JP2020183826A - 火炉及びそれを備えたボイラ - Google Patents

Abstract

【課題】複合減肉を避け、ボイラの初期コスト、メンテナンス費用を削減し、定検スケジュールを短縮しつつ、高ポテンシャル領域の灰除去性能も担保する火炉及びそれを備えたボイラを提供する。【解決手段】燃料を二段燃焼させる火炉１１は、底部及び燃焼筒と、燃焼筒の側壁に設けられたバーナ２１と、燃焼筒の側壁においてバーナの設置位置よりも鉛直方向の上側に設置されたアフターエアポート３９と、燃焼筒の側壁におけるバーナからアフターエアポートの設置位置よりも下側までの第１高さ領域Ａ３に水流を噴射して灰を除去する水流灰除去装置１５１、１５２と、アフターエアポートよりも上側に付着した灰を除去するウォールブロワ１７１、１７２とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、火炉及びそれを備えたボイラに関し、特に火炉壁に付着する灰の除去技術に関する。

石炭には灰や硫黄分が含まれているため、燃焼によって生成した灰の火炉壁への付着と、還元雰囲気で生成した硫化水素により火炉壁で硫化腐食が発生する。特にアルカリ分と硫黄分を多く含む海外の低品位炭やバイオマスを燃料に用いた場合、硫化腐食及び灰付着による運転障害が多発する問題が顕在化している。

硫化腐食程度及び灰付着程度は火炉の構造にも影響される。以下、従来のボイラの構成について図７、図８を参照して説明する。図７、図８において、鉛直方向をｚ軸、水平面内で直交する幅方向及び奥行方向の其々をｘ軸、ｙ軸で表す。図７は、従来の国内のボイラ７００、図８は海外等で見られる火炉奥行(y軸方向)が広いタイプのボイラ９００、図９は、ボイラに水流灰除去装置とウォールブロワとを設置した図である。

海外の火炉奥行が広いタイプのボイラ９００（図８参照）では火炉９１１は奥行方向が国内のボイラ７００（図７参照）よりも広く（Ｄ２＞Ｄ１）、上段のバーナ９２１からアフターエアポート９３９までの距離Ｈ２が国内のボイラ７００よりも離れているものがある（Ｈ２＞Ｈ１）。

一般に、上段のバーナ７２１、９２１からアフターエアポート７３９、９３９までの火炉壁の領域は熱負荷が高く、且つ、強い還元域となるため、特に火炉側壁においては領域Ａ１、Ａ２が硫化腐食及び灰付着が顕著な高ポテンシャル領域となる。

高ポテンシャル領域Ａ１、Ａ２は、Ａ１＝Ｈ１＊Ｄ１、Ａ２＝Ｈ２＊Ｄ２で表せる。よって、上段のバーナ７２１、９２１からアフターエアポート７３９、９３９までの距離Ｈ１、Ｈ２が長く、火炉７１１、９１１の奥行きＤ１、Ｄ２が長いほど高ポテンシャル領域Ａ２、Ａ１は拡大する。このことから、海外の奥行きが広いタイプのボイラ９００の高ポテンシャル領域Ａ２は、国内のボイラ７００の高ポテンシャル領域Ａ１よりも拡大する。

高ポテンシャル領域Ａ２、Ａ１は熱負荷が高いため灰付着が激しく、ボイラ性能を確保するためには灰除去装置の設置が不可欠である。そこで、従来、灰除去装置として、水流を付着灰の表面に吹付け、灰を除去する水流灰除去装置１５１、１５２（図９Ａ、特許文献１参照）や、空気や蒸気といった灰除去媒体を側壁に吹き付けて灰を除去するウォールブロワ１７１、１７２、１７３、１７４が知られている。図７、８、９において、点線の○は、各ウォールブロワ１７１、１７２、１７３、１７４による灰除去領域を示す。

米国特許第５９２５１９３号

水流灰除去装置１５１、１５２の特徴は、火炉７１１、９１１内部の広範囲、具体的には、図９（ａ）において斜線領域で示すように下段のバーナ７２３の下からアフターエアポート７３９までの広い範囲にわたって、スラグ状の強固な灰でも除去できることである。また水流灰除去装置１５１、１５２は、水流を使用するため、ウォールブロワのように水壁に吹き付けた蒸気や空気が、周囲の灰を巻き込み、高速で側壁に衝突してエロージョンが発生することがないという利点がある。

