JP2020125859A - Ｂｆｇバーナ装置、これを備えたボイラ、及びｂｆｇバーナ装置の運転方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＢＦＧの供給が停止中のＢＦＧバーナ及び風箱の内部に流入したＢＦＧの未燃ガスが内部で燃焼し、ＢＦＧバーナ装置が損傷することを防止することができるＢＦＧバーナ装置を提供する。【解決手段】ＢＦＧバーナ装置は、火炉１１の壁面に設けられ、火炉１１内で高炉ガスを燃焼させるＢＦＧバーナ６１，６２，６３と、ＢＦＧバーナ６１，６２，６３と連通して接続され、ＢＦＧバーナ６１，６２，６３に酸化性ガスを供給する風箱６８と、風箱６８に接続され、風箱６８に不燃ガスを導入するガス導入ライン７４と、ＢＦＧバーナ６１，６２，６３への高炉ガスの供給が停止しているときにガス導入ライン７４に不燃ガスを流すガス供給制御部と、を備えている。【選択図】図１
Description
本開示は、ＢＦＧバーナ装置、これを備えたボイラ、及びＢＦＧバーナ装置の運転方法に関するものである。
石炭焚きボイラなどの大型のボイラは、中空形状をなして鉛直方向に設置される火炉を有し、この火炉壁に複数の燃焼バーナが火炉の周方向に沿って配設されている。また、石炭焚きボイラは、火炉の鉛直方向上方に煙道が連結されており、この煙道に蒸気を生成するための熱交換器が配置されている。そして、燃焼バーナが火炉内に燃料と空気（酸化性ガス）との混合気を噴射することで火炎が形成され、燃焼ガスが生成されて煙道に流れる。燃焼ガスが流れる領域に熱交換器が設置され、熱交換器を構成する伝熱管内を流れる水や蒸気を加熱して過熱蒸気が生成される。
近年、エネルギー資源の有効利用の観点から、製鉄過程で発生し、高炉から副生ガスとして得られるガス（高炉ガス：ＢＦＧ（Ｂｌａｓｔ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｇａｓ））も、ボイラにおいて燃料として用いられるようになってきている（例えば特許文献１）。しかし、ＢＦＧは発熱量が低く（低カロリーであり）燃焼性が悪いことと、流量と組成に時間変動があるため、ＢＦＧを燃焼させるバーナ（ＢＦＧバーナ）の他に、他の燃料（例えば石炭等の炭素含有固体燃料）を燃焼するバーナ（例えば石炭バーナ）を用いて混焼することが一般的である。
ここで、図４Ａ，４Ｂ，図５を示し、ボイラの火炉において石炭とＢＦＧとを混焼する場合に発生する課題について説明する。図４Ａは参考例としてのＢＦＧバーナ及び石炭バーナの空気系統図であり、図４Ｂは参考例としてのＢＦＧバーナ及び石炭バーナの火炉側から見た正面図である。
図４Ａ，４Ｂに示すように、石炭とＢＦＧとを混焼するボイラ１１０は、火炉１１１を構成する火炉壁に設けられ、その上部段に例えば４段設けられた石炭バーナ１２１，１２２，１２３，１２４と、下部段に例えば３段設けられたＢＦＧバーナ１６１，１６２，１６３とを備える。各石炭バーナ１２１，１２２，１２３，１２４の装着位置に風箱１３６が、そして各ＢＦＧバーナ１６１，１６２，１６３の装着位置に風箱１６８がそれぞれ設けられている。各ＢＦＧバーナ１６１，１６２，１６３は、各ＢＦＧバーナ１６１，１６２，１６３にそれぞれ設けられた風箱ダンパ（不図示）を介して接続されたのち、ダンパ１６４を介して上流側の空気ダクト１３７に接続される。また、各石炭バーナ１２１，１２２，１２３，１２４も同様に、各石炭バーナ１２１，１２２，１２３，１２４にそれぞれ設けられた風箱ダンパ（不図示）を介してダンパ１６５に接続され、ダンパ１６５を介して上流側の空気ダクト１３７に接続される。このような構成により、空気ダクト１３７から空気が石炭バーナ１２１，１２２，１２３，１２４、及びＢＦＧバーナ１６１，１６２，１６３にそれぞれ分配されて供給される。供給される空気の温度は、通常運転時に例えば約３００℃から３５０℃である。
図４Ｂに示すように、石炭バーナ１２１は、微粉炭等の燃料を搬送用の一次空気（搬送用ガス）とともに噴出する燃料ノズル１９１と、燃料ノズル１９１の周囲に設けられ、燃料ノズル１９１の外周側に二次空気（燃焼用空気）の流路を形成する二次空気ノズル１９２と、を備えた構造となっている（他の石炭バーナ１２２，１２３，１２４も同様の構造である）。一方、ＢＦＧバーナ１６１は、ＢＦＧの燃焼性を高めるためにバーナノズルが格子状となっており、ＢＦＧの流路と燃焼用空気の流路とが交互に形成され、炉内に噴出したＢＦＧと燃焼用空気とが混合して燃焼する構造となっている（他のＢＦＧバーナ１６２，１６３も同様の構造である）。
石炭の微粉炭とＢＦＧとを混焼するボイラにおいては、石炭専焼の場合に１００％負荷を賄える構成とされている。そして、ＢＦＧは製鉄過程で発生する副生ガスであり、流量と組成が変動するため、ＢＦＧを例えばボイラ負荷の最大５０％負荷として各バーナの使用本数を切替えて運転している。具体的には、ＢＦＧの流量が減少した場合は、ＢＦＧの流量に応じて使用するＢＦＧバーナ１６１，１６２，１６３の本数を減らし、その分の負荷を石炭バーナ１２１，１２２，１２３，１２４で補うように運転する。一方、ＢＦＧの流量が増加した場合は、例えば石炭バーナ１２１，１２２，１２３，１２４の本数を減らし、一部を停止して運転をする。
石炭の微粉炭とＢＦＧとを混焼する場合、ボイラ全体への燃料供給量に対応してボイラ全体への燃焼用酸素の供給量割合を一定とし、具体的には燃焼用空気（酸化性ガス）の供給量は所定量で一定とする。ただし、ＢＦＧは気体燃料であることから、微粉炭に比べて燃焼性がよく、炉内側で早く酸素を消費してしまい、ＢＦＧバーナ１６１，１６２，１６３よりも下流側で行われる微粉炭の燃焼に必要な酸素を奪うことで、微粉炭の未燃分が増加してしまう。従って、ＢＦＧバーナ１６１，１６２，１６３へ供給する燃焼用空気量はＢＦＧを専焼させる場合に比べて少なく設定する。
この場合、全石炭バーナ１２１，１２２，１２３，１２４と全ＢＦＧバーナ１６１，１６２，１６３で混焼する際に、ボイラへの空気供給量全体に対して、例えば各バーナの専焼状態での必要空気量を混焼状態に変更するには、次のように変更する。具体的には、ボイラへの空気供給量全体に対して、例えば全石炭バーナ１２１，１２２，１２３，１２４が単体で専焼状態で燃焼する際の燃焼用空気供給量が７０％、全ＢＦＧバーナ１６１，１６２，１６３が単体で専焼状態で燃焼する際の燃焼用空気供給量が３０％の標準条件にあった場合を例にする。石炭バーナ１２１，１２２，１２３，１２４への燃焼用空気供給量は、石炭専焼としての必要分から増加させる（例えば７０％を８０〜８５％へ増加させる）。そして、ＢＦＧバーナ１６１，１６２，１６３への燃焼用空気供給量は、ＢＦＧ専焼としての必要分を減少させる（例えば３０％を１５〜２０％に減少させる）ことで、微粉炭とＢＦＧとの燃焼性の違いを補正することができる。
