JP2540636B2 - ボイラ - Google Patents
ボイラInfo
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- JP2540636B2 JP2540636B2 JP1299517A JP29951789A JP2540636B2 JP 2540636 B2 JP2540636 B2 JP 2540636B2 JP 1299517 A JP1299517 A JP 1299517A JP 29951789 A JP29951789 A JP 29951789A JP 2540636 B2 JP2540636 B2 JP 2540636B2
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- Japan
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- furnace
- pulverized coal
- burner
- air
- nozzle
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C5/00—Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
- F23C7/02—Disposition of air supply not passing through burner
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
- F23C2900/05081—Disposition of burners relative to each other creating specific heat patterns
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微粉固体燃料を使用する事業用または産業用
ボイラ、化学工業炉等の改良に関する。
ボイラ、化学工業炉等の改良に関する。
第６図は微粉炭を燃料とする従来のボイラ火炉の一例
を示す縦断面図、第７図は第６図のVII−VII水平断面図
である。これらの図において、（01）は火炉本体、（0
2）はバーナ本体、（03）は燃料ノズル、（04）は主バ
ーナ用空気ノズル、（05）は微粉炭輸送管、（06）は燃
料用空気ライン、（07）は石炭粉砕機、（08）は送風
機、（09）は微粉炭混合気、（10）は燃焼用空気、（1
1）は石炭、（12）は搬送用空気、（13）は炉内、（1
4）は微粉炭炎、（15）は主バーナ用空気ライン、（1
6）はアディショナルエアライン、（17）は主バーナ用
空気、（18）はアディショナルエア、（19）はアディシ
ョナルエアノズルをそれぞれ示す。
を示す縦断面図、第７図は第６図のVII−VII水平断面図
である。これらの図において、（01）は火炉本体、（0
2）はバーナ本体、（03）は燃料ノズル、（04）は主バ
ーナ用空気ノズル、（05）は微粉炭輸送管、（06）は燃
料用空気ライン、（07）は石炭粉砕機、（08）は送風
機、（09）は微粉炭混合気、（10）は燃焼用空気、（1
1）は石炭、（12）は搬送用空気、（13）は炉内、（1
4）は微粉炭炎、（15）は主バーナ用空気ライン、（1
6）はアディショナルエアライン、（17）は主バーナ用
空気、（18）はアディショナルエア、（19）はアディシ
ョナルエアノズルをそれぞれ示す。
上記火炉本体（01）は軸線が鉛直な四角筒状であっ
て、第７図に示されるように、炉壁の水平断面における
コーナー部にバーナ本体（02）が設けられている。この
バーナ本体（02）には、燃料ノズル（03）とその上下に
空気ノズル（04）が組込まれているが、それら燃料ノズ
ル（03）と空気ノズル（04）は、いずれもほぼ水平に炉
内に向けられている。
て、第７図に示されるように、炉壁の水平断面における
コーナー部にバーナ本体（02）が設けられている。この
バーナ本体（02）には、燃料ノズル（03）とその上下に
空気ノズル（04）が組込まれているが、それら燃料ノズ
ル（03）と空気ノズル（04）は、いずれもほぼ水平に炉
内に向けられている。
石炭粉砕器（07）に送り込まれた石炭（11）は、微粉
化され、同時に送り込まれた搬送用空気（温風）（12）
と混合して微粉炭混合気（09）を形成、微粉炭輸送管
（05）を通してバーナ本体（02）へ送り込まれる。バー
ナ本体（02）に送り込まれて来た微粉炭混合気（09）
は、燃料ノズル（03）から炉内（13）へ噴射される。一
方、燃焼用空気（10）は、送風機（08）によって燃焼用
空気ライン（06）を通して送り込まれ、主バーナ用空気
（17）とアディショナルエア（18）に分流されて、バー
ナ本体（02）に設けられた空気ノズル（04）とバーナ本
体（02）上方に設けられたアディショナルエアノズル
（19）から、それぞれ炉内（13）へ噴射される。
化され、同時に送り込まれた搬送用空気（温風）（12）
と混合して微粉炭混合気（09）を形成、微粉炭輸送管
（05）を通してバーナ本体（02）へ送り込まれる。バー
ナ本体（02）に送り込まれて来た微粉炭混合気（09）
は、燃料ノズル（03）から炉内（13）へ噴射される。一
方、燃焼用空気（10）は、送風機（08）によって燃焼用
空気ライン（06）を通して送り込まれ、主バーナ用空気
（17）とアディショナルエア（18）に分流されて、バー
ナ本体（02）に設けられた空気ノズル（04）とバーナ本
体（02）上方に設けられたアディショナルエアノズル
（19）から、それぞれ炉内（13）へ噴射される。