一方、水流灰除去装置１５１、１５２は、１回の灰除去領域が広いことから、蒸気温度変動が大きくなり、水流灰除去装置１５１、１５２の運用がボイラ７００の制御に対して与える影響が大きくなる。また、水流灰除去装置１５１、１５２の運用時における排ガス温度の変動が大きく、燃焼性能（ＮＯｘ、ＣＯ）への影響が大きい。更に水流灰除去装置１５１、１５２を運用することで、一度に広範囲の灰が除去される反面、除去した灰が巨大な灰塊となって落下し、火炉７１１、９１１の底部（ホッパ）の破損につながる恐れがある（図９（ａ）参照）。

一方、ウォールブロワ１７１、１７２、１７３、１７４の特徴は、１回の灰除去領域は水流灰除去装置１５１、１５２に比べて狭いので、蒸気温度変動が少なく、その結果としてボイラ７００、９００の制御への影響が少ないことである。またウォールブロワ１７１、１７２、１７３、１７４を運用した際の排ガス温度の変動は小さく、燃焼性能（ＮＯｘ、ＣＯ）への影響が少ない。更に細かい区画に分けて定期的にウォールブロワを運用することで、巨大な灰塊の落下を抑制し、火炉７１１、９１１の底部の破損を防ぐことができる（図９（ｂ）参照）。

しかし、ウォールブロワ１７１、１７２、１７３、１７４では、スラグ状の灰は除去が困難である。また、灰付着が厳しい領域、例えば高ポテンシャル領域Ａ１、Ａ２では頻繁な灰除去が必要になる。更に、火炉７１１、９１１の側壁に設置した伝熱管を複数併設した水壁に吹き付けた蒸気や空気が、周囲の灰を巻き込み、高速で側壁に衝突してエロージョンが発生する。

従って、ウォールブロワにより高ポテンシャル領域Ａ１、Ａ２の灰を除去しようとするとエロージョンを引き起こし、硫化腐食とエロージョンの併発で減肉が加速する（以下複合減肉と称す）。

そこで、複合減肉を避けるため、ウォールブロワ１７１、１７２、１７３、１７４による灰除去媒体が当たる箇所に溶射や肉盛等の施工が必要となり、初期コストの増加の他、定期的なメンテナンスが必要な場合ではボイラの定検スケジュールに影響する。

このように灰除去装置はその種類によって異なるメリット、デメリットがあるものの、従来は火炉７１１、９１１には、水流灰除去装置又はウォールブロワのどちらか一種類の灰除去装置が設置されてきた。

しかし、高ポテンシャル領域Ａ１、Ａ２の灰除去については、低コスト化及びボイラ制御への影響低減と、灰除去性能を向上との両立が求められている。特に、海外のボイラによく見られるのように奥行が広いタイプのボイラ９００は高ポテンシャル領域Ａ２は国内のボイラ７００の高ポテンシャル領域Ａ１に比べて広いので、拡大した高ポテンシャル領域Ａ２に合った灰除去技術が求められている。

本発明は上記した課題を解決するものであり、複合減肉を避け、ボイラの初期コスト、メンテナンス費用を削減し、定検スケジュールを短縮しつつ、高ポテンシャル領域の灰除去性能も担保する火炉及びそれを備えたボイラ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、本発明は、特許請求の範囲に記載の構成を備える。その一例をあげるならば、空気を供給することにより燃料を二段燃焼させる火炉であって、底部と、前記底部上に鉛直方向に沿って設置される筒状の燃焼筒と、前記燃焼筒の側壁に設けられ、理論空気量未満の空気量で燃料を燃焼させるバーナと、前記燃焼筒の側壁における前記バーナの設置位置よりも鉛直方向の上側に設置され、二段燃焼用の二次空気を前記燃焼筒内に供給するアフターエアポートと、前記燃焼筒の側壁における前記バーナの設置位置よりも上側から前記アフターエアポートの設置位置よりも下側までの第１高さ領域に水流を噴射し、前記第１高さ領域に付着した灰を除去する水流灰除去装置と、前記燃焼筒の側壁における前記アフターエアポートの設置位置よりも上側の第２高さ領域に蒸気又は空気を噴射し、前記第２高さ領域に付着した灰を除去するウォールブロワと、を備えたことを特徴とする。

