JP2008032362A - Combustion method for high moisture charcoal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水を多く含む石炭の燃焼方法、特に、高水分炭の微粉炭の燃焼方法に関する。 The present invention relates to a method for burning coal containing a large amount of water, and more particularly to a method for burning pulverized coal of high moisture coal.
石炭は世界的に広く分布し、可採埋蔵量が豊富で安価であることから、長期的に利用可能なエネルギー源としてその重要性が高まっている。現在、我が国の電気事業においては、エネルギー源として発熱量が25MJ/kg(6,000kcal/kg)〜30MJ/kg(7,000kcal/kg)と高く、燃料比(石炭の固定炭素分を揮発分で割った値)が1〜2.5程度と燃焼性の良い瀝青炭が用いられている。しかしながら、今後の発展途上国を中心とするエネルギー需要の増大及び石炭輸出国の供給能力を考慮すると、至近年に、現在使用している瀝青炭の供給が逼迫してくると考えられる。 Coal is widely distributed around the world, has abundant recoverable reserves, and is inexpensive, so its importance is increasing as a long-term energy source. Currently, in Japan's electricity business, the calorific value as an energy source is as high as 25 MJ / kg (6,000 kcal / kg) to 30 MJ / kg (7,000 kcal / kg), and the fuel ratio (the fixed carbon content of coal is volatile). The bituminous coal with good combustibility is used, which is a value obtained by dividing by 1 to 2.5. However, considering the future increase in energy demand mainly in developing countries and the supply capacity of coal exporting countries, the supply of bituminous coal currently in use is expected to be tight.
そこで、水分や灰分の含有率が高く、発熱量が低い低品位炭(亜瀝青炭や褐炭など)の利用が重要となる。このような低品位炭の内、亜瀝青炭は、瀝青炭に次いで埋蔵量が多く、世界に広く分布し、安価であることから、将来有望なエネルギー源として期待されている。 Therefore, it is important to use low-grade coal (such as sub-bituminous coal and lignite) that has a high moisture and ash content and a low calorific value. Among such low-grade coals, subbituminous coal has the largest reserves after bituminous coal, is widely distributed in the world, and is inexpensive, so it is expected as a promising energy source in the future.
しかしながら、亜瀝青炭は、水分を多く含むために着火性が悪く、燃焼した際に発生するNOXを低減し難いこと、並びに、同一の燃焼効率であっても灰分含有率が低いために灰中未燃分濃度が高くなるといった問題があった。 However, subbituminous coal contains a lot of moisture, so its ignitability is poor, it is difficult to reduce NO x generated when it burns, and the ash content is low even with the same combustion efficiency, so in ash There was a problem that the unburned component concentration was high.
このような問題に対しては、例えば排ガス出口部の炉幅方向中央部を通る燃焼排ガスを抜き出して燃焼部に再循環させることにより、再循環ガス量を増大させることなく燃焼排ガス中のNOXを効率よく燃焼部に再循環させて、NOXの排出量を低減させる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 To solve such a problem, for example, by extracting the combustion exhaust gas passing through the center part in the furnace width direction of the exhaust gas outlet part and recirculating it to the combustion part, NO X in the combustion exhaust gas is increased without increasing the amount of recirculation gas. the recirculated efficiently combustion section, a method for reducing the emissions of the NO X has been proposed (e.g., see Patent Document 1).
しかしながら、上述した方法では、ボイラ等の設備を大幅に改造しなければならず、多額の設備投資が必要となるという問題があった。 However, the above-described method has a problem that equipment such as a boiler has to be remodeled significantly and a large amount of capital investment is required.
本発明は、上述した事情に鑑み、多額の設備投資を必要とせず、既存の設備を用いても、高水分炭の微粉炭を燃焼させた際の灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整することができる高水分炭の燃焼方法を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned circumstances, the present invention does not require a large amount of capital investment, and even if existing facilities are used, the unburned ash concentration and NO x concentration when pulverized coal of high-moisture coal is burned. It aims at providing the combustion method of the high moisture coal which can be adjusted.
本発明者は、高水分炭の微粉炭に関する研究を通じて、微粉炭と共に火炉に供給する空気を制御することによって灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整できることを見出し、本発明に至った。ここで、高水分炭とは、瀝青炭や亜瀝青炭などのように内部に多量の水分を含む単一種類の石炭だけでなく、内部に含まれる水分量が異なる複数の高水分炭を混合した混炭であってもよく、特に質量比率が9:1〜6:4の範囲にある瀝青炭と亜瀝青炭とからなる混炭が好ましい。 The present inventor has found that the unburned ash concentration and NO x concentration can be adjusted by controlling the air supplied to the furnace together with the pulverized coal, through research on the pulverized coal of the high moisture coal, and reached the present invention. Here, high-moisture coal is not only a single type of coal that contains a large amount of moisture inside, such as bituminous coal or sub-bituminous coal, but also a mixture of multiple high-moisture coals with different moisture content. In particular, a blend of bituminous coal and subbituminous coal having a mass ratio of 9: 1 to 6: 4 is preferable.