炉内（13）へ噴射された微粉炭混合気（09）は、図示
されてない着火源によって着火し、微粉炭炎（14）を形
成して燃焼する。微粉炭炎（14）は、着火点近傍では、
微粉炭とともに微粉炭混合気（09）を形成している搬送
用空気（12）と主バーナ用空気（17）の一部（着火点近
傍の）とによって供給される酸素と反応して燃焼し、以
後の主燃焼ゾーンでは、残りの主バーナ用空気（17）中
の酸素によって燃焼が継続される。
されてない着火源によって着火し、微粉炭炎（14）を形
成して燃焼する。微粉炭炎（14）は、着火点近傍では、
微粉炭とともに微粉炭混合気（09）を形成している搬送
用空気（12）と主バーナ用空気（17）の一部（着火点近
傍の）とによって供給される酸素と反応して燃焼し、以
後の主燃焼ゾーンでは、残りの主バーナ用空気（17）中
の酸素によって燃焼が継続される。
従来のボイラでは、窒素酸化物（以下NOxと略称）の
発生を抑制するために、搬送用空気（12）と主バーナ用
空気（17）との合計量を燃焼ノズル（03）から吹き込ま
れる微粉炭の量論比よりも少なくするので、バーナ本体
（02）部からアディショナルエアノズル（19）までの炉
内（13）は還元雰囲気状態にある。したがって微粉炭混
合気（09）の燃焼によって発生する燃焼ガスは、当初燃
焼未完結のまゝで炉内（13）を上昇し、アディショナル
エアノズル（19）から投入されるアディショナルエア
（18）によって燃焼を完結する。
発生を抑制するために、搬送用空気（12）と主バーナ用
空気（17）との合計量を燃焼ノズル（03）から吹き込ま
れる微粉炭の量論比よりも少なくするので、バーナ本体
（02）部からアディショナルエアノズル（19）までの炉
内（13）は還元雰囲気状態にある。したがって微粉炭混
合気（09）の燃焼によって発生する燃焼ガスは、当初燃
焼未完結のまゝで炉内（13）を上昇し、アディショナル
エアノズル（19）から投入されるアディショナルエア
（18）によって燃焼を完結する。
また従来のボイラでは、微粉炭混合気（09）中の搬送
用空気と微粉炭の混合割合は、一般に石炭粉砕機（07）
の運用面から、重量比で2:1ないし4:1の範囲とされるこ
とが多い。すなわち微粉炭混合気（09）は、搬送用空気
／微粉炭（以下A/Cと略称）＝２〜４の混合割合で燃焼
に供されていた。
用空気と微粉炭の混合割合は、一般に石炭粉砕機（07）
の運用面から、重量比で2:1ないし4:1の範囲とされるこ
とが多い。すなわち微粉炭混合気（09）は、搬送用空気
／微粉炭（以下A/Cと略称）＝２〜４の混合割合で燃焼
に供されていた。
〔１〕一般に微粉炭炎（14）の着火性は １）微粉炭中の揮発分が多く、燃料比（固定炭素／揮発
分）が低いこと、 ２）バーナ口への到達熱流束が大きいこと、 ３）微粉炭混合気（09）のA/Cが１に近いこと、 ４）微粉炭混合気（09）の噴出速度が小さいこと、 という条件を満たすボイラほど良好と云える。第８図は
炉内から炉壁に到達する熱流束の分布を実際のボイラで
実測した結果の一例を示す図であり、第９図は微粉炭の
火炎伝播速度と微粉炭混合気（09）のA/Cとの関係につ
いて実験した結果の一例を示す図である。これによる
と、炉内（13）から到達する熱流束は炉壁中央部が最大
となり、微粉炭の火炎伝播速度は微粉炭混合気（09）の
A/C≒１で最大となる。
分）が低いこと、 ２）バーナ口への到達熱流束が大きいこと、 ３）微粉炭混合気（09）のA/Cが１に近いこと、 ４）微粉炭混合気（09）の噴出速度が小さいこと、 という条件を満たすボイラほど良好と云える。第８図は
炉内から炉壁に到達する熱流束の分布を実際のボイラで
実測した結果の一例を示す図であり、第９図は微粉炭の
火炎伝播速度と微粉炭混合気（09）のA/Cとの関係につ
いて実験した結果の一例を示す図である。これによる
と、炉内（13）から到達する熱流束は炉壁中央部が最大
となり、微粉炭の火炎伝播速度は微粉炭混合気（09）の
A/C≒１で最大となる。
低揮発分または高燃料比の石炭は上記条件１）項を満
足しないから、他の条件２）,3）,4）項を満たすことが
望ましい。ところが従来のボイラでは、バーナ本体（0
2）が第７図に示されるように炉本体（01）の各コーナ
ー部に設けられているので、第８図に示されるようにバ
ーナ部へ到達する熱流束が小さかった。一方、揮発部が
低くて着火性が悪い石炭を用いる場合、バーナ本体（0
2）へ送り込まれて来る微粉炭混合気（09）のA/Cを１に
近づけて、着火性を向上させる必要があるが（第９図参
照）、従来のボイラでは石炭粉砕機（07）の運用面の制
限から、A/Cは一般に２ないし４であって、１に近づけ
ることはできない。また微粉炭混合気（09）は、火炎伝
播速度との関係上その噴出速度が遅いほど着火しやすく
なるが、従来のボイラの場合水平に噴射させるので、噴
出速度が遅過ぎると微粉炭混合気（09）中の微粉炭が垂
れたり、燃料ノズル（03）へ堆積したりするため、噴出
速度を一定速度以下にすることはできない。
足しないから、他の条件２）,3）,4）項を満たすことが
望ましい。ところが従来のボイラでは、バーナ本体（0
2）が第７図に示されるように炉本体（01）の各コーナ
ー部に設けられているので、第８図に示されるようにバ
ーナ部へ到達する熱流束が小さかった。一方、揮発部が
低くて着火性が悪い石炭を用いる場合、バーナ本体（0
2）へ送り込まれて来る微粉炭混合気（09）のA/Cを１に
近づけて、着火性を向上させる必要があるが（第９図参
照）、従来のボイラでは石炭粉砕機（07）の運用面の制
限から、A/Cは一般に２ないし４であって、１に近づけ
ることはできない。また微粉炭混合気（09）は、火炎伝