また本発明は、上記火炉を備えたボイラであることを特徴とする。

本発明によれば、複合減肉を避け、ボイラの初期コスト、メンテナンス費用を削減し、定検スケジュールを短縮しつつ、高ポテンシャル領域の灰除去性能も担保する火炉及びそれを備えたボイラを提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本実施形態に係るボイラの概略構成図 火炉を正面から奥行き方向に向けてみた外観図 火炉を側面からみた外観図 水流灰除去装置の設置位置及び灰除去領域を示す図（図３におけるＡ−Ａ断面） 水流灰除去装置の設置位置及び灰除去領域の他例を示す図（図３におけるＡ−Ａ断面） 水流灰除去装置の設置位置（各側壁面に１つ）及び灰除去領域の他例を示す図（図３におけるＡ−Ａ断面） 水流灰除去装置の設置位置（一組の対向面の各面に１つずつ）及び灰除去領域の他例を示す図（図３におけるＡ−Ａ断面） 水流灰除去装置の設置位置（二つの隣接面の各面に１つずつ）及び灰除去領域の他例を示す図（図３におけるＡ−Ａ断面） 従来ボイラを示す図 海外等で見られる火炉奥行(y軸方向)が広いタイプのボイラを示す図 ボイラに水流灰除去装置とウォールブロワとを設置した図 バーナ設置位置の他例を示す図

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。全図において同一の構成については同一の符号を付し、重複説明を省略する。

図１は、本実施形態に係るボイラ１０の概略構成図である。ボイラ１０は、固体燃料として石炭を粉砕した微粉炭を用いる。ボイラ１０は、微粉炭を火炉１１のバーナ２１、２２、２３により燃焼させ、この燃焼により発生した熱を給水や蒸気と熱交換して蒸気を生成することが可能な石炭焚きボイラである。なお、燃料は石炭に限られず、バイオマス、重油等、ボイラで燃焼可能な他の燃料であってもよい。更に多種の燃料を混合して使用してもよい。

ボイラ１０は、火炉１１と燃焼装置１２と煙道１３とを有している。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は、側壁が、蒸発管（伝熱管）と蒸発管を接続するフィンとで構成され、蒸発管内を流れる給水や蒸気と火炉１１内の燃焼ガスとが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。具体的には、火炉１１の側壁には、複数の蒸発管が例えば鉛直方向に沿って配置され、また水平方向に並んで配置されている。フィンは、蒸発管と蒸発管との間を閉塞している。火炉１１は、炉底にホッパ６２が設けられており、ホッパ６２に炉底蒸発管７０が設けられて底面を形成する。

燃焼装置１２は、火炉１１を構成する火炉壁の鉛直下部側に設けられている。本実施形態では、この燃焼装置１２は、火炉１１の側壁に装着された複数のバーナ２１、２２、２３を有している。なお、火炉１１の形状、バーナの配置や一つの段におけるバーナの数、段数はこの実施形態に限定されるものではない。

この各バーナ２１、２２、２３は、微粉炭供給管２６、２７、２８を介して粉砕機（微粉炭機／ミル）３１、３２、３３に連結されている。石炭が図示しない搬送系統で搬送されて、この粉砕機３１、３２、３３に投入されると、ここで所定の微粉の大きさに粉砕され、搬送用空気（１次空気）と共に微粉炭供給管２６、２７、２８からバーナ２１、２２、２３に粉砕された石炭（微粉炭）を供給することができる。

また、火炉１１は、各バーナ２１、２２、２３の装着位置に風箱３６が設けられており、この風箱３６に空気を供給する空気ダクト３７ａが連結される。

また、火炉１１の鉛直方向上側には煙道１３が連結されており、この煙道１３に蒸気を生成するための複数の熱交換器（４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７）が配置されている。そのため、バーナ２１、２２、２３が火炉１１内に微粉炭燃料と燃焼用空気との混合気を噴射することで火炎が形成され、燃焼ガスを生成されて煙道１３に流れる。そして、燃焼ガスにより火炉壁及び熱交換器（４１〜４７）を流れる給水や蒸気を加熱して過熱蒸気が生成され、生成された過熱蒸気を供給して図示しない蒸気タービンを回転駆動させ、蒸気タービンの回転軸に連結した図示しない発電機を回転駆動して発電を行うことができる。また、この煙道１３は、排ガス通路４８が連結され、燃焼ガスの浄化を行うための脱硝装置５０、送風機３８から空気ダクト３７ａへ送気する空気と排ガス通路４８を送気する排ガスとの間で熱交換を行うエアヒータ４９、煤塵処理装置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。なお、脱硝装置５０は排ガス基準を満足できれば設けなくてもよい。

