JP2519923B2 - 微粉炭燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微粉炭燃焼装置に係り、特に微粉炭を助燃な
しに低負荷まで自然できる微粉炭バーナの構造に関す
る。

［従来の技術］ 微粉炭を燃焼させて発電を行うボイラ等の燃焼炉にお
いては、油、ガス焚き燃焼炉と同様にその負荷の需要バ
ランスから（１）夏場、冬場と春秋との季節差、平日／
休日および昼夜の差による電力需要差に対応させた最低
負荷を切下げること、例えば、ボイラ負荷の20％ま
で）、（２）最低負荷の切下げに際しては、燃料コスト
を低下させるために助燃料又は火種用としての重油又は
ガスの使用量を出来るだけ低減させること等が要望され
ている。

このような要望に対して、本本発明者らは先に特開昭
61−285306に記載された微粉炭バーナを提案した。この
微粉炭バーナは、第６図に示すように燃料10（微粉炭）
は、図示していない微粉炭機内において、粉砕、乾燥、
分級された後、微粉炭管15からウィンドボックス２に面
したサイクロンセパレータ19を経て微粉炭バーナノズル
５に供給される。

このサイクロンセパレータ19内にはスリーブ22が配設
され、このスリーブ22とベント管20とを接続する管路途
中にベント量制御ダンパ21が設置されている。したがっ
て、サイクロンセパレータ19下流側の微粉炭バーナノズ
ル５のC/A（石炭/1次空気）比は、ベント量制御ダンパ2
1の開度を調整することによって制御される。

このため、低負荷域においては、微粉炭バーナノズル
５からの燃料のC/A比を高めて高濃度化した微粉炭燃料
を噴出させ、保炎リング14による炉内輻射熱を微粉炭の
温度上昇に有効に利用して、着火時間の短縮、すなわち
保炎を確保している。

また、サイクロンセパレータ19内のスリーブ22を通過
した、微粉炭を若干量含んだベントエア９は、ベント量
制御ダンパ21を経てベント管20を通り、バーナスロート
12の外周縁部から離間された位置に配置されたベントバ
ーナ23から火炉に吹き込まれ、微粉炭火炎13の輻射熱に
よって燃焼焼却されるようになっている。そして、ベン
チュリ６のサイズ、微粉炭バーナノズル５、ベント管2
0、ベントバーナ23のサンズ等を適切に選定することに
よって低負荷域のみならず高負荷域においても燃料のC/
Aの制御が可能なように配慮されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような微粉炭バーナにおいては、例えばバーナ
負荷が低下した場合等において、サイクロンセパレータ
19を通過する風量の低下に伴ってベント管20内にベント
エア９の流速が低下する。このため、ベントエア９中に
含まれる若干量の微粉炭がベント管20内に一部堆積し、
ベントバーナ23の噴出口でハンチィングする他、特に火
炉１の低負荷帯で微粉炭が微粉炭火炎13に到達すること
なく、炉底部に落下して燃焼率を低下させる等の問題が
あった。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解消
し、ベント管等のボイラ負荷変動に対応させるための分
岐管における微粉炭の堆積を防止し、かつ分岐管から噴
出される微粉炭の全てをボイラ負荷範囲にわたって完全
燃焼させて燃料効率を高めると共に火炉の安全性を向上
させることができる微粉炭燃焼装置を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は微粉炭製造装置
から微粉炭バーナに至る系統であって１次空気により搬
送される微粉炭からなる燃料の供給系統の途中に負荷変
動に応じて前記微粉炭バーナ側に供給される燃料中のC/
Aを調整するために微粉炭バーナノズルに供給される燃
料から所定量の１次空気を分離するためのサイクロンセ
パレータ等の分離手段と、該分離手段から分離されると
共に微粉炭を含む１次空気を搬送し、この１次空気を火
炉側に噴出する分岐通路と、該分岐通路の途中にその通
路内に微粉炭を堆積することなく、流動状態に維持でき
るように該通路の火炉出口側に対してガスを導入するエ
ジェクタ等の手段と、を設けたことを特徴とする。

〔作用〕

微粉炭製造装置から微粉炭バーナに至る燃料の供給系
統の途中にボイラ等の燃焼装置の負荷変動に応じて微粉
炭バーナ側に供給される燃料のC/Aを調整し、ベント管
等の分岐管に若干量の微粉炭を含む残部の１次空気（ベ
ントエア）が導入される。このベントエアの管路の途中
で微粉炭の流動状態を維持できるようにガスを導入する
ことによりベント管等の分岐管における微粉炭の堆積が
防止され、噴出口でのハイチイングが防止される。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第
１図の要部拡大である。

この微粉炭燃焼装置は、火炉１に面してウィンドボッ
クス仕切24によりウィンドボックス２が区画され、この
ウィンドボックス24に微粉炭バーナノズル５が配設され
ている。火炉外壁面に位置する微粉炭バーナノズル５の
内面にベンチュリー６が設けられ、このベンチュリー６
が形成された微粉炭バーナノズル５はサイクロンセパレ
ータ19を介して微粉炭製造装置（図示せず）からの微粉
炭供給管15に接続されている。