播速度との関係上その噴出速度が遅いほど着火しやすく
なるが、従来のボイラの場合水平に噴射させるので、噴
出速度が遅過ぎると微粉炭混合気（09）中の微粉炭が垂
れたり、燃料ノズル（03）へ堆積したりするため、噴出
速度を一定速度以下にすることはできない。
このように、従来のボイラでは、低揮発分または高燃
料比の石炭は着火が困難という欠点があった。
料比の石炭は着火が困難という欠点があった。
〔２〕ボイラの燃焼において、NOx発生量がアディショ
ナルエア（18）の投入量に反比例する関係にあること
は、周知の事実である。ところが従来のボイラシステム
では、低揮発分または高燃料比の石炭の場合、着火性に
問題があるため、アディショナル（18）投入量を多くす
ることができず、したがってNOxを低減させるのに支障
があった。
ナルエア（18）の投入量に反比例する関係にあること
は、周知の事実である。ところが従来のボイラシステム
では、低揮発分または高燃料比の石炭の場合、着火性に
問題があるため、アディショナル（18）投入量を多くす
ることができず、したがってNOxを低減させるのに支障
があった。
本発明は、前記従来の問題を解決するために、軸線が
鉛直な角筒状の火炉内で微粉燃料を燃焼させるボイラで
あって、炉壁の水平断面における各辺の中央部に設けら
れ、水平に対して５度ないし45度下向きに傾斜し、かつ
火炉水平断面上で炉壁の垂線に対して同方向に傾斜して
微粉燃料混合気を噴射するバーナと、同バーナの下方に
おいて軸線が上記バーナの軸線と同一鉛直面内になるよ
うに空気を噴射するアンダーエアノズルとを備え、かつ
最下段バーナの下部から炉底までの炉内を酸化雰囲気に
保持するようにしたことを特徴とするボイラを提案する
ものである。
鉛直な角筒状の火炉内で微粉燃料を燃焼させるボイラで
あって、炉壁の水平断面における各辺の中央部に設けら
れ、水平に対して５度ないし45度下向きに傾斜し、かつ
火炉水平断面上で炉壁の垂線に対して同方向に傾斜して
微粉燃料混合気を噴射するバーナと、同バーナの下方に
おいて軸線が上記バーナの軸線と同一鉛直面内になるよ
うに空気を噴射するアンダーエアノズルとを備え、かつ
最下段バーナの下部から炉底までの炉内を酸化雰囲気に
保持するようにしたことを特徴とするボイラを提案する
ものである。
本発明においては、炉壁の水平断面における各辺の中
央部にバーナを設けるので、バーナ口の受熱量が格段に
増大する。またバーナが水平に対して５度ないし45度下
向きになっているので、微粉燃料混合気の噴出速度を遅
く設定でき、また還元雰囲気ゾーンにおける燃焼ガスの
滞留時間が長くなる。さらにバーナが火炉水平断面上で
炉壁の垂線に対して同方向に傾斜しているので、噴射さ
れた微粉炭混合気は旋回して火炉の中央部に円柱状の火
炎を形成し、安定燃焼する。
央部にバーナを設けるので、バーナ口の受熱量が格段に
増大する。またバーナが水平に対して５度ないし45度下
向きになっているので、微粉燃料混合気の噴出速度を遅
く設定でき、また還元雰囲気ゾーンにおける燃焼ガスの
滞留時間が長くなる。さらにバーナが火炉水平断面上で
炉壁の垂線に対して同方向に傾斜しているので、噴射さ
れた微粉炭混合気は旋回して火炉の中央部に円柱状の火
炎を形成し、安定燃焼する。
本発明ではまた、バーナの下方にアンダーエアノズル
から空気を供給するので、炉底部における燃料が良好に
なる。そしてこのアンダーエアノズルの軸線はバーナの
軸線と同一鉛直面内にあって、火炉水平面上で炉壁の垂
線に対し同方向に傾斜しているので、噴射される空気は
火炉中央部に形成される火炎と同方向に回転する。した
がって炉底部の燃焼は更に促進される。
から空気を供給するので、炉底部における燃料が良好に
なる。そしてこのアンダーエアノズルの軸線はバーナの
軸線と同一鉛直面内にあって、火炉水平面上で炉壁の垂
線に対し同方向に傾斜しているので、噴射される空気は
火炉中央部に形成される火炎と同方向に回転する。した
がって炉底部の燃焼は更に促進される。
加えて本発明では、最下段バーナの下部から炉底まで
の炉内を酸化雰囲気に保持するので、クリンカ水の汚
染，炉底灰排出孔の閉塞，炉底部の還元腐蝕等が防止さ
れる。
の炉内を酸化雰囲気に保持するので、クリンカ水の汚
染，炉底灰排出孔の閉塞，炉底部の還元腐蝕等が防止さ
れる。
第１図は本発明の第１実施例を示す縦断面図、第２図
および第３図はそれぞれ第１図のII−II線およびIII−I
II線よる水平断面図である。これらの図において、前記
第６図及び第７図により説明した従来のものと同様の部
分については、冗長になるのを避けるため、同一の符号
を付けて詳しい説明を省く。図中の新しい符号として、
（20）は微粉炭セパレータ、（21）は濃微粉炭混合気ノ
ズル、（22）は淡微粉炭混合気ノズル、（23）は濃微粉
炭輸送管、（24）は淡微粉炭輸送管、（25）は濃微粉炭
混合気、（26）は淡微粉炭混合気、（27）はアンダーエ
アノズル、（28）はアンダーエアライン、（29）はアン
ダーエアをそれぞれ示す。
および第３図はそれぞれ第１図のII−II線およびIII−I
II線よる水平断面図である。これらの図において、前記
第６図及び第７図により説明した従来のものと同様の部
分については、冗長になるのを避けるため、同一の符号
を付けて詳しい説明を省く。図中の新しい符号として、
（20）は微粉炭セパレータ、（21）は濃微粉炭混合気ノ
ズル、（22）は淡微粉炭混合気ノズル、（23）は濃微粉
炭輸送管、（24）は淡微粉炭輸送管、（25）は濃微粉炭
混合気、（26）は淡微粉炭混合気、（27）はアンダーエ
アノズル、（28）はアンダーエアライン、（29）はアン