本実施形態の火炉１１は、微粉炭の搬送用空気（１次空気）及び風箱３６から火炉１１に投入される燃焼用空気（２次空気）による燃料過剰燃焼後、新たに燃焼用空気（アフタエア）を投入して燃料希薄燃焼を行わせる、所謂２段燃焼方式の火炉である。そのため、火炉１１にはアフターエアポート３９が備えられる。アフターエアポート３９に空気ダクト３７ｂの一端部が連結され、エアヒータ４９を介して送風機３８に連結される。

図２は、火炉１１を正面から奥行き方向に向けてみた外観図である。図３は、火炉１１を側面からみた外観図である。以下、図２〜図６において、鉛直方向をｚ軸、水平面内で直交する幅方向（第１水平方向）及び奥行方向（第２水平方向）の其々をｘ軸、ｙ軸で表す。

図２の火炉１１は、地面に対して鉛直方向に沿って設置され、水冷管で構成された水冷壁で囲まれた筐体構造を有している。火炉１１の内部には、燃料である微粉炭が燃焼される燃焼空間が形成されている。燃焼空間で発生した燃焼ガスは、図２において太線矢印で示すように、火炉１１の鉛直方向の下側から上側に向かって流れる。

火炉１１内において、鉛直方向の下側が燃焼ガスの流れの「上流側」であり、鉛直方向の上側が燃焼ガスの流れの「下流側」である。従って、火炉１１の出口は、燃焼ガスの流れの下流側である鉛直方向の上側に位置している。

火炉１１の上部（出口）には、火炉１１に対して交差（直交）する方向に沿って延びる煙道１３が連結されている。

火炉１１は、傾斜面を有するホッパ６２と、ホッパ６２の鉛直方向上側に、四角筒状の燃焼筒１１Ａとを備える。以下の説明において、燃焼筒１１Ａの４つの各側壁を、第１側壁１１０Ａ、第２側壁１１０Ｂ、第３側壁１１０Ｃ（図３参照）、第４側壁１１０Ｄと呼ぶ。第１側壁１１０Ａ及び第２側壁１１０Ｂは、奥行方向に対向して配置された火炉１１の側壁である。第３側壁１１０Ｃ、第４側壁１１０Ｄの其々は、第１側壁１１０Ａ及び第２側壁１１０Ｂを連続させる側壁であって、幅方向に対向して配置される。ｘ−ｙ面内において時計回りに第１側壁１１０Ａ、第３側壁１１０Ｃ、第２側壁１１０Ｂ、第４側壁１１０Ｄと称する。

第１側壁１１０Ａ及び第２側壁１１０Ｂのそれぞれにおいて、１２個のバーナが鉛直方向に３段に、かつ各段には幅方向に沿って４個ずつ並んで設置される。バーナ２１は上段の４つのバーナを、バーナ２２は中段の４つのバーナを、バーナ２３は下段の４つのバーナを示す。第１側壁１１０Ａ側及び第２側壁１１０Ｂ側の上段のバーナ２１、中段のバーナ２２、下段のバーナ２３とは、互いに対向する位置に配置されており、いずれの構成も同一である。

第１側壁１１０Ａ及び第２側壁１１０Ｂのそれぞれにおいて、上段のバーナ２１よりも鉛直方向の上側、かつ火炉１１の出口の位置よりも下側に、４つのアフターエアポート３９が幅方向に並んでいる。第１側壁１１０Ａ側の４個のアフターエアポート３９と第２側壁１１０Ｂ側の４個のアフターエアポート３９とは、互いに対向する位置に配置されており、いずれの構成も同一である。

なお、火炉１１の複数のアフターエアポート３９の配置や鉛直方向の員数及び幅方向の員数については、必ずしも例示したものに限らない。

火炉１１内の側壁には、燃料を焼却した際に発生する灰が付着する。特に燃焼領域において、上段のバーナ２１からアフターエアポート３９までの領域は、灰が火炉１１の側壁に付着しやすい高ポテンシャル領域Ａ３である。