前記サイクロンセパレータ19および微粉炭バーナノズ
ル５の内部には各々と同心円上に起動用バックアンプ用
油バーナ11が配設され、サイクロンセパレータ19の内部
に配置された起動用バックアンプ用油バーナ11の外側に
はその起動用バックアンプ用油バーナ11と同心円上にス
リーブ22が配設されている。

このスリーブ22の一端部は前記ベンチュリー６と所定
の間隔をおいて配置され、スリーブ22の他端付近にはベ
ント量制御ダンパ21が設置されると共にベント管20に接
続されている。ベント管20の先端部はエジェクタ25を介
してベントバーナ23に連通している。ベントバーナ25は
ベント管20との連通部から微粉炭バーナノズル５と同様
に水平に配置され、その途中から図中、θで示す角度で
バーナスロート12側に傾斜している。

エジェクタ25は第２図に詳細に示すようにベント管20
の先端部にベント管20の外周面と所定のギャップを形成
する状態で筒状のベントバーナ23の一端部が配置され、
このベントバーナ23は火炉１側になるにつれて内径が拡
大されている。また、ベント管20の外周面にはそのベン
ト管20と同心円上にスリーブ27が配置され、このスリー
ブ27には環状のエジェクタ風量制御ダンパ26が配設され
ている。このエジェクタ風量制御ダンパ26は、操作部材
28を図中、矢印で示す方向に移動させることによりスリ
ーブ27の外周面を摺動し、エジェクタ風量制御ダンパ26
とベントバーナ23の一端部とのギャップが調整可能とな
っている。

なお、第１図中、14は保炎リング、16は２次空気旋回
ベーン、17は３次エアレジスタ、18は２次エアレジスタ
を示している。

次に上記のように構成される微粉炭燃焼装置の作用に
ついて説明する。

ボイラ等の起動時には起動用バックアンプ用油バーナ
11に点火され、火種が形成される。次に微粉炭バーナ５
には微粉炭製造装置（図示せず）から微粉炭供給管15を
介して１次空気に搬送された微粉炭が導入される。この
１次空気により搬送される微粉炭は、サイクロンセパレ
ータ19に入る。サイクロンセパレータ19では１次空気に
より搬送される微粉炭は、サイクロンセパレータ19外周
面に沿って旋回し、１次空気の一部と微粉炭の若干量が
スリーブ22を通ってベント管20に至り、１次空気の残部
と微粉炭の残部は微粉炭バーナノズル５から炉内に噴出
される。

ボイラ等の負荷変動に対しては、ベント量制御ダンパ
21の開度を調整することにより対応できる。すなわち、
低負荷時にはベント量制御ダンパ21の開度を大きくし、
スリーブ22からベント管20側に流動される１次空気量を
増大させることにより微粉炭バーナノズル５から噴出さ
れる燃料のC/Aを高く（高濃度化した微粉炭とする）す
る。この場合、スリーブ22からベント管20を流れるベン
ト空気流速が低下する。

そこで、第２図に示す操作部材28を火炉外側に移動す
ると、エジェクタ25におけるギャップが大きくなる。こ
のため、ウィンドボックス２内の空気がエジェクタ25を
介してベントバーナ23内に吸い込まれ、低負荷運転下に
おいてもベント管20およびベントバーナ32内を微粉炭の
浮遊速度以上に確保でき、微粉炭が管路中に堆積するこ
とを未然に防止できる。

また、ベントエア９の流路は給炭カット時であって、
ウィンドボックス２が加圧時にはエジェクタ25の効果に
より負圧の状態となり、これが火炉圧以下になると、微
粉炭バーナノズル５内に路内ガスが逆流して保炎リング
14および微粉炭バーナノズル５の先端部を焼損する恐れ
がある。この場合、エジェクタ風量制御ダンパ26を遠隔
にて、ON−OFF制御することにより上記のような事態が
生じないようにエジェクタ25のギャップを適宜調整する
ことができる。

更にベントバーナ23からの微粉炭を含む１次空気は炉
壁面に対して火炎形成領域側に傾斜した状態で噴出され
る。前記エジェクタ25からの空気の吹き込みによりベン
トエア流速はバーナスロート流速と同等の高流速を確保
でき、かつベントバーナ23からの貫通力によりベントエ
アを石炭火炎内に貫通することができ、ベントエア中の
微粉炭がボイラ低負荷時にも焼却可能となる。

また、一般に微粉炭の燃焼性の面からみると、C/Aが
所定の範囲にあることが望ましいが、C/Aが高くなる
程、微粉炭の搬送性が低下する。

上記した実施例において、サイクロンセパレータ19は
ウィンドボックス２内の微粉炭バーナノズル５に近接し
て設けられ、したがって高濃度化した燃料（高いC/A）
を微粉炭バーナノズル５を介して炉内に噴出までの距離
を短くできるために微粉炭バーナノズル５における逆火
現象を未然に防止できる。