上記課題を解決する本発明の第1の態様は、高水分炭の微粉炭に含まれる水分量に応じて、前記高水分炭の微粉炭を燃焼させる際に混合する空気の供給量を調整して灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整することを特徴とする高水分炭の燃焼方法にある。 According to a first aspect of the present invention for solving the above problems, the supply amount of air to be mixed when the pulverized coal of high moisture coal is burned is adjusted according to the amount of moisture contained in the pulverized coal of high moisture coal. in the combustion process of high moisture coal, characterized in that adjusting the unburned concentration and NO X concentrations in ash Te.
かかる第1の態様では、高水分炭の微粉炭を燃焼した際に発生する灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整することができる。ここで、微粉炭とは、積算質量50%における短径と長径の平均値(D50)が約40μmの粒子からなる石炭をいう。 In the first aspect, it is possible to adjust the concentration of unburned ash in the ash and the NO x concentration that are generated when pulverized coal of high moisture coal is burned. Here, the pulverized coal refers to coal composed of particles having an average value (D50) of a minor axis and a major axis at an accumulated mass of 50% of about 40 μm.
本発明の第2の態様は、第1の態様に記載の高水分炭の燃焼方法において、前記高水分炭の微粉炭が燃焼して発生する火炎柱の軸回りに旋回する前記空気の旋回角度を調整することを特徴とする高水分炭の燃焼方法にある。 According to a second aspect of the present invention, in the method for burning high-moisture coal according to the first aspect, the swirl angle of the air swirling around an axis of a flame column generated by burning the pulverized coal of the high-moisture coal. It is in the combustion method of high moisture coal characterized by adjusting.
かかる第2の態様では、詳細に高水分炭の微粉炭を燃焼した際に発生する灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整することができる。 In the second aspect, it is possible to specifically adjust the unburned ash concentration and NO x concentration generated when pulverized coal of high moisture coal is burned.
本発明の第3の態様では、第1又は第2の態様に記載の高水分炭の燃焼方法において、前記高水分炭の微粉炭の燃焼雰囲気に多段空気を導入することを特徴とする高水分炭の燃焼方法にある。 According to a third aspect of the present invention, in the high moisture coal combustion method according to the first or second aspect, high moisture is introduced into the combustion atmosphere of the pulverized coal of the high moisture coal. It is in the combustion method of charcoal.
かかる第3の態様では、より詳細に高水分炭の微粉炭を燃焼した際に発生する灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整することができる。 In the third aspect, it is possible to adjust the ash in unburned concentration and NO X concentration generated when burning pulverized coal of a high moisture coal more detail.
本発明の第4の態様では、第3の態様に記載の高水分炭の燃焼方法において、前記多段空気を注入する注入位置を調整することを特徴とする高水分炭の燃焼方法にある。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the high moisture coal combustion method according to the third aspect, wherein the injection position for injecting the multistage air is adjusted.
かかる第4の態様では、さらに詳細に高水分炭の微粉炭を燃焼した際に発生する灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整することができる。 In the fourth aspect, it is possible to adjust the unburned ash concentration and the NO x concentration generated when the pulverized coal of high moisture coal is burned in more detail.
本発明の第5の態様は、第3又は第4の態様に記載の高水分炭の燃焼方法において、前記多段空気の注入比率を調整することを特徴とする高水分炭の燃焼方法にある。 According to a fifth aspect of the present invention, in the high moisture coal combustion method according to the third or fourth aspect, the high moisture coal combustion method is characterized by adjusting an injection ratio of the multistage air.
かかる第5の態様では、より詳細に高水分炭の微粉炭を燃焼した際に発生する灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整することができる。 In the fifth aspect, it is possible to adjust the ash in unburned concentration and NO X concentration generated when burning pulverized coal of a high moisture coal more detail.
本発明の第6の態様は、第1〜5の何れかの態様に記載の高水分炭の燃焼方法において、前記空気の流速を調整することを特徴とする高水分炭の燃焼方法にある。 A sixth aspect of the present invention is the high moisture coal combustion method according to any one of the first to fifth aspects, wherein the flow rate of the air is adjusted.
かかる第6の態様では、さらに詳細に高水分炭の微粉炭を燃焼した際に発生する灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整することができる。 In the sixth aspect, it is possible to adjust the ash in unburned concentration and NO X concentration generated when further burning pulverized coal of a high moisture coal detail.