ダーエアをそれぞれ示す。
石炭粉砕機（07）に送り込まれた石炭（11）は、微粉
化され、同時に送り込まれた搬送用空気（温風）（12）
と混合して微粉炭混合気（09）（A/C＝２〜４）を形
成、微粉炭輸送管（05）を通して微粉炭セパレータ（2
0）へ送り込まれる。そして濃微粉炭混合気（25）（A/C
≒0.5〜1.5）と淡微粉炭混合気（26）（A/C≒５〜20）
に分けられ、それぞれ濃微粉炭輸送管（23）と淡微粉炭
輸送管（24）を通してバーナ本体（02）に組込まれた濃
・淡両微粉炭混合気ノズル（21），（22）へ送り込まれ
る。
化され、同時に送り込まれた搬送用空気（温風）（12）
と混合して微粉炭混合気（09）（A/C＝２〜４）を形
成、微粉炭輸送管（05）を通して微粉炭セパレータ（2
0）へ送り込まれる。そして濃微粉炭混合気（25）（A/C
≒0.5〜1.5）と淡微粉炭混合気（26）（A/C≒５〜20）
に分けられ、それぞれ濃微粉炭輸送管（23）と淡微粉炭
輸送管（24）を通してバーナ本体（02）に組込まれた濃
・淡両微粉炭混合気ノズル（21），（22）へ送り込まれ
る。
上記バーナ本体（02）は、第２図に示されるように、
四角筒状の火炉本体（01）炉壁の水平断面における４辺
の各中央部に設けられ、かつ火炉水平断面上で炉壁の垂
線に対し同方向（図示例ではいずれも反時計方向）に傾
斜している。このバーナ本体（02）は複数のコンパート
メントに分けられ、各コンパートメントは濃・淡両混合
気ノズル（21），（22）と主バーナ用空気ノズル（04）
で構成されている。濃・淡両微粉炭混合気ノズル（2
1），（22）は原則的には下から順に淡・濃→濃・淡→
淡・濃→濃・淡とするか、逆に下から濃・淡→淡・濃→
濃・淡→淡・濃とするが、場合によっては濃・淡→濃・
淡→濃・淡（またはこの逆）として組込むこともある。
これら複数の濃・淡微粉炭混合気ノズル（21），（22）
はいずれも水平に対して５度ないし45度下向きに取付け
られており、送り込まれて来た濃・淡両微粉炭混合気
（25），（26）を炉内（13）へ噴射する。
四角筒状の火炉本体（01）炉壁の水平断面における４辺
の各中央部に設けられ、かつ火炉水平断面上で炉壁の垂
線に対し同方向（図示例ではいずれも反時計方向）に傾
斜している。このバーナ本体（02）は複数のコンパート
メントに分けられ、各コンパートメントは濃・淡両混合
気ノズル（21），（22）と主バーナ用空気ノズル（04）
で構成されている。濃・淡両微粉炭混合気ノズル（2
1），（22）は原則的には下から順に淡・濃→濃・淡→
淡・濃→濃・淡とするか、逆に下から濃・淡→淡・濃→
濃・淡→淡・濃とするが、場合によっては濃・淡→濃・
淡→濃・淡（またはこの逆）として組込むこともある。
これら複数の濃・淡微粉炭混合気ノズル（21），（22）
はいずれも水平に対して５度ないし45度下向きに取付け
られており、送り込まれて来た濃・淡両微粉炭混合気
（25），（26）を炉内（13）へ噴射する。
一方、燃焼用空気（10）は送風機（08）により燃焼用
空気ライン（06）を経て供給され、主バーナ用空気（1
7）、アディショナルエア（18）およびアンダーエア（2
9）に分流される。主バーナ用空気（17）はバーナ本体
（02）に組込まれた主バーナ用空気ノズル（04）および
濃・淡両微粉炭混合気ノズル（21），（22）の周囲から
炉内（13）へ噴射される。アンダーエア（29）は、アン
ダーエアライン（28）を経て供給され、バーナ本体（0
2）の下方に別置きで設けられたアンダーエアノズル（2
7）から炉内（13）へ吹き込まれる。アンダーエアノズ
ル（27）は、第３図に示されるとおり、炉壁の水平断面
における４辺の各中央部に、軸線がバーナ本体（02）の
軸線と同一鉛直面内にあるように、設置されている。す
なわち、アンダーエアノズル（27）もバーナ本体（02）
と同様に火炉水平断面上で炉壁の垂線に対し同方向（図
示例ではいずれも反時計方向）に傾斜している。搬送用
空気（12）、主バーナ用空気（17）およびアンダーエア
（29）の合計量は、バーナ本体（02）に組込まれた濃・
淡両微粉炭混合気ノズル（21），（22）から噴射される
微粉炭量の量論比よりも少なくし、燃焼完結に必要な残
りの空気は、アディショナルエア（18）としてアディシ
ョナルエアノズル（19）から炉内（13）へ投入する。
空気ライン（06）を経て供給され、主バーナ用空気（1
7）、アディショナルエア（18）およびアンダーエア（2
9）に分流される。主バーナ用空気（17）はバーナ本体
（02）に組込まれた主バーナ用空気ノズル（04）および
濃・淡両微粉炭混合気ノズル（21），（22）の周囲から
炉内（13）へ噴射される。アンダーエア（29）は、アン
ダーエアライン（28）を経て供給され、バーナ本体（0
2）の下方に別置きで設けられたアンダーエアノズル（2
7）から炉内（13）へ吹き込まれる。アンダーエアノズ
ル（27）は、第３図に示されるとおり、炉壁の水平断面
における４辺の各中央部に、軸線がバーナ本体（02）の
軸線と同一鉛直面内にあるように、設置されている。す
なわち、アンダーエアノズル（27）もバーナ本体（02）
と同様に火炉水平断面上で炉壁の垂線に対し同方向（図
示例ではいずれも反時計方向）に傾斜している。搬送用
空気（12）、主バーナ用空気（17）およびアンダーエア
（29）の合計量は、バーナ本体（02）に組込まれた濃・
淡両微粉炭混合気ノズル（21），（22）から噴射される
微粉炭量の量論比よりも少なくし、燃焼完結に必要な残
りの空気は、アディショナルエア（18）としてアディシ
ョナルエアノズル（19）から炉内（13）へ投入する。