この場合、次の新たなる課題が発生する可能性がある。図５を示してこの課題についてより詳しく説明する。図５は、参考例としてのＢＦＧバーナの概略側断面図であり、ＢＦＧバーナ１６１の炉内側である先端部１７０の内部は、ＢＦＧの流路と燃焼用空気の流路とが交互に形成され、炉内に噴出したＢＦＧと燃焼用空気とが混合して燃焼する構造となっている。なお、図５中、実線矢印はＢＦＧの流れを、破線矢印は燃焼用空気の流れを、点線矢印は未燃ガスの流れをそれぞれ示す。また、図５中、紙面右方向は炉外側を示し、紙面左方向は炉内側を示している。
図５に示すように、ＢＦＧバーナ１６１は、炉外側において、ＢＦＧの流路を形成するＢＦＧノズル１６６を備えており、ＢＦＧノズル１６６の上下方向には、ＢＦＧノズル１６６の外周側に燃焼用空気の流路を形成する風箱１６８が接続されている。また、ＢＦＧバーナ１６１は、炉内側において、例えば鉛直方向に２段、幅方向に６列の流路が形成されるように内部が区画部１６９によって区画された先端部１７０を備えている。先端部１７０の内部に区画された各流路とＢＦＧノズル１６６及び風箱１６８との間は、先端部１７０の内部に区画された各流路において、ＢＦＧの流路と燃焼用空気の流路とが鉛直方向及び幅方向のそれぞれで交互に形成されるように接続部１７１によってそれぞれ接続されている。先端部１７０と接続部１７１と風箱１６８との接続部分、接続部１７１とＢＦＧノズル１６６との接続部分、及び区画部１６９と接続部１７１との接続部分はそれぞれ溶接等により接続されている（溶接構造部分等が形成されている）。
図５においては、例えば紙面上方のＢＦＧバーナ１６１が運転中であり、下方のＢＦＧバーナ１６２はＢＦＧの供給が停止中となっている。停止中の下方のＢＦＧバーナ１６２においては、対応する風箱ダンパが閉じられているものの、微量の燃焼用空気がＢＦＧノズル１６６と風箱１６８との間に形成された流路に漏れて流通している。
ＢＦＧバーナ１６１への燃焼用空気供給量を減らすと燃焼用空気の流速が低下するため、ＢＦＧの燃焼時に未燃ガスＮＧが発生し易くなる場合がある（例えば、ＢＦＧ専焼時の燃焼用空気流速に対し、混焼時は燃焼用空気量を減少することで６５％から５０％の流速へ減少となる）。このとき、石炭バーナ１２１，１２２，１２３，１２４で微粉炭燃焼時の灰分が鉛直下方側にあるＢＦＧバーナ１６２側ヘ流入しやすくなる。ＢＦＧの供給が停止中のＢＦＧバーナ（図５ではＢＦＧバーナ１６２）があると、流れてきた灰分が停止中のＢＦＧバーナ１６２の先端部１７０に蓄積し、ＢＦＧバーナ１６２の先端部分が閉塞してしまう可能性がある。
また、ＢＦＧの供給が停止中のＢＦＧバーナ（図５ではＢＦＧバーナ１６２）があることで、ＢＦＧの未燃ガスＮＧの一部が停止中のＢＦＧバーナ１６２及び風箱１６８の内側ヘ流入してしまう場合がある。すると、停止中のＢＦＧバーナ１６２の風箱１６８に流入する微量の燃焼用空気が、ＢＦＧバーナ１６２及び風箱１６８の内部に流入した未燃ガスＮＧと反応して燃焼してしまう場合がある（図５では燃焼Ｂ）。これにより、ＢＦＧバーナ１６２及び風箱１６８が不均一に温度上昇をして、ＢＦＧバーナ１６２及び風箱１６８を備えたＢＦＧバーナ装置を損傷する可能性がある。特に、ＢＦＧバーナ１６２内の溶接構造部分である形状変化部分にクラックが発生し易く、この部分が局所的に温度上昇をして、ＢＦＧバーナ１６２の運転時にＢＦＧと燃焼用空気とが反応して更にクラックが拡大する可能性があり、この場合にはＢＦＧバーナ装置の寿命が低下する課題があった。
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ＢＦＧの供給が停止中のＢＦＧバーナ及び風箱の内部に流入したＢＦＧの未燃ガスが内部で燃焼し、ＢＦＧバーナ装置が損傷することを防止することができるＢＦＧバーナ装置及びＢＦＧバーナ装置の運転方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本開示は以下の手段を採用する。
本開示のＢＦＧバーナ装置は、火炉の壁面に設けられ、前記火炉内で高炉ガスを燃焼させるＢＦＧバーナと、該ＢＦＧバーナと連通して接続され、前記ＢＦＧバーナに酸化性ガスを供給する風箱と、前記風箱に接続され、前記風箱に不燃ガスを導入するガス導入ラインと、前記ＢＦＧバーナへの前記高炉ガスの供給が停止しているときに前記ガス導入ラインに前記不燃ガスを流すガス供給制御部と、を備えている。
本開示のＢＦＧバーナ装置は、火炉の壁面に設けられ、前記火炉内で高炉ガスを燃焼させるＢＦＧバーナと、該ＢＦＧバーナと連通して接続され、前記ＢＦＧバーナに酸化性ガスを供給する風箱と、前記風箱に接続され、前記風箱に不燃ガスを導入するガス導入ラインと、前記ＢＦＧバーナへの前記高炉ガスの供給が停止しているときに前記ガス導入ラインに前記不燃ガスを流すガス供給制御部と、を備えている。
本開示のＢＦＧバーナ装置においては、ＢＦＧバーナの風箱に不燃ガスを導入するガス導入ラインが接続されており、ガス供給制御部により、ＢＦＧバーナへのＢＦＧの供給が停止しているときにガス導入ラインに不燃ガスが流される。これにより、ＢＦＧの供給が停止中のＢＦＧバーナの炉内側先端部から不燃ガスが吹き出されるため、停止中のＢＦＧバーナ及び風箱の内部にＢＦＧ（高炉ガス）の未燃ガスが流入することを防止することができる。従って、ＢＦＧバーナ及び風箱の内部に流入したＢＦＧの未燃ガスが内部で酸化性ガスと燃焼してＢＦＧバーナ及び風箱が不均一に温度上昇をして、ＢＦＧバーナ装置が損傷することを防止することができる。これにより、ＢＦＧバーナ装置の損傷による補修作業やＢＦＧバーナ装置のメンテナンス作業の発生を抑制することができる。また、ＢＦＧバーナ装置内の溶接構造部分にクラックが発生することを防止することができるので、ＢＦＧバーナ運転時にＢＦＧと酸化性ガスとが反応して局所的な温度上昇をして、上記のクラックが拡大することを防止することができるため、ＢＦＧバーナ装置を長寿命とすることができる。また、ＢＦＧバーナの風箱に不燃ガスを導入するガス供給制御部は、例えばダンパや、ダンパを制御する制御装置により構成されて、風箱への不燃ガスの導入流量を調整することができる。