本発明の第7の態様は、第1〜6の何れかの態様に記載の高水分炭の燃焼方法において、前記高水分炭は瀝青炭と亜瀝青炭とからなる混炭であることを特徴とする高水分炭の燃焼方法にある。 According to a seventh aspect of the present invention, in the high moisture coal combustion method according to any one of the first to sixth aspects, the high moisture coal is a mixed coal composed of bituminous coal and subbituminous coal. It is in the combustion method of moisture coal.
かかる第7の態様では、上述した効果と同様の効果が得られる。 In the seventh aspect, the same effect as described above can be obtained.
本発明に係る高水分炭の燃焼方法によれば、高水分炭の微粉炭を燃焼させた際の灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整することができるという効果を奏する。 According to the combustion method of the high moisture coal according to the present invention, an effect that it is possible to adjust the ash in unburned concentration and concentration of NO X upon combustion of pulverized coal of a high moisture coal.
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described. The description of the present embodiment is an exemplification, and the present invention is not limited to the following description.
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る高水分炭の燃焼方法を実施するための微粉炭燃焼装置の一例を示す概略系統図である。図1に示すように、微粉炭燃焼装置1は、円柱状の火炉2を有しており、火炉2の一方の端部にバーナ3が設けられている。バーナ3は、ポンプ5と、蒸気発生装置6と、微粉炭が格納された微粉ビン7a、7bとに接続する微粉炭路8に接続されており、詳細は後述するが、搬送用空気(1次空気)、2次空気及び3次空気と共に微粉炭を火炉2に送り出して、微粉炭を燃焼させることができるようになっている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic system diagram showing an example of a pulverized coal combustion apparatus for carrying out a method for burning high moisture coal according to
また、火炉2の側面には、空気管43を介してポンプ5に接続される多段燃焼用空気注入ポート4が設けられている。多段燃焼用空気注入ポート4は、火炉2の軸方向に並列して設けられた複数の空気注入ポート4a〜4nを備えている。そして、空気注入ポート4a〜4nは、相対向する2つの空気口41と、空気口41から火炉2に注入される多段空気量を調整する空気弁44とをそれぞれ有しており、各空気弁44を調整して多段空気の注入位置及びその注入位置から火炉2に供給する多段空気量を制御することができるようになっている。ここで、多段燃焼用空気注入ポート4により、微粉炭の燃焼雰囲気に多段空気を導入することを多段燃焼と呼び、火炉2に送り込まれる全空気量に対する全多段空気量の割合を多段燃焼率として表すが、ここでの多段空気とは図1に示す複数の空気注入ポートから火炉2に注入される空気のことであり、各空気注入ポート4から注入される各多段空気量は各空気弁44により調整される。
A multi-stage combustion
さらに、火炉2の他端には、ガスクーラ10、マルチサイクロン11、バグフィルタ12、ポンプ13及び煙突14に接続する排出管9に接続されており、火炉2から排出された燃焼ガスは、ガスクーラ10に導入されて温度調整された後、マルチサイクロン11及びバグフィルタ12により、含まれていた燃焼灰が取り除かれて最終的に煙突14から外気に排出されるようになっている。
Further, the other end of the
このようにして微粉ビン7a、7bから出た微粉炭は、搬送用空気と共に微粉炭路8を通り、バーナ3から火炉2の中へと送り込まれる。また、同時に所定の位置(空気注入ポート)から所定の量の多段空気が火炉2に注入される。これによって微粉炭が火炉2の中で完全燃焼する。やがて火炉2の中で燃焼した微粉炭は燃焼灰となって排出管9から排出される。
In this way, the pulverized coal discharged from the pulverized
次に、バーナ3について説明する。バーナ3としては石炭燃焼用バーナであれば特に限定されないが、一例としてCI−α・WRバーナについて説明する。図2はバーナ3の断面概略図であり、図3は図2に示すA方向から見た際のバーナ3の旋回羽根のみを示した概略正面図である。図2に示すように、バーナ3は、微粉炭路8に接続された1次空気管30と2次空気導入口31と3次空気導入口32とを備えている。なお、バーナ3にはバーナ点火用のオイルバーナ37がさらに設けられている。
Next, the
1次空気管30は、外側管34とその内部に設けられた内側管33とからなる2重管構造をしており、内側管33と外側管34とで挟まれた空間内を通って微粉炭を含んだ1次空気を火炉2に供給することができるようになっている。また、2次空気導入口31及び3次空気導入口32には、図2及び図3に示すように、2次空気旋回羽根311及び3次空気旋回羽根321が2次空気導入口31及び3次空気導入口32に沿って複数取付けられている。そして、これらの2次空気旋回羽根311や3次空気旋回羽根321を調整することにより、2次空気や3次空気の流量と共にそれらの旋回角度を幅広い範囲で制御することができるようになっている。ここで、旋回角度とは、図4に示すように、火炉2の中心軸21に対する旋回羽根311の傾斜角θをいい、旋回角度311は旋回羽根により旋回させられる空気(旋回流)の火炉2の軸に対する傾斜角度と等しくなる。したがって、旋回角度が0度(deg)では旋回流は生じないことになる。そして、このように構成されたバーナ3を用いて、以下に示すように微粉炭を火炉2内で燃焼させている。
The
まず、微粉炭路8を通ってきた微粉炭は、搬送用空気(1次空気)と共に1次空気管30内を通って火炉2へと送り込まれる。火炉2に送り込まれた微粉炭は、1次空気と、2次空気導入口31及び3次空気導入口32から旋回流として送り込まれた2次空気及び3次空気と共に燃焼することになる。なお、火炉2に旋回流として送り込まれた2次空気及び3次空気の旋回方向は時計回りであっても、反時計回りであってもよく、互いに同じ方向に旋回してもよいし、互いに異なる方向に旋回してもよい。なお、以下の実験では、2次空気及び3次空気は共に反時計回り方向に旋回させている。