炉内（13）へ噴射された濃微粉炭混合気（25）は、図
示されてない着火源によって着火され、微粉炭炎（14）
を形成する。前述のとおり濃微粉炭混合気（25）はA/C
≒0.5〜1.5であるから、着火は良好で安定した火炎が形
成される。炉内（13）へ同時に噴射された淡微粉炭混合
気（26）は、A/C＞＞１であり微粉炭濃度が希簿である
から、保炎困難でそれ自体では火炎を形成できないが、
隣接して形成された濃微粉炭混合気（25）の火炎によっ
て、燃焼を継続することができる。
示されてない着火源によって着火され、微粉炭炎（14）
を形成する。前述のとおり濃微粉炭混合気（25）はA/C
≒0.5〜1.5であるから、着火は良好で安定した火炎が形
成される。炉内（13）へ同時に噴射された淡微粉炭混合
気（26）は、A/C＞＞１であり微粉炭濃度が希簿である
から、保炎困難でそれ自体では火炎を形成できないが、
隣接して形成された濃微粉炭混合気（25）の火炎によっ
て、燃焼を継続することができる。
本実施例ではまた、炉壁の同一水平断面上で炉内（1
3）から到達する熱流束が最大となる炉壁４辺の各中央
部にバーナ本体（02）が設置されているので、燃焼時に
おけるバーナ口の受熱量が従来のものに比べて格段に増
大し、着火性が向上する。またこのバーナ本体（02）
は、火炉水平断面上で炉壁の垂線に対して同方向に傾斜
しているので、噴射された微粉炭混合気は旋回して火炉
（01）の中央部に円柱状の火炎を形成し、安定燃焼す
る。
3）から到達する熱流束が最大となる炉壁４辺の各中央
部にバーナ本体（02）が設置されているので、燃焼時に
おけるバーナ口の受熱量が従来のものに比べて格段に増
大し、着火性が向上する。またこのバーナ本体（02）
は、火炉水平断面上で炉壁の垂線に対して同方向に傾斜
しているので、噴射された微粉炭混合気は旋回して火炉
（01）の中央部に円柱状の火炎を形成し、安定燃焼す
る。
一般に、濃微粉炭混合気（25）の噴出速度が遅い程、
火炎伝播速度との関係で着火性が良くなるが、本実施例
では濃微粉炭混合気ノズル（21）を下向きに設けたこと
により、微粉炭のタレおよび濃微粉炭混合気ノズル（2
1）への堆積が防止されて、噴出速度を従来のボイラの
場合よりも遅く設定でき、したがって着火性が更に向上
する。
火炎伝播速度との関係で着火性が良くなるが、本実施例
では濃微粉炭混合気ノズル（21）を下向きに設けたこと
により、微粉炭のタレおよび濃微粉炭混合気ノズル（2
1）への堆積が防止されて、噴出速度を従来のボイラの
場合よりも遅く設定でき、したがって着火性が更に向上
する。
第10図は、バーナ本体（02）中心からアディショナル
エアノズル（19）部までの燃焼ガス滞留時間と火炉出口
におけるNOx濃度との関係について、実機で実測した結
果を例示する図である。この図において、滞留時間が零
のときのNOxの値としては、アディショナルエアを供給
しない時のNOx値をプロットしてある。滞留時間を僅か
延ばすことによりNOx濃度が大幅に低減することがこの
図から分る。前述のとおり、バーナ本体（02）とアンダ
ーエアノズル（27）とから投入される空気の合計量は、
バーナ本体（02）から供給される微粉炭量の量論比より
も少ないので、アディショナルエアノズル（19）部より
も下方の炉内（13）は還元性雰囲気であって、微粉炭の
燃焼により発生したNOxは還元され、NH3,HCN等の中間生
成物が生成される。火炉出口のNOx量はこの還元反応の
度合によって支配される。滞留時間が長いと還元反応時
間も長くなり、したがってNOxが低減される。本実施例
では微粉炭混合気（25），（26）を下向きに噴射するの
で、前記のとおり着火性が向上するだけでなく、燃焼ガ
スの炉内（13）滞留時間が長くなって、NOxを低減する
効果もある。
エアノズル（19）部までの燃焼ガス滞留時間と火炉出口
におけるNOx濃度との関係について、実機で実測した結
果を例示する図である。この図において、滞留時間が零
のときのNOxの値としては、アディショナルエアを供給
しない時のNOx値をプロットしてある。滞留時間を僅か
延ばすことによりNOx濃度が大幅に低減することがこの
図から分る。前述のとおり、バーナ本体（02）とアンダ
ーエアノズル（27）とから投入される空気の合計量は、
バーナ本体（02）から供給される微粉炭量の量論比より
も少ないので、アディショナルエアノズル（19）部より
も下方の炉内（13）は還元性雰囲気であって、微粉炭の
燃焼により発生したNOxは還元され、NH3,HCN等の中間生
成物が生成される。火炉出口のNOx量はこの還元反応の
度合によって支配される。滞留時間が長いと還元反応時
間も長くなり、したがってNOxが低減される。本実施例
では微粉炭混合気（25），（26）を下向きに噴射するの
で、前記のとおり着火性が向上するだけでなく、燃焼ガ
スの炉内（13）滞留時間が長くなって、NOxを低減する
効果もある。
ところで、還元雰囲気下の炉内（13）に微粉炭混合気
（25），（26）を下向きに噴射すると、次のような問題
点が生じる。
（25），（26）を下向きに噴射すると、次のような問題
点が生じる。
最下段の濃・淡量微粉炭混合気ノズル（25），（2
6）から噴射された微粉炭混合気（25），（26）は微粉
炭炎（14）を形成するものの、炉底は還元雰囲気であっ
て、且つ熱負荷が低いので、燃焼が充分に進行しないま
ゝチャー（主として固定炭素分）の状態で炉底へ落下
し、図示されてない灰排出孔から同じく図示されてない
更に下方のクリンカ内の水中に落下して、クリンカ水を
黒く汚染する。
6）から噴射された微粉炭混合気（25），（26）は微粉
