16が側壁1a、1bに衝突することをほとんど防止できない。
8, 10, and 12, when the
図9の本発明の実施例3における側壁近傍1のCO濃度は、バーナ段の下流で1%以下になる。 The CO concentration in the vicinity 1 of the side wall in Example 3 of the present invention in FIG. 9 is 1% or less downstream of the burner stage.
図11の従来型のボイラにおける側壁1近傍のCO濃度は、上段バーナ4とアフタエアポート9との間で、最大10%に達する。側壁1近傍の一酸化炭素は、酸化されにくく、火炉出口5まで流れている。
The CO concentration near the side wall 1 in the conventional boiler of FIG. 11 reaches a maximum of 10% between the
図13のバウンダリエア42を設置した従来型のボイラにおける側壁1近傍のCO濃度は、最大8%であり、図11の従来型のボイラとあまり変わらない。このようなCO濃度分布になったのは、側壁1に沿うようにバウンダリエア42を流しても、バーナ2、3、4から流れてくる燃焼ガス16が、圧力の低い側壁1方向に流れ、側壁1に衝突するためである。
The CO concentration in the vicinity of the side wall 1 in the conventional boiler in which the
図14は、バーナ空気比が0.8近傍で火炉出口5におけるNOxが最低値となるバーナAと、バーナ空気比が0.7近傍で火炉出口5におけるNOxが最低値となるバーナBとの特性を比べて示す図である。実施例3に用いるバーナは、バーナ空気比が0.8よりも低い操作条件で火炉出口5におけるNOxが最低になる特性を持つことが望ましい。バーナBを使用すると、火炉出口5におけるNOxを低減するには、バーナ空気比を0.8よりも0.7に低下させることが有効である。しかし、バーナ空気比を低くすると、バーナ段2、3、4で生成された還元性ガスが、側壁1の近傍に流れ、CO濃度や未燃分を増加させる。
FIG. 14 shows burner A in which the NOx at the
このために、従来型のボイラは、バーナ空気比0.8程度で運用されることになり、バーナAとバーナBとで、火炉出口5におけるNOxは、ほぼ同じになっていた。
For this reason, the conventional boiler is operated with a burner air ratio of about 0.8, and the NOx at the
これに対して、本発明においては、例えば、実施例3に示すように気体噴出口6を設置すると、側壁1近傍のCO濃度や未燃分を低減できるので、バーナ空気比が0.7近傍で火炉出口5におけるNOxが最低値となるバーナBを使用することが可能となり、バーナAを使用する場合に比べて、火炉出口5におけるNOxを低減できる。
On the other hand, in the present invention, for example, when the
図15は、本発明による貫流型ボイラの実施例4の構成を示す系統図である。使用する燃料は、石炭23であり、コールバンカ37に貯えられる。コールバンカ37に入っている石炭は、石炭粉砕機38により粉砕される。石炭搬送用空気33と石炭とは、バーナ39に供給される。ブロア31から供給される空気は、燃焼排ガス32とエアヒータ30とにより加熱される。加熱された空気は、石炭搬送用空気34と燃焼用空気35と気体噴出口6の噴流用空気36とに分けられる。石炭搬送用空気34、燃焼用空気35、噴流用空気36の配管には、ダンパ27と流量計26とが設置されている。制御装置20は、負荷指令21、炭種情報22、炭種測定結果24、噴流用空気36の流量信号25を入力し、噴流用空気36のダンパ27を制御する。気体噴出口6は、実施例1または実施例2のように設置すればよい。
FIG. 15 is a system diagram showing a configuration of a fourth embodiment of the once-through boiler according to the present invention. The fuel used is
制御装置20は、炭種情報22または炭種測定結果24に基づき、石炭の特性を推定し、推定された石炭の特性、負荷指令21、噴流用空気36の流量25に応じて、ダンパ27の開度を制御し、気体噴出口6からの噴流18を調整する。
The