First, the pulverized coal that has passed through the pulverized
次に、以上説明した微粉炭燃焼装置1を用いて、本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法を説明する。
Next, the high moisture coal combustion method according to the present embodiment will be described using the pulverized
<バーナ供給用空気量を調整する高水分炭の燃焼方法>
本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法は、高水分炭の微粉炭を燃焼させる際に混合する空気の供給量を調整して灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整するというものである。そして、本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法は、具体的には、高水分炭の微粉炭に含まれる水分量に応じて、上述したバーナ3から火炉2に供給される1次空気量を調整して、高水分炭の微粉炭が燃焼した際に発生する灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整するというものである。
<Combustion method of high-moisture coal that adjusts the amount of air for supplying burners>
Combustion method for high moisture coal according to the present embodiment is intended that by adjusting the supply amount of air mixed in the combustion of pulverized coal of a high moisture coal to adjust the unburned concentration and NO X concentrations in ash is there. And the combustion method of the high moisture coal which concerns on this embodiment, specifically, the primary air amount supplied to the
図5に、高水分炭の微粉炭として、インドネシア産のアダロ炭(亜瀝青炭)と豪州産のマウントアーサ炭(瀝青炭)とを3:7で混合した混炭を用いた場合における、搬送用空気量(1次空気量)と、火炉2出口でのNOX濃度(O2 6%換算)及びバグフィルタ12で得られた灰中未燃分濃度との関係(石炭の投入熱量:760kW[低位発熱量27.4MJ/kgの設計炭を100kg/hで投入した際の熱量に相当])を示す。ここで、図5中の(Air+H2O)/Coalとは、微粉炭中に含まれる水分(H2O)が気化することを考慮した微粉炭に対する気体の質量比を示す。
Fig. 5 shows the amount of air transported when using a mixture of a mixture of Indonesian Adaro coal (sub-bituminous coal) and Australian Mount Asa coal (bituminous coal) in a ratio of 3: 7. Relationship between (primary air amount) and NO x concentration (converted to
なお、この実験では、注入位置1、注入位置2(表1参照)から多段空気を注入する2段階の多段燃焼を行った。また、この実験では、瀝青炭として豪州産のマウントアーサ炭を用いた際に、NOX濃度及び灰中未燃分濃度の低減に最も適した表1に示す条件を基準条件として設定し、この基準条件から搬送用空気量である1次空気量を変化させた。
In this experiment, two-stage multistage combustion in which multistage air was injected from
さらに、表2に、この実験に用いたアダロ炭及びマウントアーサ炭の性状を示す。ここで、表2中の空気比とは、実際にバーナに供給した空気量を、石炭(微粉炭)を完全に燃焼させる際に要する空気量(理論空気量)で割った値である。また、注入位置1への多段燃焼用空気の注入割合及び注入位置2への多段燃焼用空気の注入割合とは、火炉2に送り込まれる全空気量に対する各多段空気量の割合であり、それらを合計すると多段燃焼率となるものである。
Further, Table 2 shows the properties of Adaro coal and Mount Arta coal used in this experiment. Here, the air ratio in Table 2 is a value obtained by dividing the amount of air actually supplied to the burner by the amount of air (theoretical air amount) required to completely burn coal (pulverized coal). Further, the injection ratio of the multistage combustion air to the
図5に示すように、(Air+H2O)/Coalの値が小さくなるにつれて、NOX濃度は増加し、灰中未燃分濃度は減少することが分かった。これは、搬送用空気量を減少させることにより、バーナ3の火炎近辺に微粉炭が滞在する時間が増加するために、微粉炭が燃焼して灰中未燃分濃度が減少する一方、微粉炭がより燃焼してNOXが多く発生するためであると考えられる。
As shown in FIG. 5, it was found that as the value of (Air + H 2 O) / Coal decreases, the NO x concentration increases and the unburned ash concentration decreases. This is because, by reducing the amount of air for conveyance, the time for the pulverized coal to stay in the vicinity of the flame of the
一方、(Air+H2O)/Coalの値が大きくなるにつれて、NOX濃度は減少し、灰中未燃分濃度は増加することが分かった。これについても、上述した理由によると考えられる。 On the other hand, it was found that as the value of (Air + H 2 O) / Coal increases, the NO x concentration decreases and the unburned ash concentration increases. This is also considered to be due to the reason described above.