上記ＢＦＧバーナ装置において、前記風箱には、前記風箱の温度を測定する温度計が設けられており、前記不燃ガスの前記風箱への導入流量は、前記温度計の測定値が所定の設定値以下となるように調整されることが好ましい。
不燃ガスの風箱への導入流量が、風箱に設けられた温度計の測定値が所定の設定値以下となるように調整されていれば、風箱内の温度を設定値以下に維持することができる。これにより、ＢＦＧバーナ装置の損傷をより確実に防止することができる。また、所定の設定値は、例えばＢＦＧバーナの風箱を構成する構成部材（例えば炭素鋼や低合金鋼）の耐久温度（例えば４００℃以下）となるように設定してもよい。
上記ＢＦＧバーナ装置において、前記ＢＦＧバーナは、前記火炉の壁面に設けられ、炭素含有固体燃料を燃焼する主燃料バーナの鉛直下側の近傍に配置されていることが好ましい。
本開示のＢＦＧバーナ装置においては、ＢＦＧの供給が停止中のＢＦＧバーナの炉内側先端部からガスが吹き出されるように構成されている。従って、ＢＦＧバーナが、炭素含有固体燃料（例えば微粉炭）を燃焼する主燃料バーナの鉛直下方側の近傍（例えば微粉炭を燃焼する石炭バーナの鉛直下方）に配置されている場合、炭素含有固体燃料の燃焼時に生じた灰分がＢＦＧバーナ側に流れてきても、流れてきた灰分が停止中のＢＦＧバーナの先端部に蓄積してしまうことを防止できる。即ち、灰分によるＢＦＧバーナの先端部の閉塞（灰詰まり）を防止することができる。
本開示のＢＦＧバーナ装置においては、前記不燃ガスは、前記高炉ガスおよび／または炭素含有固体燃料の燃焼により生じた排ガス由来のガス再循環ガスまたは蒸気であることが好ましい。
ガス導入ラインに流される不燃ガスとしては、例えば火炉内での燃料の燃焼により生じた排ガス由来のＧＲ（ガス再循環）ガスや、蒸気を挙げることができる。ＧＲガスは、火炉に供給する酸化性ガスの酸素濃度を調整できるものとして、例えばボイラの節炭器入口から抽出された排ガスが、送風機で昇圧されて再度火炉へ投入されるものであり、火炉の底部付近に導入されるようになっているものである。火炉へ投入されるＧＲガスの一部を風箱に導入しても、火炉に導入されるＧＲガスの総量は変わらないので、上記のようなガス導入ラインを風箱に接続しても、火炉内での燃焼性能への影響を少なくすることができる。また、ＧＲガスが導入されるようになっていないボイラでは、不燃ガスとして、蒸気を利用することができる。風箱に蒸気を導入する場合、所内用蒸気を利用する構成とすることで、ボイラ設備の大幅な改造が不要となるため、低コストとすることができる。
本開示のボイラは、上記のＢＦＧバーナ装置を備える。
本開示のボイラであれば、上述のＢＦＧバーナ装置を備えているため、ＢＦＧバーナ及び風箱の内部に流入したＢＦＧの未燃ガスが内部で燃焼し、ＢＦＧバーナ装置が損傷することを防止することができる。これにより、ＢＦＧバーナ装置を長寿命とすることができる。従って、経済性の高いボイラとなる。
本開示のＢＦＧバーナ装置の運転方法は、火炉の壁面に設けられ、前記火炉内で高炉ガスを燃焼させるＢＦＧバーナと、該ＢＦＧバーナと連通して接続され、前記ＢＦＧバーナに酸化性ガスを供給する風箱と、前記風箱に接続され、前記風箱に不燃ガスを導入するガス導入ラインと、を備えたＢＦＧバーナ装置の運転方法において、前記ＢＦＧバーナへの前記高炉ガスの供給が停止しているときに、前記ガス導入ラインに前記不燃ガスを導入するガス導入工程を有する。
本開示のＢＦＧバーナ装置の運転方法は、ＢＦＧバーナへのＢＦＧの供給が停止しているときに、風箱に接続されたガス導入ラインに不燃ガスを導入するガス導入工程を有する。これにより、ＢＦＧの供給が停止中のＢＦＧバーナの炉内側先端部から不燃ガスが吹き出されるため、停止中のＢＦＧバーナ及び風箱の内部にＢＦＧ（高炉ガス）の未燃ガスが流入することを防止することができる。従って、ＢＦＧバーナ及び風箱の内部に流入したＢＦＧの未燃ガスが内部で酸化性ガスと燃焼し、ＢＦＧバーナ及び風箱が不均一に温度上昇をして、ＢＦＧバーナ装置が損傷することを防止することができる。これにより、ＢＦＧバーナ装置の損傷による補修作業やＢＦＧバーナ装置のメンテナンス作業の発生を抑制することができる。また、ＢＦＧバーナ装置内の溶接構造部分にクラックが発生することを防止することができるので、ＢＦＧバーナ運転時にＢＦＧと酸化性ガスとが反応して局所的な温度上昇をして、上記のクラックが拡大することを防止することができるため、ＢＦＧバーナ装置を長寿命とすることができる。また、ガス導入工程は、例えばダンパや、ダンパを制御する制御装置により構成されて、風箱への不燃ガスの導入流量を調整することができるガス供給制御部により行うこともできる。
本開示のＢＦＧバーナ装置及びＢＦＧバーナ装置の運転方法によれば、ＢＦＧの供給が停止中のＢＦＧバーナの微粉炭灰分による閉塞を抑制でき、停止中のＢＦＧバーナ及び風箱の内部に流入した未燃ガスが内部で燃焼し、ＢＦＧバーナ装置が損傷することを防止することができる。
以下に添付図面を参照して、本開示に係る好適な実施形態について図面を参照して説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、本明細書中、ＧＲ（ガス再循環）はＧａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎの略称である。
〔ボイラ〕
図１は、本実施形態の混焼ボイラを表す概略構成図である。
図１は、本実施形態の混焼ボイラを表す概略構成図である。
本実施形態のボイラは、石炭を粉砕した微粉炭を微粉燃料（炭素含有固体燃料）として用い、この微粉炭を石炭バーナ（主燃料バーナ）により燃焼させるとともに、高炉で発生したＢＦＧ（高炉ガス）をＢＦＧバーナにより燃焼させる（混焼）。本実施形態のボイラは、これらの燃焼により発生した熱を回収して給水や蒸気と熱交換して過熱蒸気を生成することが可能な混焼ボイラである。以降の説明で、上や上方とは鉛直方向上側を示し、下や下方とは鉛直方向下側を示すものである。
本実施形態において、図１に示すように、混焼ボイラ１０は、火炉１１と燃焼装置１２と煙道１３を有している。火炉１１は、例えば四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置されている。火炉１１を構成する火炉壁（伝熱管）は、複数の蒸発管とこれらを接続するフィンとで構成され、給水や蒸気と熱交換することにより火炉壁の温度上昇を抑制している。
