JP2021011968A - 燃焼設備および燃焼方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[2]前記ボイラ内の下流における排気ガスの成分を分析する第1排気ガス分析手段と、前記第1排気ガス分析手段による排気ガス情報に基づいて前記第1高周波電磁波印加手段から前記燃焼領域に印加する高周波電磁波の強度を制御する第1制御手段と、を備える[1]に記載の燃焼設備。
[3]前記バーナーに供給される燃料の成分を分析する第1燃料分析手段と、前記第1燃料分析手段による燃料情報に基づいて前記第1高周波電磁波印加手段から前記燃焼領域に印加する高周波電磁波の強度を制御する第2制御手段と、を備える[1]に記載の燃焼設備。
[4]前記ボイラ内の下流における排気ガスの成分を分析する第1排気ガス分析手段と、前記バーナーに供給される燃料の成分を分析する第1燃料分析手段と、前記第1排気ガス分析手段による排気ガス情報および前記第1燃料分析手段による燃料情報に基づいて前記第1高周波電磁波印加手段から前記燃焼領域に印加する高周波電磁波の強度を制御する第3制御手段と、を備える[1]に記載の燃焼設備。
[5]前記煙道内の排気ガスの成分を分析する第2排気ガス分析手段と、前記第2排気ガス分析手段による排気ガス情報に基づいて前記第2高周波電磁波印加手段から前記煙道内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する第4制御手段と、を備える[1]に記載の燃焼設備。
[6]前記バーナーに供給される燃料の成分を分析する第2燃料分析手段と、前記第2燃料分析手段による燃料情報に基づいて前記第2高周波電磁波印加手段から前記煙道内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する第5制御手段と、を備える[1]に記載の燃焼設備。
[7]前記ボイラ内の下流における排気ガスの成分を分析する第3排気ガス分析手段と、前記第3排気ガス分析手段による排気ガス情報に基づいて前記第2高周波電磁波印加手段から前記煙道内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する第6制御手段と、を備える[1]に記載の燃焼設備。
[8]前記煙道内の排気ガスの成分を分析する第2排気ガス分析手段と、前記バーナーに供給される燃料の成分を分析する第2燃料分析手段と、前記ボイラ内の下流における排気ガスの成分を分析する第3排気ガス分析手段と、前記第2排気ガス分析手段による排気ガス情報、前記第2燃料分析手段による燃料情報および前記第3排気ガス分析手段による排気ガス情報に基づいて前記第2高周波電磁波印加手段から前記煙道内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する第7制御手段と、を備える[1]に記載の燃焼設備。
[9]ボイラの内部に設けられたバーナーで燃料を燃焼する燃焼方法であって、前記燃料の燃焼領域に高周波電磁波を印加する第1工程、および、前記ボイラで発生した排気ガスを外部に排出するための煙道内にて、前記排気ガスに高周波電磁波を印加する第2工程の少なくとも一方を有する燃焼方法。
[10]前記ボイラ内の下流における排気ガスの成分を分析する第3工程と、前記第3工程による排気ガス情報に基づいて前記第1工程にて前記燃焼領域に印加する高周波電磁波の強度を制御する第4工程と、を有する[9]に記載の燃焼方法。
[11]前記バーナーに供給される燃料の成分を分析する第5工程と、前記第5工程による燃料情報に基づいて前記第1工程にて前記燃焼領域に印加する高周波電磁波の強度を制御する第6工程と、を有する[9]に記載の燃焼方法。
[12]前記ボイラ内の下流における排気ガスの成分を分析する第3工程と、前記バーナーに供給される燃料の成分を分析する第5工程と、前記第3工程による排気ガス情報および前記第5工程による燃料情報に基づいて前記第1工程にて前記燃焼領域に印加する高周波電磁波の強度を制御する第7工程と、を有する[9]に記載の燃焼方法。
[13]前記煙道内の排気ガスの成分を分析する第8工程と、前記第8工程による排気ガス情報に基づいて前記第2工程にて前記煙道内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する第9工程と、を有する[9]に記載の燃焼方法。
[14]前記バーナーに供給される燃料の成分を分析する第10工程と、前記第10工程による燃料情報に基づいて前記第2工程にて前記煙道内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する第11工程と、を有する[9]に記載の燃焼方法。
[15]前記ボイラ内の下流における排気ガスの成分を分析する第12工程と、前記第12工程による排気ガス情報に基づいて前記第2工程にて前記煙道内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する第13工程と、を有する[9]に記載の燃焼方法。