炭炎（14）を形成するものの、炉底は還元雰囲気であっ
て、且つ熱負荷が低いので、燃焼が充分に進行しないま
ゝチャー（主として固定炭素分）の状態で炉底へ落下
し、図示されてない灰排出孔から同じく図示されてない
更に下方のクリンカ内の水中に落下して、クリンカ水を
黒く汚染する。
還元雰囲気の下では酸化雰囲気の場合に比べ灰の融
点が低下する（周知の事実）ので、スラッギングが激し
くなり炉底の灰排出孔が閉塞する恐れがある。
点が低下する（周知の事実）ので、スラッギングが激し
くなり炉底の灰排出孔が閉塞する恐れがある。
炉底部に還元腐蝕が生じやすい。
上記問題点に対する対策として本実施例では、バーナ
本体（02）の下方にバーナ本体（02）とは別置きでアン
ダーエアノズル（27）が設置され、しかもこのアンダー
エアノズルの軸線はバーナ本体（02）の軸線と同一鉛直
面内にあって、火炉水平断面上で炉壁の垂線に対し同方
向に傾斜しているので、噴射される空気は火炉中央部に
形成される火炎と同方向に回転する。そしてこのアンダ
ーエアノズル（27）から供給されるアンダーエア（29）
によって、最下段の濃・淡両微粉炭混合気ノズル（2
1），（22）から噴射された微粉炭混合気（25），（2
6）の燃焼が促進され、且つバーナ本体（02）下方の炉
内（13）が酸化雰囲気に保持されるから、クリンカ水の
汚染、炉底灰排出孔の閉塞、炉底部の還元腐蝕等が防止
される。したがって、濃・淡両微粉炭混合気ノズル（2
1），（22）の下向き角度を大きくとることができ、そ
れだけバーナ本体（02）からアディショナルノズル（1
9）部までの燃焼ガスの炉内（13）滞留時間が長くなっ
て、NOx低減効果が高まる。なお、アディショナルエア
ノズル（19）部よりも下方の炉内（13）は、全体として
は還元雰囲気に保持される。
本体（02）の下方にバーナ本体（02）とは別置きでアン
ダーエアノズル（27）が設置され、しかもこのアンダー
エアノズルの軸線はバーナ本体（02）の軸線と同一鉛直
面内にあって、火炉水平断面上で炉壁の垂線に対し同方
向に傾斜しているので、噴射される空気は火炉中央部に
形成される火炎と同方向に回転する。そしてこのアンダ
ーエアノズル（27）から供給されるアンダーエア（29）
によって、最下段の濃・淡両微粉炭混合気ノズル（2
1），（22）から噴射された微粉炭混合気（25），（2
6）の燃焼が促進され、且つバーナ本体（02）下方の炉
内（13）が酸化雰囲気に保持されるから、クリンカ水の
汚染、炉底灰排出孔の閉塞、炉底部の還元腐蝕等が防止
される。したがって、濃・淡両微粉炭混合気ノズル（2
1），（22）の下向き角度を大きくとることができ、そ
れだけバーナ本体（02）からアディショナルノズル（1
9）部までの燃焼ガスの炉内（13）滞留時間が長くなっ
て、NOx低減効果が高まる。なお、アディショナルエア
ノズル（19）部よりも下方の炉内（13）は、全体として
は還元雰囲気に保持される。
次に第４図は本発明の第２実施例を示す縦断面図、第
５図は第４図のＶ−Ｖ水平断面図である。これらの図に
おいても、前記と同様の部分については、同一の符号を
付けて詳しい説明を省く。
５図は第４図のＶ−Ｖ水平断面図である。これらの図に
おいても、前記と同様の部分については、同一の符号を
付けて詳しい説明を省く。
この第２実施例では、バーナ本体（02）入口部の微粉
炭輸送管（05）に前記第１実施例におけるような微粉炭
セパレータ（20）が無い。したがって濃微粉炭輸送管
（23）、淡微粉炭輸送管（24）および濃微粉炭混合気ノ
ズル（21）、淡微粉炭混合気ノズル（22）の区別も無
く、微粉炭輸送管（05）はバーナ本体（02）に設置され
た一種類の微粉炭混合気ノズル（03）に直結している。
その他の構造は前記第１実施例と全く同様である。
炭輸送管（05）に前記第１実施例におけるような微粉炭
セパレータ（20）が無い。したがって濃微粉炭輸送管
（23）、淡微粉炭輸送管（24）および濃微粉炭混合気ノ
ズル（21）、淡微粉炭混合気ノズル（22）の区別も無
く、微粉炭輸送管（05）はバーナ本体（02）に設置され
た一種類の微粉炭混合気ノズル（03）に直結している。
その他の構造は前記第１実施例と全く同様である。
本実施例においても前記第１実施例の場合と同様に、
同一水平断面上で炉内（13）から到達する熱流束が最大
となる炉壁４辺の各中央部にバーナ本体（02）が設置さ
れ、燃焼時におけるバーナ口の受熱量が従来のものに比
べて格段に増大するよう配慮されている。
同一水平断面上で炉内（13）から到達する熱流束が最大
となる炉壁４辺の各中央部にバーナ本体（02）が設置さ
れ、燃焼時におけるバーナ口の受熱量が従来のものに比
べて格段に増大するよう配慮されている。
本実施例では、微粉炭セパレータが設けられていない
ので、炉内（13）へ噴射される微粉炭混合気（09）のA/
Cは通常２〜４と、第１実施例の濃微粉炭混合気のA/Cに
比べると高い。したがって低揮発分・高燃料比の石炭の
場合に着火性が懸念されるが、微粉炭混合気ノズル（0
3）が下向き（５゜〜45゜）であるため微粉炭混合気（0
9）噴射速度を低くできること、およびバーナ口の受熱
量が高いことにより、従来のものに比べれば格段に優れ
た着火性を有する。その他の作用は前記第１実施例と同
様であり、第１実施例とほぼ同等の効果がある。
ので、炉内（13）へ噴射される微粉炭混合気（09）のA/
Cは通常２〜４と、第１実施例の濃微粉炭混合気のA/Cに
比べると高い。したがって低揮発分・高燃料比の石炭の
場合に着火性が懸念されるが、微粉炭混合気ノズル（0
3）が下向き（５゜〜45゜）であるため微粉炭混合気（0