燃焼装置１２は、火炉１１を構成する火炉壁の下部側に設けられている。本実施形態では、燃焼装置１２は、火炉壁に装着された複数の石炭バーナ（例えば２１，２２，２３，２４）及び複数のＢＦＧバーナ（例えば６１，６２，６３）を有している。例えば石炭バーナ２１，２２，２３，２４及びＢＦＧバーナ６１，６２，６３は、周方向に沿って均等間隔で配設されたものが１セットとして、鉛直方向に沿って複数段配置されている。本実施形態では、石炭バーナが４段（４本／段）、ＢＦＧバーナが３段（４本／段）設けられている。但し、火炉の形状や一つの段における石炭バーナ及びＢＦＧバーナの数、段数はこの実施形態に限定されるものではない。
各石炭バーナ２１，２２，２３，２４は、微粉炭供給管２６，２７，２８，２９を介して粉砕機（ミル）３１，３２，３３，３４に連結されている。この粉砕機３１，３２，３３，３４は、図示しないが、例えばハウジング内に回転テーブルが駆動回転可能に支持され、この回転テーブルの上方に複数のローラが回転テーブルの回転に連動して回転可能に支持されて構成されている。石炭が複数のローラと回転テーブルとの間に投入されると、ここで所定の微粉炭の大きさに粉砕され、搬送用ガス（一次空気、酸化性ガス）により図示しない分級機に搬送されて分級された微粉炭を微粉炭供給管２６，２７，２８，２９から石炭バーナ２１，２２，２３，２４に供給することができる。
各ＢＦＧバーナ６１，６２，６３は、ＢＦＧ（高炉ガス）供給配管３０を介してＢＦＧ（高炉ガス）供給タンク３５と連結されている。ＢＦＧ供給タンク３５により、ＢＦＧバーナ６１，６２，６３にＢＦＧが供給される。
また、火炉１１は、各石炭バーナ２１，２２，２３，２４の装着位置に風箱３６が、そして各ＢＦＧバーナ６１，６２，６３の装着位置に風箱６８がそれぞれ設けられている。風箱３６，６８には空気ダクト３７の一端部が連結されている。空気ダクト３７は、他端部に送風機３８が設けられている。
更に、火炉１１は、各石炭バーナ２１，２２，２３，２４の装着位置より上方にアディショナル空気ノズル３９が設けられている。アディショナル空気ノズル３９に空気ダクト３７から分岐した分岐空気ダクト４０の端部が連結されている。従って、送風機３８により送られた燃焼用空気（燃料ガス燃焼用空気／二次空気、酸化性ガス）を空気ダクト３７から風箱３６，６８に供給し、風箱３６から各石炭バーナ２１，２２，２３，２４に、そして風箱６８から各ＢＦＧバーナ６１，６２，６３にそれぞれ供給することができる。また、送風機３８により送られた燃焼用追加空気（アディショナル空気）を分岐空気ダクト４０からアディショナル空気ノズル３９に供給することができる。
煙道１３は、火炉１１の鉛直方向上部に連結されている。煙道１３は、燃焼ガスの熱を回収するための熱交換器として、例えば過熱器４１，４２，４３、再熱器４４，４５、蒸発器４６、節炭器４７が設けられており、火炉１１での燃焼で発生した燃焼ガスと各熱交換器を流通する給水や蒸気との間で熱交換が行われる。なお、図１では煙道１３内の各熱交換器（過熱器４１，４２，４３、再熱器４４，４５、蒸発器４６、節炭器４７）の位置を正確に示しているものではない。
煙道１３は、その下流側に熱交換を行った燃焼ガスが排出されるガスダクト４８が連結されている。ガスダクト４８は、空気ダクト３７との間にエアヒータ（空気予熱器）４９が設けられ、空気ダクト３７を流れる空気と、ガスダクト４８を流れる燃焼ガスとの間で熱交換を行い、石炭バーナ２１，２２，２３，２４及びＢＦＧバーナ６１，６２，６３に供給する燃焼用空気を昇温することができる。
ボイラ１０は、ガス再循環ダクト７２と、送風機７３と、を有する。ガス再循環ダクト７２は、一方の端部が煙道１３の蒸発器４６の下流側に接続され、他方の端部が火炉１１の底部に接続されている。送風機７３は、ガス再循環ダクト７２に接続され、煙道１３を流れる排ガスの一部（ＧＲガス：ガス再循環ガス）を送風機７３で加圧して火炉１１に供給する。ボイラ１０は、ガス再循環ダクト７２と、送風機７３とで排ガスの一部を火炉１１内に供給可能とすることで、火炉１１に供給する空気の酸素濃度を調整することができる。これにより、火炉１１中の燃焼ガス量が調整される。火炉１１内での燃焼で発生した燃焼ガスの温度が約１，２００℃である場合、ＧＲガスの温度は例えば約３５０℃から５００℃となる。
ガス再循環ダクト７２における送風機７３の下流側は分岐して、風箱６８に接続されている（ガス導入ライン７４）。ボイラ１０においては、ガス再循環ダクト７２からガス導入ライン７４を介して、風箱６８にＧＲガスを導入可能な構成となっている。
また、煙道１３は、エアヒータ４９より上流側の位置に脱硝触媒５０が設けられている。脱硝触媒５０は、アンモニア、尿素水等の窒素酸化物を還元する作用を有する還元剤を煙道１３内に供給し、還元剤が供給された燃焼ガスを窒素酸化物と還元剤との反応を促進させることで、燃焼ガス中の窒素酸化物を除去、低減するものである。そして、煙道１３に連結されるガスダクト４８は、エアヒータ４９より下流側の位置に煤塵処理装置（電気集塵機、脱硫装置）５１、誘引送風機５２などが設けられ、下流端部に煙突５３が設けられている。
一方、微粉炭燃料は、粉砕機３１，３２，３３，３４が駆動すると、生成された微粉炭が搬送用ガスと共に微粉炭供給管２６，２７，２８，２９を通して石炭バーナ２１，２２，２３，２４に供給される。また、加熱された燃焼用空気（酸化性ガス）が空気ダクト３７から風箱３６を介して各石炭バーナ２１，２２，２３，２４に供給される。すると、石炭バーナ２１，２２，２３，２４は、微粉炭と搬送用ガス（一次空気、酸化性ガス）とが混合した微粉燃料混合気を火炉１１に吹き込むと共に燃焼用空気を火炉１１に吹き込み、このときに着火することで火炎を形成することができる。このとき、ＢＦＧバーナ６１，６２，６３には、ＢＦＧ及び燃焼用空気が供給されて、ＢＦＧが燃焼されることにより、石炭とＢＦＧとの混焼が行われる。これにより、火炉１１内の下部で火炎が生じ、燃焼ガスがこの火炉１１内を上昇し、煙道１３に排出される。なお、酸化性ガスとして、本実施形態では空気を用いる。空気よりも酸素割合が多いものや逆に少ないものであってもよく、燃料流量との適正化を図ることで使用可能になる。