[16]前記煙道内の排気ガスの成分を分析する第8工程と、前記バーナーに供給される燃料の成分を分析する第10工程と、前記ボイラ内の下流における排気ガスの成分を分析する第12工程と、前記第8工程による排気ガス情報、前記第10工程による燃料情報および前記第12工程による排気ガス情報に基づいて前記第2工程にて前記煙道内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する第14工程と、を有する[9]に記載の燃焼方法。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
[燃焼設備]
図1は、本実施形態の燃焼設備の一例である微粉炭火力発電設備の概略構成を示す模式図である。図2は、本実施形態の燃焼設備を構成するバーナー近傍の概略構成を示す断面模式図である。
本実施形態では、第1高周波電磁波印加手段20としては、バーナー2の中心に、バーナー2の長手方向に沿って設けられたプローブ21が用いられる。
なお、二次空気流路32の開口面積を一定に維持するために、仕切部材30のボイラ3側にさらに仕切部材33を設け、かつ先端部2A、仕切部材33を一体とするバーナー2を形成することもある。さらに、ボイラ3側のテーパ形状をなす部分(先端部2A)も含めてバーナー2を形成することもある。
(a)燃料(石炭中の水分または石炭に付着した水分)および空気中の水分からOHラジカル等が生成し、燃焼反応を促進する。
(b)誘導加熱により、燃料および揮発分の分解反応や燃焼反応を促進する。
(c)燃料および揮発分の分解反応や燃焼反応を促進する。
(d)火炎内のプラズマを拡大し、燃焼反応を促進するとともに、火炎の強度を保つ。
(e)燃焼ガス中のイオンが火炎内を移動することを促進し、火炎伝播速度を上昇して、燃焼反応を促進する。
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。
バーナー50は、同心円状に、パイロット燃料流路51と、メイン燃料流路52とを有する。すなわち、バーナー50の中心から、パイロット燃料流路51と、メイン燃料流路52とがこの順に設けられている。
図2を参照して、本実施形態の燃焼方法を詳細に説明する。
本実施形態の燃焼方法は、ボイラ3内部に設けられたバーナー2で燃料を燃焼する燃焼方法であって、燃料の燃焼領域αに高周波電磁波を印加する第1工程を有する。
第1工程において、燃料の燃焼領域αに印加する高周波電磁波の周波数、または、電力量(以下では、「強度」と称する。)は、燃料の成分、燃料の流量、燃料と空気の混合比等に応じて適宜調整される。
[燃焼設備]
図4は、本実施形態の燃焼設備の概略構成を示す模式図である。なお、図4において、図1および図2に示した第1の実施形態の燃焼設備と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図4に示すように、本実施形態の燃焼設備(微粉炭火力発電設備)100は、例えば、内部にバーナー2が設けられたボイラ3と、第1排気ガス分析手段110と、第1制御手段120と、を備える。
第1排気ガス分析手段110は、配線130を介して、ボイラ3内の下流(煙道4側の領域)に設けられたガス検出部140に接続されている。第1排気ガス分析手段110は、ボイラ3内の下流における排気ガスを分析する。
第1制御手段120は、配線150を介して、第1排気ガス分析手段110に接続されている。また、第1制御手段120は、配線160を介して、バーナー2に設けられた第1高周波電磁波印加手段20に接続されている。第1制御手段120は、第1排気ガス分析手段110によるボイラ3内の下流における排気ガスの分析結果(排気ガス情報)に基づいて第1高周波電磁波印加手段20から燃焼領域αに印加する高周波電磁波の強度を制御する。
図4を参照して、本実施形態の燃焼方法を詳細に説明する。
本実施形態の燃焼方法は、上記の第1工程に加えて、ボイラ3内の下流における排気ガスの成分を分析する第3工程と、第3工程による排気ガス情報に基づいて第1工程にて燃焼領域αに印加する高周波電磁波の強度を制御する第4工程と、を有する。
[燃焼設備]
図5は、本実施形態の燃焼設備の概略構成を示す模式図である。なお、図5において、図1および図2に示した第1の実施形態の燃焼設備と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図5に示すように、本実施形態の燃焼設備(微粉炭火力発電設備)200は、例えば、内部にバーナー2が設けられたボイラ3と、第1燃料分析手段210と、第2制御手段220と、を備える。
第1燃料分析手段210は、配線230を介して、第2制御手段220に接続されている。第1燃料分析手段210は、バーナー2の前段で、バーナー2に供給される燃料を分析し、燃料組成、粉砕度、供給温度、噴射流速、空気と燃料の混合比等の燃料に関する情報(燃料情報)を得る。
第2制御手段220は、第1燃料分析手段210による燃料の分析結果(燃料情報)に基づいて第1高周波電磁波印加手段20から燃焼領域αに印加する高周波電磁波の強度を制御する。
図5を参照して、本実施形態の燃焼方法を詳細に説明する。
本実施形態の燃焼方法は、上記の第1工程に加えて、バーナー2に供給される燃料の成分を分析する第5工程と、第5工程による燃料情報に基づいて第1工程にて燃焼領域αに印加する高周波電磁波の強度を制御する第6工程と、を有する。
[燃焼設備]