なお、(Air+H2O)/Coalの値が1.9より小さい領域では微粉炭が微粉炭路8に堆積してしまうこと及び(Air+H2O)/Coalの値が2.2より大きい領域ではバーナ3の火炎が吹き消えてしまうことから、(Air+H2O)/Coalの値は1.9〜2.2の範囲で設定することができ、1.9〜1.97の範囲が好ましい。
In the region where the value of (Air + H 2 O) / Coal is smaller than 1.9, pulverized coal accumulates in the pulverized
このように、本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法によれば、高水分炭の微粉炭を燃焼させる際に混合する空気の供給量を調整して灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整することができる。 Thus, according to the high moisture coal combustion method according to the present embodiment, the amount of unmixed ash in the ash and the NO x concentration are adjusted by adjusting the amount of air to be mixed when burning the pulverized coal of the high moisture coal. Can be adjusted.
<バーナ供給用空気の旋回角度を調整する高水分炭の燃焼方法>
本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法は、高水分炭の微粉炭が燃焼して発生する火炎柱の軸回りに旋回する空気(旋回流)の旋回角度を調整して灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整するというものである。そして、本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法は、具体的には、2次空気の旋回角度を調整して灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整するというものである。なお、2次空気の旋回方向は時計回りであっても、反時計回りであってもよい。
<Combustion method of high-moisture coal that adjusts the swirl angle of the burner supply air>
The combustion method of the high moisture coal according to the present embodiment adjusts the swirl angle of the air swirling around the axis of the flame column generated by the combustion of the pulverized coal of the high moisture coal (swirling flow), and the unburned content in the ash is that adjusting the concentration and NO X concentrations. The combustion method of high moisture coal according to the present embodiment, specifically, is that by adjusting the turning angle of the secondary air to adjust the unburned concentration and NO X concentration in the ash. The turning direction of the secondary air may be clockwise or counterclockwise.
図6に、2次空気旋回角度と、火炉2出口でのNOX濃度(O2 6%換算)及びバグフィルタ12で得られた灰中未燃分濃度との関係を示す。なお、この実験では、図5において(Air+H2O)/Coalの値が1.9である燃焼状態において、2次空気の旋回角度を変化させた。
FIG. 6 shows the relationship between the secondary air swirl angle, the NO x concentration (converted to
図6に示すように、2次空気の旋回角度が大きくなるにつれて、灰中未燃分濃度及びNOX濃度は共に一旦減少するが、2次空気の旋回角度が63度(deg)を超えると灰中未燃分濃度及びNOX濃度は共に増加することが分かった。これは、2次空気の旋回角度が63度近辺では、微粉炭が適度に分散し、微粉炭を燃焼するのに好適な火炎柱が形成されるためであると考えられる。そして、2次空気の旋回角度が63度近傍よりも小さくなると、バーナ3から火炉2の他端側方向への微粉炭の直進性が強くなるので、微粉炭が十分に燃焼しないまま火炎柱から遠ざかると共に、微粉炭の燃焼により発生したNOXが火炎柱の近傍で十分に還元されずに火炎柱から遠ざかるためであると考えられる。一方、2次空気の旋回角度が63度近傍よりも大きくなると、2次空気の旋回流が大きすぎて火炎柱の半径方向へ微粉炭が拡散してしまい、微粉炭が十分に燃焼しないまま火炎柱から遠ざかると共に、微粉炭の燃焼により発生したNOXが火炎柱の近傍で十分に還元されずに火炎柱から遠ざかるためであると考えられる。
As shown in FIG. 6, as the swirl angle of the secondary air increases, both the unburned ash concentration and the NO x concentration in the ash once decrease, but when the swirl angle of the secondary air exceeds 63 degrees (deg). unburned concentration and NO X concentration in the ash was found to increase together. This is considered to be because when the swirl angle of the secondary air is around 63 degrees, the pulverized coal is appropriately dispersed and a flame column suitable for burning the pulverized coal is formed. When the swirl angle of the secondary air becomes smaller than around 63 degrees, the straightness of the pulverized coal from the
このように、本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法によれば、高水分炭の微粉炭が燃焼して発生する火炎柱の軸回りに旋回する空気の旋回角度を調整して灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整することができる。 As described above, according to the high moisture coal combustion method according to the present embodiment, the swirl angle of the air swirling around the axis of the flame column generated by the combustion of the pulverized coal of the high moisture coal is adjusted so that it can be adjusted燃分concentration and NO X concentrations.