図16は、負荷と気体噴出口6からの噴流18の流量との関係の一例を示す特性図である。負荷が低いときは、火炉内の燃焼領域の圧力が高くないので、側壁1方向に流れる燃焼ガス16の流量は少ない。したがって、気体噴出口6からの噴流18の流量は少なくする。負荷が高くなるとともに、気体噴出口6からの噴流18の流量を多くする。
FIG. 16 is a characteristic diagram showing an example of the relationship between the load and the flow rate of the
図17は、燃料比と気体噴出口6からの噴流18の流量との関係の一例を示す特性図である。燃料比が低い石炭の場合は、側壁方向1に流れる燃焼ガス16の還元性ガス量が増加するので、気体噴出口6からの噴流18の流量を増加させる。逆に、燃料比が高い石炭の場合は、燃料比の低い石炭と比べて、燃焼が進行せず、還元性ガス量が減少するので、気体噴出口6からの噴流18の流量を減少させる。
FIG. 17 is a characteristic diagram showing an example of the relationship between the fuel ratio and the flow rate of the
図16または図17に示した制御方法によって、火炉内に形成される還元領域を壊さずに、気体噴出口6の噴流18の流量を最小限にすると、火炉出口5におけるNOx濃度を常に最低に維持できる。
If the flow rate of the
図18は、CO濃度と気体噴出口6からの噴流18の流量との関係の一例を示す特性図である。石炭の情報22または炭種測定結果24が無くても、CO濃度測定装置28を例えば側壁1に取り付けて、CO濃度信号29を取り込み、CO濃度に応じて気体噴出口6からの噴流18の流量を制御してもよい。この場合、図18に示すように、CO濃度信号29が4%程度以上の場合は、ダンパ27を開けて、気体噴出口6の噴流18の流量を増加させる。CO濃度29が4%以下の場合は、ダンパ27を閉めて、気体噴出口6の噴流18の流量を減少させる。上記図9のCO濃度の分布から明らかなように、制御を開始すべきCO濃度を4%に限定する必要はない。すなわち、バーナ2、3、4近傍でCO濃度が4%以下であれば、火炎は、側壁1に衝突していないと考えられるので、0から4%の間の任意のCO濃度を選択できる。
FIG. 18 is a characteristic diagram showing an example of the relationship between the CO concentration and the flow rate of the
図19、図20、図21は、火炉15への噴流用空気36の供給手段のバリエーションを示す火炉の側面図である。
19, 20, and 21 are side views of the furnace showing variations of means for supplying the
図19の噴流用空気36は、バーナ39の燃焼用空気35を分岐させて供給される。バーナの燃焼用空気35の圧力は高いので、噴流18を高速で噴出でき、側壁1近傍の圧力を高めるのに好適である。
The
図20の噴流用空気36は、バーナ39の空気流量を調整するダンパ27の上流から分岐されている。このように噴流用空気36を分岐させると、バーナ39への燃焼用空気の流量を変えても、噴流用空気36の圧力の変化が少なく、さらに高速で噴流用空気36を噴出できる。また、噴流用空気36とバーナ39の燃焼用空気とを独立に制御できる。
The
図21は、気体噴出口6がアフタエアポート9に近い場合、アフタエア45から噴流用空気36を分岐させ、空気配管をより短くした例を示している。
FIG. 21 shows an example in which, when the
上記特開平7−98103号公報に開示された従来例では、酸素分圧が10%以下の燃焼用ガスを補助燃焼ポートまで供給する配管が必要であった。そのために、数十mに及ぶ長さの燃焼用ガス供給配管を引き回さなければならず、大幅なコストアップは避けられなかった。 In the conventional example disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 7-98103, piping for supplying combustion gas having an oxygen partial pressure of 10% or less to the auxiliary combustion port is required. Therefore, a combustion gas supply pipe having a length of several tens of meters has to be routed, and a significant cost increase cannot be avoided.