図6は、本実施形態の燃焼設備の概略構成を示す模式図である。なお、図6において、図1および図2に示した第1の実施形態の燃焼設備、図4に示した第2の実施形態の燃焼設備、および、図5に示した第3の実施形態の燃焼設備と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図6に示すように、本実施形態の燃焼設備(微粉炭火力発電設備)300は、例えば、内部にバーナー2が設けられたボイラ3と、第1排気ガス分析手段110と、第1燃料分析手段210と、第3制御手段310と、を備える。
第3制御手段310は、配線150を介して、第1排気ガス分析手段110に接続されている。また、第3制御手段310は、配線230を介して、第1燃料分析手段210に接続されている。さらに、第3制御手段310は、配線160を介して、バーナー2に設けられた第1高周波電磁波印加手段20に接続されている。第3制御手段310は、第1排気ガス分析手段110によるボイラ3内の下流における排気ガスの分析結果(排気ガス情報)および第1燃料分析手段210による燃料の分析結果(燃料情報)に基づいて第1高周波電磁波印加手段20から燃焼領域αに印加する高周波電磁波の強度を制御する。
図6を参照して、本実施形態の燃焼方法を詳細に説明する。
本実施形態の燃焼方法は、上記の第1工程に加えて、ボイラ3内の下流における排気ガスの成分を分析する第3工程と、バーナー2に供給される燃料の成分を分析する第5工程と、第3工程による排気ガス情報および第5工程による燃料情報に基づいて第1工程にて燃焼領域αに印加する高周波電磁波の強度を制御する第7工程と、を有する。
[燃焼設備]
図7は、本実施形態の燃焼設備の概略構成を示す模式図である。なお、図7において、図1および図2に示した第1の実施形態の燃焼設備と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図7に示すように、本実施形態の燃焼設備(微粉炭火力発電設備)400は、例えば、内部にバーナー2が設けられたボイラ3と、燃焼灰中未燃焼成分除去装置410と、第2排気ガス分析手段420と、を備える。
第4制御手段412は、配線450を介して、第2排気ガス分析手段420に接続されている。また、第4制御手段412は、配線(図示略)を介して、燃焼灰中未燃焼成分除去装置410に設けられた第2高周波電磁波印加手段411に接続されている。第4制御手段412は、第2排気ガス分析手段420による煙道4内の排気ガスの分析結果(排気ガス情報)に基づいて第2高周波電磁波印加手段411から煙道4内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する。
第2排気ガス分析手段420は、配線430を介して、煙道4内に設けられたガス検出部440に接続されている。第2排気ガス分析手段420は、未燃焼成分除去手段にて排気ガスに含まれる燃焼灰中の未燃焼成分を除去した後に、煙道4内を流れる排気ガスを分析する。
図7を参照して、本実施形態の燃焼方法を詳細に説明する。
本実施形態の燃焼方法は、上記の第1工程に加えて、ボイラ3で発生した排気ガスを外部に排出するための煙道4内にて、排気ガスに高周波電磁波を印加する第2工程と、煙道4内の排気ガスの成分を分析する第8工程と、第8工程による排気ガス情報に基づいて第2工程にて煙道4内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する第9工程と、を有する。
[燃焼設備]
図8は、本実施形態の燃焼設備の概略構成を示す模式図である。なお、図8において、図1および図2に示した第1の実施形態の燃焼設備および図7に示した第5の実施形態の燃焼設備と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図8に示すように、本実施形態の燃焼設備(微粉炭火力発電設備)500は、例えば、内部にバーナー2が設けられたボイラ3と、燃焼灰中未燃焼成分除去装置410と、第2燃料分析手段510と、を備える。
第5制御手段520は、配線530を介して、第2燃料分析手段510に接続されている。また、第5制御手段520は、配線(図示略)を介して、燃焼灰中未燃焼成分除去装置410に設けられた第2高周波電磁波印加手段411に接続されている。第5制御手段520は、第2燃料分析手段510による燃料の分析結果(燃料情報)に基づいて第2高周波電磁波印加手段411から煙道4内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する。
第2燃料分析手段510は、配線540を介して、燃料供給路550に設けられたガス検出部560に接続されている。第2燃料分析手段510は、バーナー2に供給される燃料を分析する。
図8を参照して、本実施形態の燃焼方法を詳細に説明する。
本実施形態の燃焼方法は、上記の第1工程に加えて、ボイラ3で発生した排気ガスを外部に排出するための煙道4内にて、排気ガスに高周波電磁波を印加する第2工程と、バーナー2に供給される燃料の成分を分析する第10工程と、第10工程による燃料情報に基づいて第2工程にて煙道4内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する第11工程と、を有する。
