JP2010271001A

JP2010271001A - 石炭焚ボイラ

Info

Publication number: JP2010271001A
Application number: JP2009124900A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Tokumitsu; 賢一徳光
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2009-05-25
Publication date: 2010-12-02

Abstract

【課題】石炭の燃焼効率を高めてＮＯｘを低減すると共に、火炉の必要高さを抑制する石炭焚ボイラを提供する。
【解決手段】火炉１１の炉壁１２に配設される複数の微粉炭バーナ３と、微粉炭バーナ３の上方に配設されて二次空気を供給するオーバエアポート４と、微粉炭バーナ３とオーバエアポート４との間に配設されて副生ガスを混焼する副生ガスバーナ１３と備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、副生ガスを処理する石炭焚ボイラに関するものである。

一般に石炭焚ボイラは、微粉炭機にて粉砕した石炭を微粉炭バーナで燃焼させるように構成されており、石炭焚ボイラの中には副生ガスを混焼するものがある。

副生ガスを混焼する石炭焚ボイラとしては、図３に示される如く火炉１の炉壁２に配設される微粉炭バーナ３と、火炉１の上方に配設されて火炉１内に二次空気を供給するオーバエアポート４と、火炉１の下方に配設されて火炉１内で副生ガスを混焼する副生ガスバーナ５とを備えている。

微粉炭バーナ３は、炉壁２の幅方向に複数配設されて且つ炉壁２の縦方向に複数段（図の例では二段）で配設されており、微粉炭を空気と一緒に開口のスロート部（図示せず）等へ供給し、点火トーチ（図示せず）により着火して火炉１内で燃焼するようになっている。

オーバエアポート４は、炉壁２の幅方向の各微粉炭バーナ３と対応するように微粉炭バーナ３の上方に配設されており、二次空気を供給して二段燃焼をするようになっている。

副生ガスバーナ５は、微粉炭バーナ３の下側に配設されており、燃料油及び副生ガスを空気と一緒に開口のスロート部（図示せず）等へ供給し、点火トーチ（図示せず）により着火して火炉１内で燃料油及び副生ガスを混焼するようになっている。

ここで副生ガスは、製鐵所や化学プラントから副次的に生じたものであって、通常のガスバーナで用いる天然ガスやプロパンガスより、窒素等の不活性ガスを含んだ燃焼性の悪いガスである。又、図３中、６は微粉炭バーナ３への燃焼用空気の流量調整ダンパを示し、７はオーバエアポート４への空気の流量調整ダンパを示し、８は副生ガスバーナ５への副生ガスの流量調整ダンパを示している。

なお、本発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、下記の特許文献１等が既に存在している。

特開平９−１１９６０６号公報

しかしながら、このような石炭焚ボイラで副生ガスを混焼する際には、燃焼性の悪い副生ガスの火炎が、上方の微粉炭バーナ３による石炭の燃焼を阻害し、石炭の燃焼効率を著しく低下させるため、オーバエアポート４等の空気ダンパ７を開いて空気を供給することができず、ＮＯｘを低減することができないという問題があった。又、石炭を十分に燃焼させるためには、微粉炭バーナ３とオーバエアポート４の間隔をあける必要があるため、下方の副生ガスバーナ５から上方のオーバエアポート４までの距離が長くなり、火炉１の必要高さが高くなってしまう（図３では高さＬ０）という問題があった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、石炭の燃焼効率を高めてＮＯｘを低減すると共に、火炉の必要高さを抑制する石炭焚ボイラを提供しようとするものである。

本発明の石炭焚ボイラは、火炉の炉壁に配設される複数の微粉炭バーナと、該微粉炭バーナの上方に配設されて二次空気を供給するオーバエアポートと、前記微粉炭バーナとオーバエアポートとの間に配設されて副生ガスを混焼する副生ガスバーナと備えたものである。