なお、この実験では、2次空気の旋回角度を調整して灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整したが、3次空気の旋回角度を調整してもよい。3次空気の旋回角度を調整しても同様に灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整することができる。 In this experiment, was adjusted unburned concentration and NO X concentration in the ash by adjusting the turning angle of the secondary air may be adjusted turning angle of the tertiary air. Even if the swirl angle of the tertiary air is adjusted, the unburned ash concentration and the NO x concentration in the ash can be adjusted similarly.
<多段燃焼用空気の注入位置を調整する高水分炭の燃焼方法>
本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法は、高水分炭の微粉炭を多段燃焼で燃焼する際に、多段空気の注入位置を調整して灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整するというものである。そして、本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法は、具体的には、多段燃焼用空気注入ポート4から注入される2段目の多段空気の注入位置を調整して灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整するというものである。
<Combustion method of high moisture coal that adjusts the injection position of the multistage combustion air>
In the high moisture coal combustion method according to the present embodiment, when the high moisture coal pulverized coal is burned by multistage combustion, the injection position of the multistage air is adjusted to adjust the unburned ash concentration and the NO x concentration. That's it. And the combustion method of the high moisture coal which concerns on this embodiment specifically adjusts the injection | pouring position of the 2nd step | paragraph multistage air inject | poured from the
図7に、バーナ3から2段目の多段空気の注入位置との距離と、火炉2出口でのNOX濃度(O2 6%換算)及びバグフィルタ12で得られた灰中未燃分濃度との関係を示す。なお、この実験では、図6において2次空気の旋回角度が63度である燃焼状態で、2段目の多段空気の注入位置を変化させた。また、この実験における1番目の多段空気量と2番目の多段空気量との注入比率は50:50とした。
FIG. 7 shows the distance from the
図7に示すように、バーナ3から多段空気の2段目の注入位置との距離を小さくするにつれてNOX濃度は増加し、灰中未燃分濃度は減少することが分かった。これは、2段目の多段空気に含まれる酸素が主に微粉炭の燃焼に消費されているためであると考えられる。
As shown in FIG. 7, it was found that as the distance from the
一方、バーナ3から2段目に注入する多段空気の注入位置との距離を大きくするにつれてNOX濃度は減少し、灰中未燃分濃度は増加することが分かった。これは、2段目の多段空気に含まれる酸素が微粉炭の燃焼だけでなく、NOXの還元反応に消費されているためであると考えられる。
On the other hand, it was found that as the distance from the injection position of the multistage air injected from the
このように、本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法によれば、高水分炭の微粉炭を多段燃焼で燃焼する際に、多段空気の注入位置を調整して灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整することができる。 Thus, according to the combustion method of high moisture coal according to the present embodiment, when burning high moisture coal pulverized coal in multistage combustion, the injection position of the multistage air is adjusted to adjust the unburned component concentration in ash and The NO x concentration can be adjusted.
なお、この実験では、2段目に注入する多段空気の注入位置を調整して灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整したが、調整する多段空気の入射位置は2段目に限られない。調整する多段空気の入射位置は、例えば1段目に注入する多段空気の注入位置であってもよいし、n(n≧3)段目に注入する多段空気の注入位置であってもよく、さらには複数の多段空気の注入位置であってもよい。このように多段空気の注入位置を調整しても同様に灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整することができる。 In this experiment, by adjusting the injection position of a multi-stage air to be injected to adjust the unburned concentration and NO X concentration in the ashes on the second stage, the incident positions of the multi-stage air adjustment is limited to two-stage Absent. The incident position of the multistage air to be adjusted may be, for example, the injection position of the multistage air injected into the first stage, or the injection position of the multistage air injected into the n (n ≧ 3) stage, Furthermore, a plurality of multistage air injection positions may be used. Thus, even if the injection position of the multistage air is adjusted, the unburned ash concentration and the NO x concentration can be adjusted similarly.