これに対して、図19、図20、図21に示した本発明の火炉15への噴流用空気36の供給手段は、ごく近い位置まで配管されている燃焼用空気35またはアフタエア45を分岐させて噴流用空気36を供給するだけでよい。特に、バーナ段2、3、4と同じ高さに気体噴出口6を設ける場合、バーナ39のウインドボックス40の左右両端に気体噴出口6を形成できるので、本発明のために追加する設備は、最小限で済む。アフタエアポート9と同じ高さに気体噴出口6を設ける場合も、同様である。
On the other hand, the means for supplying the
1 火炉側壁
2 下段バーナ
3 中段バーナ
4 上段バーナ
5 火炉出口
6 気体噴出口
8 気体噴出口
9 アフタエアポート
13 燃焼室
14 バーナ壁
15 火炉
16 燃焼ガス
17 水管
18 噴流
20 制御装置
21 負荷指令
22 炭種情報
23 石炭
24 炭種測定結果
25 気体流量信号
26 流量計
27 ダンパ
28 CO濃度測定装置
29 CO濃度信号
30 エアヒータ
31 ブロア
32 燃焼ガス
33 石炭搬送用空気
34 石炭搬送用空気
35 燃焼用空気
36 噴流用空気
37 コールバンカ
38 石炭粉砕機
39 バーナ
40 ウインドボックス
41 流線
42 バウンダリエアポート
43 バウンダリエア
44 側壁方向への流れ
45 アフタエア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (11)
前記バーナ段の高さの範囲内で最外列バーナと前記側壁との間に気体噴出口を設けたことを特徴とする貫流型ボイラ。 In a once-through boiler having a combustion chamber formed by front and rear walls and side walls intersecting with the front and rear walls, and a burner installed in a plurality of stages on at least one of the front and rear walls,
A once-through boiler, wherein a gas outlet is provided between an outermost burner and the side wall within a range of the height of the burner stage.
前記燃焼室内における前記側壁近傍の気体の圧力を前記燃焼室中心部における気体の圧力よりも高くする気体の噴流の噴出口を前記バーナ段の高さの範囲内で前記側壁に設けたことを特徴とする貫流型ボイラ。 In a once-through boiler having a combustion chamber formed by front and rear walls and side walls intersecting with the front and rear walls, and a burner installed in a plurality of stages on at least one of the front and rear walls,
A gas jet outlet is provided on the side wall within the height of the burner stage so that the pressure of the gas in the vicinity of the side wall in the combustion chamber is higher than the pressure of the gas in the center of the combustion chamber. A once-through boiler.
前記燃焼室内における前記側壁近傍の気体の圧力を前記燃焼室中心部における気体の圧力よりも高くする気体の噴流の噴出口を前記バーナ段の高さの範囲内で最外列バーナと前記側壁との間に少なくとも1段設け、前記最下段バーナから前記アフタエアポートの間に複数段設けたことを特徴とする貫流型ボイラ。 It has a combustion chamber formed by front and rear walls and side walls intersecting with the front and rear walls, has a plurality of burners on at least one of the front and rear walls, and has an after-air port for two-stage combustion downstream of the burner stage In the once-through boiler,
The outermost burner and the side wall within the range of the height of the burner stage are the jets of the gas jet that makes the pressure of the gas near the side wall in the combustion chamber higher than the pressure of the gas in the center of the combustion chamber. A once-through boiler, wherein at least one stage is provided between the lower burner and a plurality of stages are provided between the lowermost burner and the after-air port.
対向する前記前後壁の同じ高さのところに前記気体噴出口を設け、対向する前記気体噴出口からの気体の噴流が前記前後壁の中間で衝突する速度で前記噴流を噴出させる給気手段を備えたことを特徴とする貫流型ボイラ。 In the once-through boiler according to any one of claims 1 to 3,
An air supply means for providing the gas jet at the same height of the front and rear walls facing each other and ejecting the jet at a speed at which a gas jet from the gas jet facing the middle collides between the front and rear walls. A once-through boiler characterized by being equipped.