そこで本実施形態における火炉１１は、図３に示すように、第３側壁１１０Ｃ及び第４側壁１１０Ｄの各高ポテンシャル領域Ａ３に、水流灰除去装置１５１、１５２を設置する。更に、第３側壁１１０Ｃ及び第４側壁１１０Ｄの高ポテンシャル領域Ａ３より上側の各領域に、６つのウォールブロワ１７１、１７２を鉛直方向に２段、奥行き方向に３つ設置する。下記の説明において、火炉１１の側壁における複数の水流灰除去装置１５１、１５２及び複数のウォールブロワ１７１、１７２のそれぞれの配置や鉛直方向の員数、幅方向の員数、及び奥行方向の員数については、例示したものに限らない

第３側壁１１０Ｃ側の上段のウォールブロワ１７１、下段のウォールブロワ１７２とは、互いに対向する位置に配置されており、いずれの構成も同一である。

なお、第３側壁１１０Ｃ及び第４側壁１１０Ｄにおいて、灰が自重落下しやすい上段のバーナ２１から下段のバーナ２３、及びそれよりも下の領域は、水流灰除去装置１５１、１５２のノズル方向を調整し、必要に応じて任意に水を噴射し、灰を除去してもよい。

図４〜図６Ｃを参照して、水流灰除去装置１５１、１５２の設置位置及び灰除去領域について説明する。図４、５、６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、水流灰除去装置１５１、１５２の設置位置及び灰除去領域を示す図であり、図３におけるＡ−Ａ断面である。

図４に示すように、第３側壁１１０Ｃ及び第４側壁１１０Ｄの其々の上段のバーナ２１からアフターエアポート３９の下までの領域に、側壁に放水し水勢により側壁に付着した灰を除去する水流灰除去装置１５１、１５２を１つずつ、幅方向に対向して配置する。

第３側壁１１０Ｃ側の水流灰除去装置１５１と第４側壁１１０Ｄ側の水流灰除去装置１５２とは、互いに対向する位置に配置されており、いずれの構成も同一である。第３側壁１１０Ｃ側の水流灰除去装置１５１は、第４側壁１１０Ｄの高ポテンシャル領域Ａ３に水流（矢印で図示する）を噴射する。第４側壁１１０Ｄ側の水流灰除去装置１５２は、第３側壁１１０Ｃの高ポテンシャル領域Ａ３に水を噴射する。

図５は水流灰除去装置１５１１、１５１２、１５２１、１５２２の設置別例である。第１側壁１１０Ａに設置された上段のバーナ２１と、第１側壁１１０Ａ及び第３側壁１１０Ｃとが連続する角（連続点）Ｃ１との間に水流灰除去装置１５１１、上段のバーナ２１と、第１側壁１１０Ａ及び第４側壁１１０Ｄとが連続する角Ｃ４との間に水流灰除去装置１５１２を設置する。同様に、第２側壁１１０Ｂに設置された上段のバーナ２１と、第２側壁１１０Ｂ及び第３側壁１１０Ｃとが連続する角Ｃ２との間に水流灰除去装置１５２１、上段のバーナ２１と、第２側壁１１０Ｂ及び第４側壁１１０Ｄとが連続する角Ｃ３との間に水流灰除去装置１５２２を設置する。なお、水流灰除去装置はバーナからアフタエアポートレベルに設置するため、１１０Ａ、１１０Ｂの水平方向の設置個所に特に制約はなく、例えば１５１１は領域Ｘのどの位置に設置してもよい。上下方向ではバーナよりも高い、重複しない位置に水流灰除去装置は配置されるためである。

水流灰除去装置１５１１、１５２１は、第３側壁１１０Ｃにおける高ポテンシャル領域Ａ３に水流を噴射する。

水流灰除去装置１５１２、１５２２は、第４側壁１１０Ｄにおける高ポテンシャル領域Ａ３に水流を噴射する。

図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃを参照して水流灰除去装置１５１、１５２、１５３、１５４の設置別例を示す。図６の燃焼筒１１Ａの水平断面は正方形である。

火炉１１は、第１側壁１１０Ａ及び第３側壁１１０Ｃが連続する角（連続点）Ｃ１、第３側壁１１０Ｃと第２側壁１１０Ｂとが連続する角Ｃ２、第２側壁１１０Ｂ及び第４側壁１１０Ｄとが連続する角Ｃ３、及び第４側壁１１０Ｄと第１側壁１１０Ａとが連続する角Ｃ４の其々に、バーナ２１が其々備えられる。各バーナ２１は、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃにおいて反時計回り（左回り）に微粉炭と一次空気とを噴射するので、燃焼筒１１Ａの中央に反時計回りの火炎帯が発生する。