<多段燃焼用空気の注入比率を調整する高水分炭の燃焼方法>
本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法は、高水分炭の微粉炭を多段燃焼で燃焼する際に、多段燃焼用空気の注入比率を調整して灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整するというものである。そして、本実施形態に係る本高水分炭の燃焼方法は、具体的には、多段燃焼用空気注入ポート4から注入される各多段空気の注入比率を調整して、灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整するというものである。
<Combustion method of high moisture coal that adjusts the injection ratio of the air for multistage combustion>
Combustion method for high moisture coal according to the present embodiment, the pulverized coal of a high moisture coal when combusted in staged combustion, the adjusted ashes in unburned concentration and NO X concentrations injection ratio of the multi-stage combustion air It is to adjust. And the combustion method of the high moisture coal according to the present embodiment specifically adjusts the injection ratio of each multi-stage air injected from the multi-stage combustion
図8に、2段階燃焼を行なった際の1段目に注入する多段空気の注入比率と、火炉2出口でのNOX濃度(O2 6%換算)及びバグフィルタ12で得られた灰中未燃分濃度との関係を示す。なお、この実験では、図7において2段目に注入する多段空気の注入位置を5.39mとした燃焼状態で、各多段空気の注入比率を変化させた。
FIG. 8 shows the injection ratio of the multistage air injected into the first stage when performing the two-stage combustion, the NO x concentration (
図8に示すように、1段目に注入する多段空気の注入比率を小さくするにつれてNOX濃度は減少し、灰中未燃分濃度は増加することが分かった。これは、1段目に注入する多段空気の注入比率が小さくなると、その多段空気に含まれる酸素が少ないために微粉炭が十分に燃焼しないためであると考えられる。 As shown in FIG. 8, it was found that the NO x concentration decreased and the unburned ash concentration increased as the injection ratio of the multistage air injected into the first stage was decreased. This is considered to be because when the injection ratio of the multistage air injected into the first stage is reduced, the pulverized coal does not sufficiently burn because the oxygen contained in the multistage air is small.
一方、1段目に注入する多段空気の注入比率を大きくするにつれてNOX濃度は増加し、灰中未燃分濃度は減少することが分かった。これは、1段目に注入する多段空気の注入比率が大きくなると、その多段空気に含まれる酸素の量が多くなり、微粉炭が十分に燃焼することになるが、相対的に2段目に注入する多段空気に含まれる酸素の量が少なくなり、NOXの還元反応に必要となる酸素が足りなくなるためであると考えられる。 On the other hand, it was found that as the injection ratio of the multistage air injected into the first stage was increased, the NO x concentration increased and the unburned ash concentration decreased. This is because when the injection ratio of the multistage air injected into the first stage increases, the amount of oxygen contained in the multistage air increases and the pulverized coal burns sufficiently. This is presumably because the amount of oxygen contained in the multistage air to be injected decreases, and oxygen necessary for the NO x reduction reaction becomes insufficient.
このように、本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法によれば、高水分炭の微粉炭を多段燃焼で燃焼する際に、多段燃焼用空気の注入比率を調整して灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整することができる。 As described above, according to the high moisture coal combustion method according to the present embodiment, when the high moisture coal pulverized coal is burned in the multistage combustion, the injection ratio of the multistage combustion air is adjusted to reduce the unburned fraction in the ash. it is possible to adjust the concentration and NO X concentrations.
なお、この実験では、2段燃焼の場合における各多段空気の注入比率を調整して灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整したが、本発明はこれに限られず、例えば、n(n≧3)燃焼における各多段空気の注入比率を調整してもよい。このようにしても、同様に灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整することができる。 In this experiment, the ash unburned component concentration and the NO x concentration were adjusted by adjusting the injection ratio of each multi-stage air in the case of two-stage combustion. However, the present invention is not limited to this, for example, n (n ≧ 3) The injection ratio of each multistage air in combustion may be adjusted. Also in this case, similarly it is possible to adjust the unburned concentration and NO X concentration in the ash.
以上説明したような各高水分炭の燃焼方法は、既存の石炭ボイラに対してそのまま適用することができる。すなわち、本発明に係る高水分炭の燃焼方法を用いれば、既存の石炭ボイラをそのまま用いて灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整することができる。 The combustion method of each high moisture coal as described above can be applied to an existing coal boiler as it is. That is, if the high moisture coal combustion method according to the present invention is used, the existing coal boiler can be used as it is, and the unburned ash concentration and the NO x concentration can be adjusted.