次にベントバーナ23の配置状態の例を第３図〜第５図
に示す。第３図において、ベントバーナ23が２本配設さ
れ、２つのベントバーナ23は各々その噴出口が円形状に
形成され、バーナスロート23の上部側に配置されてい
る。

第４図において、ベントバーナ23が４本配設され、４
つのベントバーナ23は各々その噴出口が円形状に形成さ
れ、バーナスロート23の外周側に等間隔に配置されてい
る。

第５図において、ベントバーナ23は４本配設され、４
つのベントバーナ23は各々その噴出口が楕円形状に形成
され、バーナスロート23の外周側に等間隔に配置されて
いる。

第３図〜第５図に示すベントバーナ23では、いずれも
ベントエアは燃焼用空気の旋回方向と同一の旋回方向と
なるようにベントバーナ23の噴出口が配置されている。

このような構成とすることにより、ベントバーナ23か
らのベントエアの流れは、燃焼用空気の旋回を阻害する
ことが少なくなり、主バーナの燃焼特性（NOxおよび未
燃分の発生）を悪化させることがない。

本発明は、上記した実施例に限定されるものでなく、
種々の変形が可能である。

例えば、エジェクタ25からベントバーナ23側に導入さ
れるガスは、ウィンドボックス２内の燃焼用空気に限ら
ず、圧縮空気やボイラの燃焼排ガスの一部を循環させ、
その燃焼排ガスを使用することもできる。ここで、ボイ
ラの低負荷時には微粉炭バーナノズル５から噴出される
燃料中のC/Aは高くなるように調整され、したがって、
ベントバーナ23から噴出される１次空気量が多くなり、
このベントエアが石炭火炎内に貫通される。ベント管20
に導入されるガスとしてボイラの燃焼排ガスを使用する
場合、この燃焼排ガスは本来、酸素量不足の状態である
ので石炭火炎内に吹き込まれる酸素量を調整でき、火炉
底部のバランスを適切に維持できる。

上記した圧縮空気および燃焼排ガスの場合、ベント管
20の途中に圧縮空気又は燃焼排ガスの供給管を挿入し、
その噴出口をベントバーナ23側に配置するようにすれば
よい。また、ウィンドボックス２内又はウィンドボック
ス２の外部において、ベント管20に設置されたエジェク
タを取り囲むようにして圧縮空気又は燃焼排ガスの供給
部を区画し、この区画部に圧縮空気又は燃焼排ガスを導
入するようにしてもよい。

また、大型のボイラでは、バーナは横に10本程度の並
列され、縦に４段程度に配置されると共にそれぞれ缶の
前壁および後壁に設けられている。したがって、各微バ
ーナ毎に接続されたベント管にそれぞれ上記したガス導
入手段を設置すると、極めて複雑な構造となる。そこで
数本の各微粉炭バーナノズル５からのベント管20を合流
させ、この合流したベント管20の途中に上記したガス導
入手段を設けることにより簡単な構造とすることができ
る。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、ボイラ等の燃焼装置の
低負荷時においてもベントエア量を制御でき、微粉炭バ
ーナに導入される燃料のC/Aを安全に維持でき、したが
って着火時間を短縮でき、保炎が確保されると共にベン
トエア中に低濃度で含まれる微粉炭のベント管中におけ
る堆積とベントバーナ噴出口でのハンチイングを防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図の要部拡大図、第３図、第４図および第５図は各々本
発明におけるベントバーナの配置状態を示す説明図、第
６図は従来の微粉炭燃焼装置の例を示す断面図である。 １……火炉、２……ウィンドボックス、５……微粉炭バ
ーナノズル、６……ベンチュリー、９……ベントエア、
10……微粉炭、11……起動用バックアップ用油バーナ、
12……バーナスロート、14……保炎リング、15……微粉
炭供給管、19……サイクロンセパレータ、20……ベント
管、21……ベント量制御ダンパ、22……スリーブ、23…
…ベントバーナ、25……エジェクタ、26……エジェクタ
風量調整ダンパ、27……スリーブ、28……操作部材。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】微粉炭製造装置から微粉炭バーナに至る系
   統であって１次空気により搬送される微粉炭からなる燃
   料の供給系統の途中に負荷変動に応じて前記微粉炭バー
   ナ側に供給される燃料中のC/Aを調整するために微粉炭
   バーナノズルに供給される燃料から所定量の１次空気を
   分離するための分離手段と、該分離手段から分離される
   と共に微粉炭を含む１次空気を搬送し、この１次空気を
   火炉側に噴出する分岐通路と、該分岐通路の途中にその
   通路内に微粉炭を堆積することなく、流動状態に維持で
   きるように該通路の火炉出口側に対してガスを導入する
   手段と、を設けたことを特徴とする微粉炭燃焼装置。
2. 【請求項２】前記ガスを導入する手段は、ウィンドボッ
   クス内に位置する分岐通路の途中に設置されたエジェク
   タからなることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   記載の微粉炭燃焼装置。
3. 【請求項３】前記分離手段は、ウィンドボックス外部の
   ウィンドボックスに近接したサイクロンセパレータから
   なることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
   微粉炭燃焼装置。