その後、燃焼ガスは、煙道１３に配置される過熱器４１，４２，４３、再熱器４４，４５、蒸発器４６、節炭器４７で熱交換した後、脱硝触媒５０により窒素酸化物が還元除去され、煤塵処理装置５１で粒子状物質が除去されると共に硫黄分が除去された後、煙突５３から大気中に排出される。
次に、図２Ａ，２Ｂを示して本実施形態のＢＦＧバーナ装置についてより具体的に説明する。
図２Ａは、図１のボイラにおけるＢＦＧバーナ及び石炭バーナの空気系統図である。図２Ｂは、図１のボイラにおけるＢＦＧバーナ及び石炭バーナの火炉側から見た正面図である。
図２Ａは、図１のボイラにおけるＢＦＧバーナ及び石炭バーナの空気系統図である。図２Ｂは、図１のボイラにおけるＢＦＧバーナ及び石炭バーナの火炉側から見た正面図である。
図２Ａ，２Ｂに示すように、ボイラ１０は、火炉１１を構成する火炉壁の上部段に例えば４段設けられた石炭バーナ２１，２２，２３，２４と、下部段に例えば３段設けられたＢＦＧバーナ６１，６２，６３とを備える。各ＢＦＧバーナ６１，６２，６３は、各ＢＦＧバーナ６１，６２，６３にそれぞれ設けられた風箱ダンパ（不図示）を介して接続されたのち、ダンパ６４を介して上流側の空気ダクト３７に接続される。また、石炭バーナ２１，２２，２３，２４も同様に、各石炭バーナ２１，２２，２３，２４にそれぞれ設けられた風箱ダンパ（不図示）を介してダンパ６５に接続され、ダンパ６５を介して上流側の空気ダクト３７に接続される。このような構成により、空気ダクト３７から空気が石炭バーナ２１，２２，２３，２４、及びＢＦＧバーナ６１，６２，６３にそれぞれ分配されて供給される。供給される空気の温度は、例えば約３００℃から３５０℃である。
各ＢＦＧバーナ６１，６２，６３と、ダンパ６４との間の接続点よりも下流側には、不燃ガス用のガス導入ライン７４がそれぞれ（計３箇所）接続されている。これらのガス導入ライン７４は各ダンパ７５を介して上流側で互いに接続されたのち、さらに上流側に位置する図２Ａ中不図示のガス再循環ダクト７２に接続されている。このような構成において、各ダンパ７５の開度を調整することで、各ＢＦＧバーナ６１，６２，６３に流すＧＲガスの流量が個別に調整可能となっている。各ダンパ７５の開度の調整は、ガス供給制御装置７６により行われる。ガス供給制御装置７６は、停止しているＢＦＧバーナ（例えば６３）を検出したときに、対応するダンパ７５を開き、ガス導入ライン７４を介してＢＦＧの供給が停止中のＢＦＧバーナ６３にＧＲガスを流す制御を行う。本実施形態のガス供給制御部７７は、ダンパ７５及びガス供給制御装置７６により構成されている。
ガス供給制御装置７６は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
以上説明したＢＦＧバーナ６１，６２，６３、風箱６８（図２Ｂ中不図示）、ガス導入ライン７４、及びガス供給制御部７７により、本実施形態のＢＦＧバーナ装置８１が構成されている。
図２Ｂに示すように、石炭バーナ２１は、燃料を搬送用の一次空気とともに火炉内へ噴出する燃料ノズル９１と、燃料ノズル９１の周囲に設けられ、燃料ノズル９１の外周側に二次空気（燃焼用空気）の流路を形成する二次空気ノズル９２と、を備えた構造となっている（他の石炭バーナ２２，２３，２４も同様の構造である）。一方、ＢＦＧバーナ６１は、ＢＦＧの燃焼性を高めるためにバーナノズルが格子状となっており、ＢＦＧの流路と燃焼用空気の流路とが交互に形成され、炉内に噴出したＢＦＧと燃焼用空気とが混合して燃焼する構造となっている（他のＢＦＧバーナ６２，６３も同様の構造である）。
次に、図３を示し、本実施形態のＢＦＧバーナ装置における風箱へのガス導入制御についてより具体的に説明する。図３は、図１のボイラにおけるＢＦＧバーナ装置の概略側断面図である。なお、図３中、紙面右方向は炉外側を示し、紙面左方向は炉内側を示している。
図３に示すように、ＢＦＧバーナ６１は、炉外側において、ＢＦＧの流路を形成するＢＦＧノズル６６を備えており、ＢＦＧノズル６６の上下方向には、ＢＦＧノズル６６の外周側に燃焼用空気の流路を形成する風箱６８が接続されている。また、ＢＦＧバーナ６１は、炉内側において、例えば鉛直方向に２段、幅方向に６列の流路が形成されるように内部が区画部６９によって区画された先端部７０を備えている。先端部７０の内部に区画された各流路とＢＦＧノズル６６及び風箱６８との間は、先端部７０の内部に区画された各流路において、ＢＦＧの流路と燃焼用空気の流路とが鉛直方向および幅方向のそれぞれで交互に形成されるように接続部７１によってそれぞれ接続されている。先端部７０と接続部７１と風箱６８との接続部分、接続部７１とＢＦＧノズル６６との接続部分、及び区画部６９と接続部７１との接続部分はそれぞれ溶接等により接続されている（溶接構造部分等が形成されている）。なお、図３に示すＢＦＧバーナ６１は、ＢＦＧの供給が停止中となっている。また、先端部７０を区画部６９によって区画する段数や列数はこれに限定されない。
風箱６８の材質としては、例えば炭素鋼や低合金鋼等を挙げることができる。ＢＦＧバーナ６１（具体的には、ＢＦＧノズル６６、区画部６９、先端部７０、及び接続部７１）の材質としては、例えばステンレス鋼を挙げることができる。
図３に示すＢＦＧバーナ装置８１においては、図３中に破線の丸で囲まれた箇所の温度を測定する温度計７８が複数設けられている（図３中では設ける温度計７８の一部を省略して代表例のみを示している）。温度計７８の出力は、ガス供給制御装置７６に送られるように構成されている。ガス供給制御装置７６は、ＢＦＧバーナ６１のＢＦＧの供給の停止を検出した上で、これらの温度計７８の出力に基づいて、各ダンパ７５の開閉及び開度を制御する。この際、ＧＲガスの風箱６８への導入流量が、温度計７８の測定値が所定の設定値以下となるように調整する。本実施形態に係るボイラ１０においては、風箱６８の材質の耐久性をもとに、温度計７８（特に、風箱６８に設けられた温度計７８）の所定の測定値が４００℃以下となるように、ＧＲガスの風箱６８への導入流量が調整されてもよい。なお、上記の設定値は、風箱６８やＢＦＧバーナ６１の材質に加えて、構造により適宜決定されてもよい。
〔ＢＦＧバーナ装置の運転方法〕
次に、本開示のＢＦＧバーナ装置の運転方法の一例について説明する。
本開示のＢＦＧバーナ装置の運転方法は、上述のＢＦＧバーナ装置において、ガス導入工程を行うＢＦＧバーナ装置の運転方法である。ガス導入工程においては、ＢＦＧバーナへのＢＦＧの供給が停止しているときに、ガス導入ラインに不燃ガスを導入する。