9）噴射速度を低くできること、およびバーナ口の受熱
量が高いことにより、従来のものに比べれば格段に優れ
た着火性を有する。その他の作用は前記第１実施例と同
様であり、第１実施例とほぼ同等の効果がある。
本発明によれば次の効果が得られる。
１）火炉の水平断面において炉内から到達する熱流束が
最大となる炉壁各辺中央部にバーナを配したことによ
り、バーナ口の受熱量が格段に増大し、着火性が向上す
る。
最大となる炉壁各辺中央部にバーナを配したことによ
り、バーナ口の受熱量が格段に増大し、着火性が向上す
る。
２）燃料ノズル（混合気ノズル）を下向きにしたことに
より、微粉燃料混合気の噴出速度を従来に比べ遅く設定
できるので、従来では着火困難だった低揮発分・高燃料
比の燃料でも専焼することができる。
より、微粉燃料混合気の噴出速度を従来に比べ遅く設定
できるので、従来では着火困難だった低揮発分・高燃料
比の燃料でも専焼することができる。
３）燃料ノズルを下向きにしたことにより、炉内還元雰
囲気ゾーンに燃焼ガスが滞留する時間が長くなるので、
NOx低減に効果がある。
囲気ゾーンに燃焼ガスが滞留する時間が長くなるので、
NOx低減に効果がある。
４）アンダーエアの供給により、炉底部での燃焼が良好
となり酸化雰囲気を形成するので、クリンカ水汚染が無
く、スラッギングも軽減される。したがって炉底閉塞の
心配も無くなり、また炉底部の還元腐蝕が軽減される。
となり酸化雰囲気を形成するので、クリンカ水汚染が無
く、スラッギングも軽減される。したがって炉底閉塞の
心配も無くなり、また炉底部の還元腐蝕が軽減される。
第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図及び
第３図はそれぞれ第１図のII−II線およびIII−III線に
よる水平断面図である。第４図は本発明の第２実施例を
示す縦断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ水平断面図であ
る。第６図は微粉炭を燃料とする従来のボイラ火炉の一
例を示す縦断面図、第７図は第６図のVII−VII水平断面
図である。第８図は炉内から炉壁に到達する熱流束の分
布を実際のボイラで計測した結果の一例を示す図、第９
図は微粉炭の火炎伝播速度と微粉炭混合気の空気石炭混
合比との関係について実験した結果の一例を示す図、第
10図はバーナ本体中心からアディショナルエアノズル部
までの燃焼ガス滞留時間と火炉出口におけるNOx濃度と
の関係を実測した結果の一例を示す図である。 （01）炉本体、（02）バーナ本体 （03）燃料ノズル （04）主バーナ用空気ノズル （05）微粉炭輸送管、（06）燃焼用空気ライン （07）石炭粉砕機、（08）送風機 （09）微粉炭混合気、（10）燃焼用空気 （11）石炭、（12）搬送用空気 （13）炉内、（14）微粉炭炎 （15）主バーナ用空気ライン （16）アディショナルエアライン （17）主バーナ用空気 （18）アディショナルエア （19）アディショナルエアノズル （20）微粉炭セパレータ （21）濃微粉炭混合気ノズル （22）淡微粉炭混合気ノズル （23）濃微粉炭輸送管、（24）淡微粉炭輸送管 （25）濃微粉炭混合気、（26）淡微粉炭混合気 （27）アンダーエアノズル （28）アンダーエアライン （29）アンダーエア
第３図はそれぞれ第１図のII−II線およびIII−III線に
よる水平断面図である。第４図は本発明の第２実施例を
示す縦断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ水平断面図であ
る。第６図は微粉炭を燃料とする従来のボイラ火炉の一
例を示す縦断面図、第７図は第６図のVII−VII水平断面
図である。第８図は炉内から炉壁に到達する熱流束の分
布を実際のボイラで計測した結果の一例を示す図、第９
図は微粉炭の火炎伝播速度と微粉炭混合気の空気石炭混
合比との関係について実験した結果の一例を示す図、第
10図はバーナ本体中心からアディショナルエアノズル部
までの燃焼ガス滞留時間と火炉出口におけるNOx濃度と
の関係を実測した結果の一例を示す図である。 （01）炉本体、（02）バーナ本体 （03）燃料ノズル （04）主バーナ用空気ノズル （05）微粉炭輸送管、（06）燃焼用空気ライン （07）石炭粉砕機、（08）送風機 （09）微粉炭混合気、（10）燃焼用空気 （11）石炭、（12）搬送用空気 （13）炉内、（14）微粉炭炎 （15）主バーナ用空気ライン （16）アディショナルエアライン （17）主バーナ用空気 （18）アディショナルエア （19）アディショナルエアノズル （20）微粉炭セパレータ （21）濃微粉炭混合気ノズル （22）淡微粉炭混合気ノズル （23）濃微粉炭輸送管、（24）淡微粉炭輸送管 （25）濃微粉炭混合気、（26）淡微粉炭混合気 （27）アンダーエアノズル （28）アンダーエアライン （29）アンダーエア
Claims (1)
- 【請求項１】軸線が鉛直な角筒状の火炉内で微粉燃料を
燃焼させるボイラであって、炉壁の水平断面における各
辺の中央部に設けられ、水平に対して５度ないし45度下
向きに傾斜し、かつ火炉水平断面上で炉壁の垂線に対し
て同方向に傾斜して微粉燃料混合気を噴射するバーナ
と、同バーナの下方において軸線が上記バーナの軸線と
同一鉛直面内になるように空気を噴射するアンダーエア
ノズルとを備え、かつ最下段バーナの下部から炉底まで
の炉内を酸化雰囲気に保持するようにしたことを特徴と
するボイラ。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1299517A JP2540636B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | ボイラ |