[燃焼設備]
図9は、本実施形態の燃焼設備の概略構成を示す模式図である。なお、図9において、図1および図2に示した第1の実施形態の燃焼設備および図7に示した第5の実施形態の燃焼設備と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図9に示すように、本実施形態の燃焼設備(微粉炭火力発電設備)600は、例えば、内部にバーナー2が設けられたボイラ3と、燃焼灰中未燃焼成分除去装置410と、第3排気ガス分析手段610と、を備える。
第3排気ガス分析手段610は、配線630を介して、ボイラ3内の下流に設けられたガス検出部640に接続されている。
第6制御手段620は、配線650を介して、第3排気ガス分析手段610に接続されている。また、第6制御手段620は、配線(図示略)を介して、燃焼灰中未燃焼成分除去装置410に設けられた第2高周波電磁波印加手段411に接続されている。第6制御手段620は、第3排気ガス分析手段610によるボイラ3内の下流の排気ガスの分析結果(排気ガス情報)に基づいて第2高周波電磁波印加手段411から煙道4内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する。
図9を参照して、本実施形態の燃焼方法を詳細に説明する。
本実施形態の燃焼方法は、上記の第1工程に加えて、ボイラ3で発生した排気ガスを外部に排出するための煙道4内にて、排気ガスに高周波電磁波を印加する第2工程と、ボイラ3内の下流における排気ガスの成分を分析する第12工程と、第12工程による排気ガス情報に基づいて第2工程にて煙道4内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する第13工程と、を有する。
[燃焼設備]
図10は、本実施形態の燃焼設備の概略構成を示す模式図である。なお、図10において、図1および図2に示した第1の実施形態の燃焼設備、図7に示した第5の実施形態の燃焼設備、図8に示した第6の実施形態の燃焼設備、および、図9に示した第7の実施形態の燃焼設備と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図10に示すように、本実施形態の燃焼設備(微粉炭火力発電設備)700は、例えば、内部にバーナー2が設けられたボイラ3と、燃焼灰中未燃焼成分除去装置410と、第2排気ガス分析手段420と、第2燃料分析手段510と、第3排気ガス分析手段610と、を備える。
図10を参照して、本実施形態の燃焼方法を詳細に説明する。
本実施形態の燃焼方法は、上記の第1工程に加えて、ボイラ3で発生した排気ガスを外部に排出するための煙道4内にて、排気ガスに高周波電磁波を印加する第2工程と、煙道4内の排気ガスの成分を分析する第8工程と、バーナー2に供給される燃料の成分を分析する第10工程と、ボイラ3内の下流における排気ガスの成分を分析する第12工程と、第8工程による排気ガス情報、第10工程による燃料情報および第12工程による排気ガス情報に基づいて第2工程にて煙道4内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する第14工程と、を有する。
2,50 バーナー
3 ボイラ
4 煙道
5 脱硝装置
6 熱交換器
7 電気集塵機
8 脱硫装置
9 煙突
10 脱硝剤槽
11 供給路
20,60 第1高周波電磁波印加手段
110 第1排気ガス分析手段
120 第1制御手段
210 第1燃料分析手段
220 第2制御手段
310 第3制御手段
410 燃焼灰中未燃焼成分除去装置
411 第2高周波電磁波印加手段
412 第4制御手段
420 第2排気ガス分析手段
510 第2燃料分析手段
520 第5制御手段
610 第3排気ガス分析手段
620 第6制御手段
710 第7制御手段
Claims (16)
- 内部にバーナーが設けられたボイラと、前記ボイラで発生した排気ガスを外部に排出するための煙道と、前記バーナーまたはその近傍に設けられ、燃料の燃焼領域に高周波電磁波を印加する第1高周波電磁波印加手段、および、前記煙道に設けられ、前記煙道内の排気ガスに高周波電磁波を印加する第2高周波電磁波印加手段の少なくとも一方と、を備えることを特徴とする燃焼設備。
- 前記ボイラ内の下流における排気ガスの成分を分析する第1排気ガス分析手段と、前記第1排気ガス分析手段による排気ガス情報に基づいて前記第1高周波電磁波印加手段から前記燃焼領域に印加する高周波電磁波の強度を制御する第1制御手段と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の燃焼設備。
- 前記バーナーに供給される燃料の成分を分析する第1燃料分析手段と、前記第1燃料分析手段による燃料情報に基づいて前記第1高周波電磁波印加手段から前記燃焼領域に印加する高周波電磁波の強度を制御する第2制御手段と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の燃焼設備。