図６Ａでは、第１側壁１１０Ａ、第２側壁１１０Ｂ、第３側壁１１０Ｃ、及び第４側壁１１０Ｄの幅方向又は奥行方向中央には、水流灰除去装置１５３、１５４、１５１、１５２が設置される。

第１側壁１１０Ａに設置される水流灰除去装置１５３は、第１側壁１１０Ａの幅方向中央、即ち角Ｃ１、Ｃ４に設置されたバーナ２１の間に設置され、第３側壁１１０Ｃにおける高ポテンシャル領域Ａ３に水流を噴射する。

第３側壁１１０Ｃに設置される水流灰除去装置１５１は、第３側壁１１０Ｃの奥行方向中央、即ち角Ｃ１、Ｃ２に設置されたバーナ２１の間に設置され、第２側壁１１０Ｂにおける高ポテンシャル領域Ａ３に水流を噴射する。

第２側壁１１０Ｂに設置される水流灰除去装置１５４は、第２側壁１１０Ｂの幅方向中央、即ち角Ｃ２、Ｃ３に設置されたバーナ２１の間に設置され、第４側壁１１０Ｄにおける高ポテンシャル領域Ａ３に水流を噴射する。

第４側壁１１０Ｄに設置される水流灰除去装置１５２は、第４側壁１１０Ｄの奥行方向中央、即ち角Ｃ３、Ｃ４に設置されたバーナ２１の間に設置され、第１側壁１１０Ａにおける高ポテンシャル領域Ａ３に水流を噴射する。これにより各水流灰除去装置１５１、１５２、１５３、１５４は、火炎を避けて水流を隣接する側壁に噴射できる。

上記は各側壁に水流灰除去装置１５１、１５２、１５３、１５４を設置した例であるが、火炉の寸法によっては例えば図６Ｂに示すように、水流灰除去装置１５３、１５４等対向する２面のみに設置することもできる。この場合、正面の火炎帯を避け、水流は側壁方向のみに噴射することとする。例えば、水流灰除去装置１５３からの水流は第３側壁１１０Ｃ、第４側壁１１０Ｄ方向に噴射するが、火炎帯の旋回方向と同じ向きに噴射する第３側壁１１０Ｃの方向には届きやすいが、火炎帯の旋回方向と逆行する第４側壁１１０Ｄの方向には届きにくい。一方、対面に設置した水流灰除去装置１５４からの水流は同じ原理で第４側壁１１０Ｄの方向に届きやすく、第３側壁１１０Ｃに届きにくいと水流灰除去装置１５３と水流灰除去装置１５４で効果が補完され、除去範囲としては問題ない。

また上記では火炉の対向面に各１つずつ水流灰除去装置１５３、１５４を備えたが例えば図６Ｃに示すように、水流灰除去装置１５１、１５３等、４つの側壁面の内、隣接する２面のみに設置することもできる。例えば、水流灰除去装置１５３からの水流は第３側壁１１０Ｃ、第４側壁１１０Ｄ方向に噴射する。一方、水流灰除去装置１５１からの水流は第２側壁１１０Ｂ及び第１側壁１１０Ａに届く。これにより４つの側壁のいずれにも水流が届き、灰を除去することができる。特に図６Ｂ、図６Ｃでは、図６Ａの設置例に比べて水流灰除去装置の設置数を減らすことができるという効果がある。

本実施形態によれば、硫化腐食及び灰付着が厳しい高ポテンシャル領域Ａ３の灰除去を水流灰除去装置等で行い、高ポテンシャル領域Ａ３よりも下流の灰除去はウォールブロワで行う。これにより、高ポテンシャル領域Ａ３の灰除去を効果的に行いつつ、エロージョン及びそれに伴う複合減肉が防止できる。