次に、本開示のＢＦＧバーナ装置の運転方法の一例について説明する。
本開示のＢＦＧバーナ装置の運転方法は、上述のＢＦＧバーナ装置において、ガス導入工程を行うＢＦＧバーナ装置の運転方法である。ガス導入工程においては、ＢＦＧバーナへのＢＦＧの供給が停止しているときに、ガス導入ラインに不燃ガスを導入する。
なお、以下では、図１に示すボイラ１０において、本開示のＢＦＧバーナ装置の運転方法を適用する場合を一例として説明するが、これに限定されない。
（ガス導入工程）
ガス導入工程においては、ＢＦＧバーナ６１へのＢＦＧの供給が停止しているときに、ガス導入ライン７４にＧＲガスを導入する。具体的には、停止中のＢＦＧバーナ６１に対し、ＢＦＧバーナ６１に対応するダンパ７５を開き、ＢＦＧバーナ６１の風箱６８にＧＲガスを導入する。ＧＲガスの風箱６８への導入流量は、例えばＢＦＧバーナ装置８１に設けられた温度計７８の測定値が所定の設定値以下となるように調整する。
ガス導入工程においては、ＢＦＧバーナ６１へのＢＦＧの供給が停止しているときに、ガス導入ライン７４にＧＲガスを導入する。具体的には、停止中のＢＦＧバーナ６１に対し、ＢＦＧバーナ６１に対応するダンパ７５を開き、ＢＦＧバーナ６１の風箱６８にＧＲガスを導入する。ＧＲガスの風箱６８への導入流量は、例えばＢＦＧバーナ装置８１に設けられた温度計７８の測定値が所定の設定値以下となるように調整する。
上記のガス導入工程は、例えば風箱６８への不燃ガスの導入流量を調整するダンパ７５や、ダンパ７５を制御する制御装置（ガス供給制御装置７６）により構成されるガス供給制御部７７により行うこともできる。
また、ＢＦＧバーナ６１，６２，６３へのＢＦＧの供給の停止に当たっては、例えば、ＢＦＧの流量が減少した場合は、ＢＦＧの流量に応じてＢＦＧの燃焼に使用するＢＦＧバーナ６１，６２，６３の本数を減らし、その分の負荷を補うように運転する。具体的には、ＢＦＧの流量が減少した場合は、例えば最下段のＢＦＧバーナ６３から順に停止する。逆に、ＢＦＧバーナ６１，６２，６３へのＢＦＧの供給を増加して、ＢＦＧバーナ６１，６２，６３を点火する場合は、例えば最上段のＢＦＧバーナ６１から順に点火する。一方、ＢＦＧの流量が増加した場合は、例えば石炭バーナ２１，２２，２３，２４は、最上段の石炭バーナ２１から順に微粉炭の供給を停止する。
なお、上記した実施形態では、風箱６８に導入する不燃ガスとして、ＧＲガスを使用した場合を一例として説明したが、これに限定されない。例えば、風箱６８に導入する不燃ガスとして、蒸気を使用する態様とすることもできる。風箱６８に蒸気を導入する場合、所内用蒸気を利用する構成としてもよい。所内用蒸気を利用することで、ボイラ１０の設備の大幅な改造が不要となるため、低コストとすることができる。また、導入する蒸気の温度としては、例えば約３００℃から３５０℃とすることができる。
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態のＢＦＧバーナ装置８１においては、ＢＦＧバーナ６１の風箱６８に不燃ガスを導入するガス導入ライン７４が接続されており、ガス供給制御部７７により、ＢＦＧバーナ６１へのＢＦＧの供給が停止しているときにガス導入ライン７４に不燃ガスが流される。これにより、ＢＦＧの供給が停止中のＢＦＧバーナ６１の炉内側先端部７０から不燃ガスが吹き出されるため、停止中のＢＦＧバーナ６１及び風箱６８の内部にＢＦＧの未燃ガスが流入することを防止することができる。従って、ＢＦＧバーナ６１及び風箱６８の内部に流入したＢＦＧの未燃ガスが内部で酸化性ガス（燃焼用空気）と燃焼してＢＦＧバーナ６１及び風箱６８が不均一に温度上昇をして、ＢＦＧバーナ装置８１が損傷することを防止することができる。これにより、ＢＦＧバーナ装置８１の損傷による補修作業やＢＦＧバーナ装置８１のメンテナンス作業の発生を抑制することができる。また、ＢＦＧバーナ装置８１内の溶接構造部分にクラックが発生することを防止することができるので、ＢＦＧバーナ６１運転時にＢＦＧと燃焼用空気とが反応して局所的な温度上昇をして、上記のクラックが拡大することを防止することができるため、ＢＦＧバーナ装置８１を長寿命とすることができる。ＢＦＧバーナ６１の風箱６８に不燃ガスを導入するガス供給制御部７７は、例えばダンパ７５や、ダンパ７５を制御する制御装置（ガス供給制御装置７６）により構成されて、風箱６８への不燃ガスの導入流量を調整することができる。
本実施形態のＢＦＧバーナ装置８１においては、ＢＦＧバーナ６１の風箱６８に不燃ガスを導入するガス導入ライン７４が接続されており、ガス供給制御部７７により、ＢＦＧバーナ６１へのＢＦＧの供給が停止しているときにガス導入ライン７４に不燃ガスが流される。これにより、ＢＦＧの供給が停止中のＢＦＧバーナ６１の炉内側先端部７０から不燃ガスが吹き出されるため、停止中のＢＦＧバーナ６１及び風箱６８の内部にＢＦＧの未燃ガスが流入することを防止することができる。従って、ＢＦＧバーナ６１及び風箱６８の内部に流入したＢＦＧの未燃ガスが内部で酸化性ガス（燃焼用空気）と燃焼してＢＦＧバーナ６１及び風箱６８が不均一に温度上昇をして、ＢＦＧバーナ装置８１が損傷することを防止することができる。これにより、ＢＦＧバーナ装置８１の損傷による補修作業やＢＦＧバーナ装置８１のメンテナンス作業の発生を抑制することができる。また、ＢＦＧバーナ装置８１内の溶接構造部分にクラックが発生することを防止することができるので、ＢＦＧバーナ６１運転時にＢＦＧと燃焼用空気とが反応して局所的な温度上昇をして、上記のクラックが拡大することを防止することができるため、ＢＦＧバーナ装置８１を長寿命とすることができる。ＢＦＧバーナ６１の風箱６８に不燃ガスを導入するガス供給制御部７７は、例えばダンパ７５や、ダンパ７５を制御する制御装置（ガス供給制御装置７６）により構成されて、風箱６８への不燃ガスの導入流量を調整することができる。
不燃ガスの風箱６８への導入流量が、風箱６８に設けられた温度計７８の測定値が所定の設定値以下となるように調整されていれば、風箱６８内の温度を設定値以下に維持することができる。これにより、ＢＦＧバーナ装置８１の損傷をより確実に防止することができる。また、所定の設定値は、例えばＢＦＧバーナ６１の風箱６８を構成する構成部材（例えば炭素鋼や低合金鋼）の耐久温度（例えば４００℃以下）となるように設定してもよい。