- 前記ボイラ内の下流における排気ガスの成分を分析する第1排気ガス分析手段と、前記バーナーに供給される燃料の成分を分析する第1燃料分析手段と、前記第1排気ガス分析手段による排気ガス情報および前記第1燃料分析手段による燃料情報に基づいて前記第1高周波電磁波印加手段から前記燃焼領域に印加する高周波電磁波の強度を制御する第3制御手段と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の燃焼設備。
- 前記煙道内の排気ガスの成分を分析する第2排気ガス分析手段と、前記第2排気ガス分析手段による排気ガス情報に基づいて前記第2高周波電磁波印加手段から前記煙道内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する第4制御手段と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の燃焼設備。
- 前記バーナーに供給される燃料の成分を分析する第2燃料分析手段と、前記第2燃料分析手段による燃料情報に基づいて前記第2高周波電磁波印加手段から前記煙道内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する第5制御手段と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の燃焼設備。
- 前記ボイラ内の下流における排気ガスの成分を分析する第3排気ガス分析手段と、前記第3排気ガス分析手段による排気ガス情報に基づいて前記第2高周波電磁波印加手段から前記煙道内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する第6制御手段と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の燃焼設備。
- 前記煙道内の排気ガスの成分を分析する第2排気ガス分析手段と、前記バーナーに供給される燃料の成分を分析する第2燃料分析手段と、前記ボイラ内の下流における排気ガスの成分を分析する第3排気ガス分析手段と、前記第2排気ガス分析手段による排気ガス情報、前記第2燃料分析手段による燃料情報および前記第3排気ガス分析手段による排気ガス情報に基づいて前記第2高周波電磁波印加手段から前記煙道内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する第7制御手段と、を有することを特徴とする請求項1に記載の燃焼設備。
- ボイラの内部に設けられたバーナーで燃料を燃焼する燃焼方法であって、
前記燃料の燃焼領域に高周波電磁波を印加する第1工程、および、前記ボイラで発生した排気ガスを外部に排出するための煙道内にて、前記排気ガスに高周波電磁波を印加する第2工程の少なくとも一方を有することを特徴とする燃焼方法。 - 前記ボイラ内の下流における排気ガスの成分を分析する第3工程と、前記第3工程による排気ガス情報に基づいて前記第1工程にて前記燃焼領域に印加する高周波電磁波の強度を制御する第4工程と、を有することを特徴とする請求項9に記載の燃焼方法。
- 前記バーナーに供給される燃料の成分を分析する第5工程と、前記第5工程による燃料情報に基づいて前記第1工程にて前記燃焼領域に印加する高周波電磁波の強度を制御する第6工程と、を有することを特徴とする請求項9に記載の燃焼方法。
- 前記ボイラ内の下流における排気ガスの成分を分析する第3工程と、前記バーナーに供給される燃料の成分を分析する第5工程と、前記第3工程による排気ガス情報および前記第5工程による燃料情報に基づいて前記第1工程にて前記燃焼領域に印加する高周波電磁波の強度を制御する第7工程と、を有することを特徴とする請求項9に記載の燃焼方法。
- 前記煙道内の排気ガスの成分を分析する第8工程と、前記第8工程による排気ガス情報に基づいて前記第2工程にて前記煙道内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する第9工程と、を有することを特徴とする請求項9に記載の燃焼方法。
- 前記バーナーに供給される燃料の成分を分析する第10工程と、前記第10工程による燃料情報に基づいて前記第2工程にて前記煙道内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する第11工程と、を有することを特徴とする請求項9に記載の燃焼方法。
- 前記ボイラ内の下流における排気ガスの成分を分析する第12工程と、前記第12工程による排気ガス情報に基づいて前記第2工程にて前記煙道内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する第13工程と、を有することを特徴とする請求項9に記載の燃焼方法。
- 前記煙道内の排気ガスの成分を分析する第8工程と、前記バーナーに供給される燃料の成分を分析する第10工程と、前記ボイラ内の下流における排気ガスの成分を分析する第12工程と、前記第8工程による排気ガス情報、前記第10工程による燃料情報および前記第12工程による排気ガス情報に基づいて前記第2工程にて前記煙道内の排気ガスに印加する高周波電磁波の強度を制御する第14工程と、を有することを特徴とする請求項9に記載の燃焼方法。
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