これにより、硫化腐食及び灰付着が厳しい石炭が焚けるようになり、運用幅がひろがり、燃料コストが下がる。

また、ウォールブロワだけで灰除去を行う場合に比べて、ウォールブロワの設置台数を削減でき、イニシャルコスト及び蒸気ロスによる運用コストが削減できる。

更に高ポテンシャル領域Ａ３での肉盛、溶射が不要となり、イニシャルコストが削減できる。

また、排ガス温度、蒸気温度等の制御がしやすくなり、運用性が向上する。

また、灰塊の落下によるホッパ６２の破損、蒸気温度変動によるチューブリークが防止でき、メンテナンス費用が下がり、定検スケジュールを短縮できる。

上記実施形態は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変更態様は、本発明に含まれる。

例えば、火炉１１の燃焼筒１１Ａの形状は、四角筒状に限定されず、円筒状であってもよい。

また、本発明の趣旨は、水流灰除去装置で高ポテンシャル領域Ａ３の灰除去を行い、其れよりも燃焼ガスの下流域はウォールブロワで灰除去を行うものであるので、水流灰除去装置による灰除去領域が高ポテンシャル領域Ａ３であれば、水流灰除去装置の設置位置は高ポテンシャル領域Ａ３外、例えば上段バーナよりも上にあり、ノズルの噴射角度を調整して、高ポテンシャル領域Ａ３が灰除去領域になるように調整してもよい。

また上記では火炉１１の四隅にバーナ２１が設置されている例について説明したが、バーナ２１の設置位置は四隅に限定されない。例えば図１０（ａ）のように対向する１組の側壁面、第３側壁１１０Ｃ、第４側壁１１０Ｄの其々に、旋回燃焼が行える向きに噴射角度を調整して二つのバーナ２１を設置してもよい。図１０（ａ）では反時計回りに旋回燃焼が行われて火炎帯が形成される。

また火炎帯は火炉１１内に複数形成されてもよい。例えば図１０（ｂ）のように各四隅と、二つの側壁面、第３側壁１１０Ｃ、第４側壁１１０Ｄの其々に二つずつ、合わせて８つのバーナ２１を設置する。そして、火炉１１の奥行方向に沿って中央より奥（図１０において上側）に設置された４つのバーナ２１で一つの火炎帯、火炉１１の奥行方向に沿って中央より手前（図１０において下側）に設置された４つのバーナ２１でもう一つの火炎帯を形成してもよい。この場合も、水流灰除去装置で高ポテンシャル領域を、アフターエアポートより上側はウォールブロワを用いて灰除去を行うことにより、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

１０、７００、９００：ボイラ
１１、７１１、９１１：火炉
１１Ａ ：燃焼筒
１２ ：燃焼装置
１３ ：煙道
２１、２２、２３、７２１、９２１：バーナ
２６、２７、２８：微粉炭供給管
３１、３２、３３：粉砕機
３６ ：風箱
３７ａ、３７ｂ：空気ダクト
３８ ：送風機
３９、７３９、９３９：アフターエアポート
４８ ：排ガス通路
４９ ：エアヒータ
５０ ：脱硝装置
５１ ：煤塵処理装置
５２ ：誘引送風機
５３ ：煙突
６２ ：ホッパ
７０ ：炉底蒸発管
１１０Ａ ：第１側壁
１１０Ｂ ：第２側壁
１１０Ｃ ：第３側壁
１１０Ｄ ：第４側壁
１５１、１５２、１５１１、１５１２、１５２１、１５２２、１５３、１５４：水流灰除去装置
１７１、１７２、１７３、１７４：ウォールブロワ

Claims (5)