本実施形態のＢＦＧバーナ装置８１においては、ＢＦＧの供給が停止中のＢＦＧバーナ６１の炉内側先端部７０からガスが吹き出されるように構成されている。従って、ＢＦＧバーナ６１が、炭素含有固体燃料（例えば微粉炭）を燃焼する主燃料バーナ（石炭バーナ２１，２２，２３，２４）の鉛直下方側の近傍（例えば微粉炭を燃焼する石炭バーナ２１，２２，２３，２４の下方）に配置されている場合、炭素含有固体燃料の燃焼時に生じた灰分がＢＦＧバーナ６１側に流れてきても、流れてきた灰分が停止中のＢＦＧバーナ６１の先端部７０に蓄積してしまうことを防止できる。即ち、灰分によるＢＦＧバーナ６１の先端部７０の閉塞（灰詰まり）を防止することができる。
ガス導入ライン７４に流される不燃ガスとしては、例えば火炉１１内での燃料の燃焼により生じた排ガス由来のＧＲガスや、蒸気を挙げることができる。ＧＲガスは、火炉１１に供給する燃焼用空気（酸化性ガス）の酸素濃度を調整できるものとして、例えば混焼ボイラ１０の節炭器４７入口から抽出された排ガスが、送風機７３で昇圧されて再度火炉１１へ投入されるものであり、火炉１１の底部付近に導入されるようになっているものである。火炉１１へ投入されるＧＲガスの一部を風箱６８に導入しても、火炉１１に導入されるＧＲガスの総量は変わらないので、上記のようなガス導入ライン７４を風箱６８に接続しても、火炉１１内での燃焼性能への影響を少なくすることができる。また、ＧＲガスが導入されるようになっていないボイラでは、不燃ガスとして、蒸気を利用することができる。風箱６８に蒸気を導入する場合、所内用蒸気を利用する構成とすることで、混焼ボイラ１０設備の大幅な改造が不要となるため、低コストとすることができる。
本実施形態の混焼ボイラ１０であれば、上述のＢＦＧバーナ装置８１を備えているため、ＢＦＧバーナ６１及び風箱６８の内部に流入したＢＦＧの未燃ガスが内部で燃焼し、ＢＦＧバーナ装置８１が損傷することを防止することができる。これにより、ＢＦＧバーナ装置８１を長寿命とすることができる。従って、経済性の高い混焼ボイラ１０となる。
本実施形態のＢＦＧバーナ装置８１の運転方法は、ＢＦＧバーナ６１へのＢＦＧの供給が停止しているときに、風箱６８に接続されたガス導入ライン７４に不燃ガスを導入するガス導入工程を有する。これにより、ＢＦＧの供給が停止中のＢＦＧバーナ６１の炉内側先端部７０から不燃ガスが吹き出されるため、停止中のＢＦＧバーナ６１及び風箱６８の内部にＢＦＧの未燃ガスが流入することを防止することができる。従って、ＢＦＧバーナ６１及び風箱６８の内部に流入したＢＦＧの未燃ガスが内部で燃焼用空気と燃焼し、ＢＦＧバーナ６１及び風箱６８が不均一に温度上昇をして、ＢＦＧバーナ装置８１が損傷することを防止することができる。これにより、ＢＦＧバーナ装置８１の損傷による補修作業やＢＦＧバーナ装置８１のメンテナンス作業の発生を抑制することができる。また、ＢＦＧバーナ装置８１内の溶接構造部分にクラックが発生することを防止することができるので、ＢＦＧバーナ６１運転時にＢＦＧと燃焼用空気とが反応して局所的な温度上昇をして、上記のクラックが拡大することを防止することができるため、ＢＦＧバーナ装置８１を長寿命とすることができる。
また、上記した実施形態では、ＢＦＧバーナが３段の場合を一例として説明したが、ＢＦＧバーナの段数はこれに限定されない。ＢＦＧバーナの段数は１段や２段としてもよいし、４段以上としてもよい。また、ＢＦＧバーナの設置位置も、上記した実施形態のような石炭バーナの下方に限定されない。具体的には、石炭バーナの上方にＢＦＧバーナを設置してもよい。この場合は、石炭バーナで炭素含有固体燃料の燃焼時に生じた灰分がＢＦＧバーナ側に流れて来ることがないので、流れてきた灰分が停止中のＢＦＧバーナの先端部に蓄積してしまうことを防止できる。
また、上述した実施形態では、本開示のボイラを混焼ボイラとしたが、固体燃料としては、バイオマスや石油コークス、石油残渣などを使用するボイラであってもよい。また、燃料として固体燃料に限らず、重質油などの油焚きボイラにも使用することができる。
１０ 混焼ボイラ（ボイラ）
１１ 火炉
１２ 燃焼装置
１３ 煙道
２１，２２，２３，２４ 石炭バーナ（主燃料バーナ）
２６，２７，２８，２９ 微粉炭供給管
３０ ＢＦＧ（高炉ガス）供給配管
３１，３２，３３，３４ 粉砕機
３５ ＢＦＧ（高炉ガス）供給タンク
３６，６８ 風箱
３７ 空気ダクト
３８ 送風機
３９ アディショナル空気ノズル
４０ 分岐空気ダクト
４１，４２，４３ 過熱器（熱交換器）
４４，４５ 再熱器（熱交換器）
４６ 蒸発器（熱交換器）
４７ 節炭器（熱交換器）
４８ ガスダクト
４９ エアヒータ
５０ 脱硝触媒
５１ 煤塵処理装置（電気集塵機、脱硫装置）
５２ 誘引送風機
５３ 煙突
６１，６２，６３ ＢＦＧバーナ
６４，６５ ダンパ
６６ ＢＦＧノズル
６９ 区画部
７０ 先端部
７１ 接続部
７２ ガス再循環ダクト
７３ 送風機
７４ ガス導入ライン
７５ ダンパ
７６ ガス供給制御装置
７７ ガス供給制御部
７８ 温度計
８１ ＢＦＧバーナ装置
９１ 燃料ノズル
９２ 二次空気ノズル
Ｂ 燃焼
ＮＧ 未燃ガス
１１ 火炉
１２ 燃焼装置
１３ 煙道
２１，２２，２３，２４ 石炭バーナ（主燃料バーナ）
２６，２７，２８，２９ 微粉炭供給管
３０ ＢＦＧ（高炉ガス）供給配管
３１，３２，３３，３４ 粉砕機
３５ ＢＦＧ（高炉ガス）供給タンク
３６，６８ 風箱
３７ 空気ダクト
３８ 送風機
３９ アディショナル空気ノズル
４０ 分岐空気ダクト
４１，４２，４３ 過熱器（熱交換器）
４４，４５ 再熱器（熱交換器）
４６ 蒸発器（熱交換器）
４７ 節炭器（熱交換器）
４８ ガスダクト
４９ エアヒータ
５０ 脱硝触媒
５１ 煤塵処理装置（電気集塵機、脱硫装置）
５２ 誘引送風機
５３ 煙突
６１，６２，６３ ＢＦＧバーナ
６４，６５ ダンパ
６６ ＢＦＧノズル
６９ 区画部
７０ 先端部
７１ 接続部
７２ ガス再循環ダクト
７３ 送風機
７４ ガス導入ライン
７５ ダンパ
７６ ガス供給制御装置
７７ ガス供給制御部
７８ 温度計
８１ ＢＦＧバーナ装置
９１ 燃料ノズル
９２ 二次空気ノズル
Ｂ 燃焼
ＮＧ 未燃ガス
Claims (6)
- 火炉の壁面に設けられ、前記火炉内で高炉ガスを燃焼させるＢＦＧバーナと、