又、本発明の石炭焚ボイラにおいて、オーバエアポート及び副生ガスバーナの二次空気により二段燃焼を行うように構成することが好ましい。

更に本発明の石炭焚ボイラにおいて、副生ガスは天然ガスやプロパンガスより低カロリのガスからなるものである。

本発明の石炭焚ボイラによれば、副生ガスを混焼する副生ガスバーナを微粉炭バーナの上方に配設するので、副生ガスを混焼する際には、燃焼性の悪い副生ガスの火炎が石炭の燃焼を阻害することがなく、石炭の燃焼効率を高めて灰中未燃分を低減すると共に、オーバエアポートにより二次空気を供給してＮＯｘを低減することができる。又、石炭を十分に燃焼させるように微粉炭バーナとオーバエアポートの間隔をあける構成であっても、副生ガスバーナを微粉炭バーナとオーバエアポートとの間に配設するので、火炉の必要高さを、従来の如き副生ガスバーナからオーバエアポートまでの距離でなく、微粉炭バーナからオーバエアポートまでの距離で火炉の高さを決定するので、従来例に比べて火炉の必要高さを抑制し、コンパクトなボイラ設計にすることができるという優れた効果を奏し得る。

本発明の石炭焚ボイラを示す概念構成図である。本発明の石炭焚ボイラに用いる副生ガスバーナの一例を示す概念図である。従来の石炭焚ボイラを示す概念構成図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１、図２は本発明の実施例であって、図中、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

実施の形態例である石炭焚ボイラは、火炉１１の炉壁１２に配設される微粉炭バーナ３と、微粉炭バーナ３の上方に位置して火炉１１の炉壁１２に配設されるオーバエアポート４と、微粉炭バーナ３とオーバエアポート４との間に位置して火炉１１の炉壁１２に配設される副生ガスバーナ１３とを備えている。

副生ガスバーナ１３は、図２に示す如く炉壁１２に開口されたバーナスロート部１４に先端を向けるようにバーナ外筒１５とバーナ内筒１６とを同芯状に配設しており、バーナスロート部１４には、空気をバーナ外筒１５の外周から供給するようにウインドウボックス１７が取り付けられている。又、バーナ内筒１６内には、同心状に延在して重油等の燃料油を供給する油バーナ１８が設置されると共に、油バーナ１８の外周で油バーナ１８と略平行に延在して副生ガスを供給する複数本のスパッド１９が設置されている。更にバーナ外筒１５の外周に位置してウインドウボックス１７からバーナスロート部１４へ向かう空気流路２０には、エアレジスタ２１及び風力調整ダンパ２２が設置され、駆動部２３及び連結部２４を介してエアレジスタ２１の羽根２１ａ等を遠隔操作し得るようにしている。

ここで副生ガスは、製鐵所の火炉等から副次的に生じたガス（ＢＦＧ（Blast Furnace Gas））や化学プラントから副次的に生じたガス（ＦＢＧ（Furnace Black Gas））であって、通常のガスバーナで用いる天然ガスやプロパンガスより、窒素等の不活性ガスを含んだ燃焼性の悪い４００Ｋｃａｌ／ｍ^２・ｈ以上７００Ｋｃａｌ／ｍ^２・ｈ以下の低カロリのガスである。

一方、火炉１１の炉壁１２は、冷却水を流す複数の炉壁管２５と、炉壁管２５同士の間に位置して複数の炉壁管２５を連結するフィン（図示せず）とを備えて構成されており、バーナスロート部１４の周囲では、耐火材２６を打設すると共に、炉壁管２５を炉内側から炉外側へ重ねて配置し、耐火材２６の打設範囲を極力少なくしている。

以下本発明を実施する形態例の作用を説明する。

微粉炭バーナ３から微粉炭を供給して燃焼する際には、微粉炭バーナ３の火炎を安定燃焼させることにより、石炭等のチャーを十分に燃焼させて燃焼ガスを生じる。又、副生ガスバーナ１３から副生ガスが供給され、微粉炭バーナ３の火炎に影響を与えることなく、微粉炭バーナ３の上方で副生ガスを混焼する。