1. 空気を供給することにより燃料を二段燃焼させる火炉であって、
   底部と、
   前記底部上に鉛直方向に沿って設置される筒状の燃焼筒と、
   前記燃焼筒の側壁に設けられ、理論空気量未満の空気量で燃料を燃焼させるバーナと、
   前記燃焼筒の側壁における前記バーナの設置位置よりも鉛直方向の上側に設置され、二段燃焼用の二次空気を前記燃焼筒内に供給するアフターエアポートと、
   前記燃焼筒の側壁における前記バーナの設置位置よりも上側から前記アフターエアポートの設置位置よりも下側までの第１高さ領域に水流を噴射し、前記第１高さ領域に付着した灰を除去する水流灰除去装置と、
   前記燃焼筒の側壁における前記アフターエアポートの設置位置よりも上側の第２高さ領域に蒸気又は空気を噴射し、前記第２高さ領域に付着した灰を除去するウォールブロワと、
   を備えたことを特徴とする火炉。
2. 請求項１に記載の火炉であって、
   前記燃焼筒は、水平断面が四角形の中空形状に形成され、
   第１側壁と、
   水平面内における第１方向において前記第１側壁に対向する第２側壁と、
   前記第１側壁及び前記第２側壁の其々を前記第１方向に沿って連続させる第３側壁と、
   前記第１側壁及び前記第２側壁の其々を前記第１方向に沿って連続する第４側壁であって、前記第１方向に前記水平面内で直交する第２方向において前記第３側壁に対向する第４側壁と、を含み、
   前記バーナは前記火炉に少なくとも２つ以上設けられ、当該複数のバーナの其々は、前記第１側壁及び前記第２側壁の其々に少なくとも１つ以上設置され、
   前記水流灰除去装置は前記火炉に少なくとも２つ以上設けられ、当該複数の水流灰除去装置の其々は、前記第３側壁及び前記第４側壁の其々に少なくとも１つ以上設置され、
   前記第３側壁に設置された水流灰除去装置は、前記第４側壁における前記第１高さ領域に水流を噴射し、
   前記第４側壁に設置された水流灰除去装置は、前記第３側壁における前記第１高さ領域に水流を噴射する、
   ことを特徴とする火炉。
3. 請求項１に記載の火炉であって、
   前記燃焼筒は、水平断面が四角形の中空形状に形成され、
   第１側壁と、
   水平面内における第１方向において前記第１側壁に対向する第２側壁と、
   前記第１側壁及び前記第２側壁の其々を前記第１方向に沿って連続させる第３側壁と、
   前記第１側壁及び前記第２側壁の其々を前記第１方向に沿って連続する第４側壁であって、前記第１方向に前記水平面内で直交する第２方向において前記第３側壁に対向する第４側壁と、を含み、
   前記バーナは前記火炉に少なくとも二つ以上設けられ、当該複数のバーナの其々は前記第１側壁及び前記第２側壁の其々に少なくとも１つ以上設置され、
   前記水流灰除去装置は前記火炉に少なくとも４つ以上設けられ、
   前記第１側壁に設置される第１水流灰除去装置は、当該第１側壁に設置されたバーナと前記第１側壁及び前記第３側壁の連続点との間に設置され、前記第３側壁における前記第１高さ領域に水流を噴射し、
   前記第１側壁に設置される第２水流灰除去装置は、当該第１側壁に設置されたバーナと前記第１側壁及び第４側壁の連続点との間に設置され、前記第４側壁における前記第１高さ領域に水流を噴射し、
   前記第２側壁に設置される第３水流灰除去装置は、当該第２側壁に設置されたバーナと前記第２側壁及び第３側壁の連続点との間に設置され、前記第３側壁における前記第１高さ領域に水流を噴射し、
   前記第２側壁に設置される第４水流灰除去装置は、当該第２側壁に設置されたバーナと前記第２側壁及び第４側壁の連続点との間に設置され、前記第４側壁における前記第１高さ領域に水流を噴射する、
   ことを特徴とする火炉。
4. 請求項１に記載の火炉であって、
   前記燃焼筒は、水平断面が四角筒の中空形状に形成され、
   第１側壁と、
   水平面内における第１方向において前記第１側壁に対向する第２側壁と、
   前記第１側壁及び前記第２側壁の其々を前記第１方向に沿って連続させる第３側壁と、
   前記第１側壁及び前記第２側壁の其々を前記第１方向に沿って連続する第４側壁であって、前記第１方向に前記水平面内で直交する第２方向において前記第３側壁に対向する第４側壁と、を含み、
   前記バーナは前記火炉に少なくとも４つ設けられ、
   前記第１側壁及び前記第３側壁の連続点に第１バーナが設置され、
   前記第３側壁及び前記第２側壁の連続点に第２バーナが設置され、
   前記第２側壁及び前記第４側壁の連続点に第３バーナが設置され、
   前記第４側壁及び前記第１側壁の連続点に第４バーナが設置され、
   前記水流灰除去装置は前記火炉に少なくとも４つ設けられ、
   前記第１側壁には設置される第１水流灰除去装置は、前記第１バーナ及び前記第４バーナの間に設置され、前記第３側壁における前記第１高さ領域に水流を噴射し、
   前記第３側壁には設置される第２水流灰除去装置は、前記第１バーナ及び前記第２バーナの間に設置され、前記第２側壁における前記第１高さ領域に水流を噴射し、
   前記第２側壁には設置される第３水流灰除去装置は、前記第２バーナ及び前記第３バーナの間に設置され、前記第４側壁における前記第１高さ領域に水流を噴射し、
   前記第４側壁には設置される第４水流灰除去装置は、前記第３バーナ及び前記第４バーナの間に設置され、前記第１側壁における前記第１高さ領域に水流を噴射する、
   ことを特徴とする火炉。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一つに記載の火炉を備えたボイラ。