<バーナ供給用空気の流速を調整する高水分炭の燃焼方法>
本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法は、高水分炭の微粉炭を燃焼させる際に混合する空気の流速を調整して灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整するというものである。そして、本実施形態に係る本高水分炭の燃焼方法は、具体的には、上述したバーナ3から火炉2に供給される1次空気の流速を調整して、高水分炭の微粉炭が燃焼した際に発生する灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整するというものである。
<Combustion method of high-moisture coal that adjusts the flow rate of burner supply air>
Combustion method for high moisture coal according to the present embodiment is that adjusting the flow rate adjusting in ash unburned concentration and NO X concentrations of air to be mixed at the time of burning pulverized coal of a high moisture coal . And the combustion method of this high moisture coal which concerns on this embodiment specifically adjusts the flow velocity of the primary air supplied to the
図12に、図9〜図11に示す1次空気管を上述したバーナ3にそれぞれ取り付けて微粉炭を燃焼させた際の灰中未燃分濃度及びNOX濃度を示す。なお、この実験では、微粉炭として亜瀝青炭である上述したインドネシア産のアダロ炭を用い、表3に示す条件で微粉炭を燃焼させた。
Figure 12 shows the ash in unburned concentration and concentration of NO X upon combustion of pulverized coal is attached respectively to the
ここで、図9に示す1次空気管30Aは、内側管33Aと外側管34Aとからなる2重管構造をしており、内側管33Aと外側管34Aとで挟まれた空間内を微粉炭及び1次空気が流れるようになっている(燃焼条件A)。
Here, the
図10に示す1次空気管30Bは、図9の1次空気管30Aと同様に2重管構造をしているが、1次空気管30Aと比較して内側管33Bの直径が小さくなっている。したがって、1次空気管30Aと同量の1次空気量を1次空気管30Bに流すと、1次空気管30Aを用いた場合と比較して火炉2に流れ込む流速が遅くなるようになっている(燃焼条件B)。
The
図11に示す1次空気管30Cについても、図9の1次空気管30Aと同様に2重管構造をしているが、1次空気管30Aと比較して内側管33Cの直径が小さくなっており、さらに内側管33Cと外側管34Cとの間に旋回器であるスワラ35と整流器である整流板36とが設けられている。したがって、この1次空気管30Cに微粉炭を含む空気を流すと、スワラ35により旋回流が発生して、外側管34Cの内壁面側に微粉炭が濃縮することになる。そして、微粉炭が濃縮された状態の旋回流は整流板36により整流され、火炉2へと送り込まれることになる(燃焼条件C)。
The
図12に示すように、1次空気管30Aを用いた場合よりも1次空気管30Bを用いた方がよりNOX濃度が減少することが分かった。すなわち、この実験では、1次空気の流速を遅くすることにより、NOX濃度を減少させ得ることが分かった。
As shown in FIG. 12, it was found that the NO x concentration was reduced more when the
なお、1次空気管30Cを用いた場合には、1次空気管30A及び1次空気管30Bよりも灰中未燃分濃度及びNOX濃度が低くなることが分かった。すなわち、この実験では、微粉炭を濃縮させ、かつ整流することにより、灰中未燃分濃度及びNOX濃度を共に減少させ得ることが分かった。
In the case of using a
このように、本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法によれば、高水分炭の微粉炭を燃焼させる際に混合する空気の流速を調整して灰中未燃分濃度及びNOX濃度を調整することができる。 Thus, according to the combustion method of the high moisture coal according to the present embodiment, the flow rate adjusted in ash unburned concentration and NO X concentrations of air to be mixed at the time of burning pulverized coal of a high moisture coal Can be adjusted.
1 微粉炭燃焼装置
2 火炉
3 バーナ
4 多段燃焼用空気注入ポート
5 ポンプ
6 蒸気発生装置
7a、7b 微粉ビン
8 微粉炭路
9 排出管
10 ガスクーラ
11 マルチサイクロン
12 バグフィルタ
13 ポンプ
14 煙突
21 火炉の中心軸
30、30A、30B、30C 1次空気管
31 2次空気導入口
32 3次空気導入口
33、33A、33B、33C 内側管
34、34A、34B、34C 外側管
35 スワラ
36 整流板
37 オイルバーナ
41 空気口
43 空気管
44 空気弁
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記高水分炭の微粉炭が燃焼して発生する火炎柱の軸回りに旋回する前記空気の旋回角度を調整することを特徴とする高水分炭の燃焼方法。 The high moisture coal combustion method according to claim 1,
A method for combusting high-moisture coal, characterized in that the swirl angle of the air swirling around an axis of a flame column generated by burning the high-moisture coal pulverized coal is adjusted.
前記高水分炭の微粉炭の燃焼雰囲気に多段空気を導入することを特徴とする高水分炭の燃焼方法。 The high moisture coal combustion method according to claim 1 or 2,
A high moisture coal combustion method, wherein multistage air is introduced into the combustion atmosphere of the high moisture coal pulverized coal.
前記多段空気を注入する注入位置を調整することを特徴とする高水分炭の燃焼方法。 In the method of burning high moisture coal according to claim 3,
A high moisture coal combustion method characterized by adjusting an injection position for injecting the multistage air.
前記多段空気の注入比率を調整することを特徴とする高水分炭の燃焼方法。 The high moisture coal combustion method according to claim 3 or 4,
A high moisture coal combustion method characterized by adjusting an injection ratio of the multistage air.
前記空気の流速を調整することを特徴とする高水分炭の燃焼方法。 In the combustion method of the high moisture coal in any one of Claims 1-5,
A method for burning high-moisture coal, wherein the flow rate of the air is adjusted.
前記高水分炭は瀝青炭と亜瀝青炭とからなる混炭であることを特徴とする高水分炭の燃焼方法。
In the combustion method of the high moisture coal in any one of Claims 1-6,
The high moisture coal combustion method, wherein the high moisture coal is a mixed coal composed of bituminous coal and subbituminous coal.
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