該ＢＦＧバーナと連通して接続され、前記ＢＦＧバーナに酸化性ガスを供給する風箱と、
前記風箱に接続され、前記風箱に不燃ガスを導入するガス導入ラインと、
前記ＢＦＧバーナへの前記高炉ガスの供給が停止しているときに前記ガス導入ラインに前記不燃ガスを流すガス供給制御部と、
を備えているＢＦＧバーナ装置。 - 前記風箱には、前記風箱の温度を測定する温度計が設けられており、
前記不燃ガスの前記風箱への導入流量は、前記温度計の測定値が所定の設定値以下となるように調整される請求項１に記載のＢＦＧバーナ装置。 - 前記ＢＦＧバーナは、前記火炉の壁面に設けられ、炭素含有固体燃料を燃焼する主燃料バーナの鉛直下側の近傍に配置されている請求項１又は請求項２に記載のＢＦＧバーナ装置。
- 前記不燃ガスは、前記高炉ガスおよび／または炭素含有固体燃料の燃焼により生じた排ガス由来のガス再循環ガスまたは蒸気である請求項１又は請求項２に記載のＢＦＧバーナ装置。
- 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のＢＦＧバーナ装置を備えるボイラ。
- 火炉の壁面に設けられ、前記火炉内で高炉ガスを燃焼させるＢＦＧバーナと、該ＢＦＧバーナと連通して接続され、前記ＢＦＧバーナに酸化性ガスを供給する風箱と、前記風箱に接続され、前記風箱に不燃ガスを導入するガス導入ラインと、を備えたＢＦＧバーナ装置の運転方法において、
前記ＢＦＧバーナへの前記高炉ガスの供給が停止しているときに、前記ガス導入ラインに前記不燃ガスを導入するガス導入工程を有するＢＦＧバーナ装置の運転方法。
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| JP2019017051A JP7229796B2 (ja) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | Ｂｆｇバーナ装置、これを備えたボイラ、及びｂｆｇバーナ装置の運転方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58185710U (ja) * | 1982-06-04 | 1983-12-09 | 三菱重工業株式会社 | ガス燃料燃焼装置 |
| JPH094817A (ja) * | 1995-06-19 | 1997-01-10 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料油の燃焼方法およびその装置 |
| JPH09119606A (ja) * | 1995-10-26 | 1997-05-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高炉ガス混焼石炭焚きボイラ |
| JP2005083724A (ja) * | 2003-09-11 | 2005-03-31 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 溶融炉二次燃焼室ダスト排出機の腐食防止方法及び装置 |
| JP2014169825A (ja) * | 2013-03-04 | 2014-09-18 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 高炉ガス焚きボイラにおける高炉吹き抜け時の燃料制御方法および装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN103486581A (zh) * | 2013-06-28 | 2014-01-01 | 广东电网公司电力科学研究院 | 旋流燃烧器烧损预防方法与装置 |
| CN203454183U (zh) * | 2013-08-29 | 2014-02-26 | 北京硕人海泰能源环境技术有限公司 | 一种转炉余热回收锅炉用燃烧器组件 |
| CN204438114U (zh) * | 2014-12-26 | 2015-07-01 | 江苏德瑞环保科技有限公司 | 掺烧专用流量宽幅适应燃烧器 |
| CN205299509U (zh) * | 2015-12-08 | 2016-06-08 | 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 | 一种对冲燃烧锅炉冷却系统 |
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- 2019-02-01 JP JP2019017051A patent/JP7229796B2/ja active Active
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2020
- 2020-01-22 CN CN202010074349.5A patent/CN111520704B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58185710U (ja) * | 1982-06-04 | 1983-12-09 | 三菱重工業株式会社 | ガス燃料燃焼装置 |
| JPH094817A (ja) * | 1995-06-19 | 1997-01-10 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 燃料油の燃焼方法およびその装置 |
| JPH09119606A (ja) * | 1995-10-26 | 1997-05-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高炉ガス混焼石炭焚きボイラ |
| JP2005083724A (ja) * | 2003-09-11 | 2005-03-31 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 溶融炉二次燃焼室ダスト排出機の腐食防止方法及び装置 |
| JP2014169825A (ja) * | 2013-03-04 | 2014-09-18 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 高炉ガス焚きボイラにおける高炉吹き抜け時の燃料制御方法および装置 |
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