前記ボイラの負荷指令、炭種情報に基づいて前記気体噴出口からの噴流の流量を制御し、前記ボイラの負荷が低いときは前記気体噴出口からの噴流の流量を少なくし、前記ボイラの負荷が高くなるとともに前記気体噴出口からの噴流の流量を多くする制御手段を備えたことを特徴とする貫流型ボイラ。 Means for supplying pulverized coal as fuel and air for conveying the pulverized coal to the plurality of burners; means for supplying combustion air to the plurality of burners; and supplying a jet gas to the gas outlet The once-through boiler according to any one of claims 1 to 4, comprising:
The flow rate of the jet flow from the gas jet port is controlled based on the boiler load command and the coal type information, and when the boiler load is low, the flow rate of the jet flow from the gas jet port is reduced, and the boiler load A once-through boiler comprising control means for increasing the flow rate of the jet flow from the gas jet port while increasing
前記側壁近傍の燃焼ガスの一酸化炭素(CO)濃度を測定する手段を備え、前記ボイラの負荷指令、前記CO濃度の測定結果に基づいて前記気体噴出口からの噴流の流量を制御し、前記ボイラの負荷が低いときは、前記気体噴出口からの噴流の流量を少なくし、前記ボイラの負荷が高くなるとともに前記気体噴出口からの噴流の流量を多くし、かつ、前記CO濃度が所定値以下の時には、前記気体噴出口からの噴流の流量を減少させる制御手段を備えたことを特徴とする貫流型ボイラ。 Means for supplying pulverized coal as fuel and air for conveying the pulverized coal to the plurality of burners; means for supplying combustion air to the plurality of burners; and supplying a jet gas to the gas outlet The once-through boiler according to any one of claims 1 to 4, comprising:
Means for measuring the carbon monoxide (CO) concentration of the combustion gas in the vicinity of the side wall, controlling the flow rate of the jet from the gas outlet based on the load command of the boiler, the measurement result of the CO concentration, When the boiler load is low, the flow rate of the jet from the gas jet port is decreased, the boiler load is increased, the flow rate of the jet flow from the gas jet port is increased, and the CO concentration is a predetermined value. In the following cases, the once-through boiler is provided with control means for reducing the flow rate of the jet flow from the gas jet port.
前記制御手段が、燃料比の低い微粉炭ほど前記噴流の流量を多くする手段であることを特徴とする貫流型ボイラ。 In the once-through boiler according to claim 5 or 6,
The once-through boiler, wherein the control means is a means for increasing the flow rate of the jet as the pulverized coal has a lower fuel ratio.
前記気体噴出口に噴流用気体を供給する手段が、前記バーナの燃焼用空気を分岐させて噴流用空気とする手段であることを特徴とする貫流型ボイラ。 In the once-through boiler according to any one of claims 5 to 7,
The once-through boiler, characterized in that the means for supplying the jet gas to the gas outlet is means for branching the combustion air of the burner into jet air.
燃焼用空気の流路および噴流用空気の流路にそれぞれ流量調整ダンパを備えたことを特徴とする貫流型ボイラ。 The once-through boiler according to claim 8,
A once-through boiler, characterized in that a flow rate adjusting damper is provided in each of a combustion air flow path and a jet air flow path.
前記気体噴出口に噴流用気体を供給する手段が、前記微粉炭搬送用空気を分岐させて噴流用空気とする手段であることを特徴とする貫流型ボイラ。 In the once-through boiler according to any one of claims 5 to 7,
The once-through boiler, wherein the means for supplying the jet gas to the gas outlet is a means for branching the pulverized coal transport air into the jet air.
前記気体噴出口に噴流用気体を供給する手段が、アフタエアを分岐させて噴流用空気とする手段であることを特徴とする貫流型ボイラ。 In the once-through boiler according to any one of claims 5 to 7, an after-air port for two-stage combustion is installed downstream of the burner stage.
The once-through boiler, characterized in that the means for supplying the jet gas to the gas outlet is means for branching the after air into the jet air.
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