同時にオーバエアポート４及び副生ガスバーナ１３では、二次空気による二段燃焼を行うと共に、下方の微粉炭バーナ３により生じる還元性の高い微粉炭火炎により、燃焼性の悪い副生ガスを安定燃焼させることにより、灰中未燃分を低減すると共にボイラ出口でのＮＯｘを低減する。

ここで本発明の実施の形態例と従来例との灰中未燃分及びＮＯｘ濃度を比較すると、本発明の実施の形態例は、灰中未燃分は約１４％であると共にＮＯｘ濃度は約２００ｐｐｍであり、従来例は、灰中未燃分は約３０％であると共にＮＯｘ濃度は２８０ｐｐｍ〜３００ｐｐｍであった。このことから本発明の実施の形態例は、灰中未燃分を低減すると共にボイラ出口でのＮＯｘを低減することが明らかである。

又、副生ガスバーナ１３のバーナスロート部１４の周囲に位置する耐火材２６には、クリンカが成長するおそれがあることから、耐火材２６の打設範囲を極力少なくしてクリンカの成長を抑制すると共に、クリンカの付着や成長を生じる火炉１１の消火時には、副生ガスバーナ１３のエアレジスタ２１や風力調整ダンパ２２等を調整して冷却空気Ａを一定量流し、クリンカの付着や成長を抑制する。

而して、このように実施の形態例によれば、副生ガスを混焼する副生ガスバーナ１３を微粉炭バーナ３の上方に配設するので、副生ガスを混焼する際には、燃焼性の悪い副生ガスの火炎が石炭の燃焼を阻害することがなく、石炭の燃焼効率を高めて灰中未燃分を低減すると共に、オーバエアポート４により二次空気を供給してＮＯｘを低減することができる。

又、石炭を十分に燃焼させるように微粉炭バーナ３とオーバエアポート４の間隔をあける構成であっても、副生ガスバーナ１３を微粉炭バーナ３とオーバエアポート４との間に配設し、火炉１１の必要高さを、従来の如き副生ガスバーナ５からオーバエアポート４までの距離でなく、微粉炭バーナ３からオーバエアポート４までの距離で火炉１１の高さを決定するので（図１では高さＬ１）、従来例に比べて火炉１１の必要高さを抑制し（Ｌ１＜Ｌ０）、コンパクトなボイラ設計にすることができる。

実施の形態例において、微粉炭バーナ３で還元燃焼を行い、且つオーバエアポート４及び副生ガスバーナ１３の二次空気により二段燃焼を行うように構成することにより、石炭の燃焼効率を一層高めて灰中未燃分を低減すると共に、ＮＯｘを好適に低減することができる。

実施の形態例において、副生ガスは、４００Ｋｃａｌ／ｍ^２・ｈ以上７００Ｋｃａｌ／ｍ^２・ｈ以下の低カロリのガスからなる場合であっても、灰中未燃分の低減及びＮＯｘの低減を両立させることが可能である。

尚、本発明の石炭焚ボイラは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、クリンカの成長を防止するならば副生ガスバーナは他の構成でも良いこと、副生ガスは低カロリのガスならば種類は特に制限されるものではないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

３微粉炭バーナ
４オーバエアポート
１１火炉
１２炉壁
１３副生ガスバーナ

Claims

火炉の炉壁に配設される複数の微粉炭バーナと、該微粉炭バーナの上方に配設されて二次空気を供給するオーバエアポートと、前記微粉炭バーナとオーバエアポートとの間に配設されて副生ガスを混焼する副生ガスバーナと備えたことを特徴とする石炭焚ボイラ。
オーバエアポート及び副生ガスバーナの二次空気により二段燃焼を行うように構成したことを特徴とする請求項１に記載の石炭焚ボイラ。
副生ガスは天然ガスやプロパンガスより低カロリのガスからなることを特徴とする請求項１に記載の石炭焚ボイラ。