| DE69009686T DE69009686T2 (de) | 1989-11-20 | 1990-11-05 | Verbrennungsverfahren. |
| EP90121138A EP0428932B1 (en) | 1989-11-20 | 1990-11-05 | Method of combustion |
| FI905615A FI96358C (fi) | 1989-11-20 | 1990-11-13 | Menetelmä hienoksijauhetun tai pölymäisen polttoaineen polttamiseksi |
| CA002029950A CA2029950C (en) | 1989-11-20 | 1990-11-14 | Boiler |
| CN90109096.4A CN1017919B (zh) | 1989-11-20 | 1990-11-19 | 锅炉 |
| US08/183,793 US5429060A (en) | 1989-11-20 | 1994-01-21 | Apparatus for use in burning pulverized fuel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1299517A JP2540636B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | ボイラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03160202A JPH03160202A (ja) | 1991-07-10 |
| JP2540636B2 true JP2540636B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=17873615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1299517A Expired - Fee Related JP2540636B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | ボイラ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5429060A (ja) |
| EP (1) | EP0428932B1 (ja) |
| JP (1) | JP2540636B2 (ja) |
| CN (1) | CN1017919B (ja) |
| CA (1) | CA2029950C (ja) |
| DE (1) | DE69009686T2 (ja) |
| FI (1) | FI96358C (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010133663A (ja) * | 2008-12-05 | 2010-06-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 旋回燃焼ボイラ |
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| US5809913A (en) * | 1996-10-15 | 1998-09-22 | Cinergy Technology, Inc. | Corrosion protection for utility boiler side walls |
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| DE19749431C1 (de) * | 1997-11-08 | 1999-03-18 | Steinmueller Gmbh L & C | Verfahren zum Verbrennen von Brennstoffstaub in einer Tangentialfeuerung und Tangentialfeuerung zur Durchführung des Verfahrens |
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| DE19939672B4 (de) * | 1999-08-20 | 2005-08-25 | Alstom Power Boiler Gmbh | Feuerungssystem sowie Verfahren zur Wärmeerzeugung durch Verbrennung |
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| CN101526212B (zh) * | 2009-04-15 | 2011-02-16 | 中冶葫芦岛有色金属集团有限公司 | 一种用于燃烧低热值煤气的装置 |
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| GB2513389A (en) | 2013-04-25 | 2014-10-29 | Rjm Corp Ec Ltd | Nozzle for power station burner and method for the use thereof |
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