JP2715840B2 - 混焼型ボイラにおける異種燃料燃焼方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、多種の燃料（ガス）
を使用できる混焼型ボイラにおける異種燃料の燃焼方法
に係り、より詳しくは単一燃料燃焼（以下「専焼」とい
う）時における未使用バーナの焼損を防止するための異
種燃料燃焼方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】多種の燃料（ガス）を使用できる混焼型
ボイラは、２種類以上の異種燃料を同時に燃焼（混焼）
可能であるとともに、一種類の燃料を単独で燃焼させる
専焼も可能となっている。この混焼型ボイラの場合は、
上下方向に複数の異種燃料燃焼バーナ群を有する縦型バ
ーナが炉内に配置され、異種燃料がそれぞれの配管より
単独に供給されるようになっている。

【０００３】図４はその混焼型ボイラのバーナ配置と燃
料配管系の一例を示す概略図で、１はボイラ火炉、２は
縦型バーナ、３は燃料配管系、３−１は高炉発生ガス
（以下「Ｂガス」と称する）配管、３−２はコークス炉
発生ガス（以下「Ｃガス」と称する）配管、Ｖ_１、Ｖ_２
は流量制御弁である。

【０００４】また、図５は上記縦型バーナを拡大して示
す概略図であり、２−１はＢガスバーナ、２−２はＣガ
スバーナ、２−３はオイルバーナである。なお、縦型バ
ーナ２を各コーナ部に配置しているのは、火炎に旋回流
を与え炉壁チューブへ均一に熱を伝えるためである。

【０００５】すなわち、上記混焼型ボイラにおける従来
の燃料供給系は、ＢガスとＣガスがそれぞれ単独の配管
３−１、３−２にてボイラ火炉１へ供給されるように構
成されている。ＢガスとＣガスの配管がそれぞれ単独と
なっているのは、ＢガスとＣガスとではガス成分が違い
カロリーが大きく異なることから、バーナの構造が異な
るためである。

【０００６】また、縦型バーナ２は下段にＢガスバーナ
２−１が、上段にＣガスバーナ２−２およびオイルバー
ナ２−３がそれぞれ間隔配置された構造となっている。
このように各バーナを配置しているのは、バーナ上段部
は高カロリー用（Ｃガス、オイル）、下段部は低カロリ
ー用（Ｂガス）として、炉内の熱バランスを均一にする
ためである。つまり、低カロリーのものは燃焼速度も遅
いため、炉内での対流時間を大きくとれるように考慮し
ている。

【０００７】ところが、上下方向に複数の異種燃料燃焼
バーナ群を有する縦型バーナ２を用いる混焼型ボイラの
場合は、専焼時に未使用バーナが輻射熱により損傷（赤
熱変形や焼損）されるという問題がある。

【０００８】図６は上記混焼型ボイラにおける縦型バー
ナ２の燃焼形態を示す概略図で、（イ）はＢガス、Ｃガ
スおよびオイルを混焼させた場合、（ロ）はＢガスとＣ
ガスを混焼させた場合、（ハ）はＢガス専焼時の場合、
（ニ）はＣガス専焼時の場合、（ホ）はオイル専焼時の
場合をそれぞれ示す。

【０００９】図６の（イ）〜（ホ）のうち、例えば
（ハ）のＢガス専焼時の場合を例にとると、図からも明
らかなごとくＢガス専焼時は火炎の向きが上段バーナ群
の方向となるため、未使用のＣガスバーナ２−２群およ
びオイルバーナ２−３群の熱変形や焼損が発生するとい
う問題がある。

【００１０】このような異種燃料専焼時における未使用
の異種燃料バーナ群の熱変形や焼損を防止する方法とし
て、従来種々の方法が提案されている。例えば、バーナ
およびバーナ配管を適当な構造物で保護する方法（特公
昭５２−４２１４３号公報参照）、火炎よりも温度の低
い排ガスでバーナを冷却する方法（特公昭６１−４９５
６３号公報参照）、分割されたバーナ群に冷却水配管を
設置しバーナを冷却する方法（特開昭５０−６０８３８
号公報参照）、圧空空間に外部から空気を供給し、バー
ナ外筒と挿入孔との隙間から空気流を噴出させ、加熱空
間内に噴出してくる高温ガスを押返すようにした高温加
熱用バーナ（実公平４−２４２４９号公報参照）、バー
ナ外筒を冷却ガスが導入可能な二重管構造とした空冷方
式の高温加熱用バーナ（実開平２−５４０１９号公報参
照）等が知られている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、異種燃料専焼
時における未使用の異種燃料バーナ群の熱変形や焼損を
防止する方法として知られている従来の技術は、以下に
記載するような問題点や欠点がある。すなわち、バーナ
部分に改造を加えて冷却する方式は、燃焼状態に変化を
きたし易い上、バーナ付近への不均一な熱伝導等を発生
させ、バーナ効率の低下や熱障害を生じ易いこと、また
空気や排ガスによりバーナを冷却する方式は、過剰空気
による炉内温度の低下、排ガスＯ_２の上昇による空気予
熱器、節炭器の腐食、ボイラ効率の悪化、通風機負荷増
による軸動力の増大、過剰空気増による燃焼温度の低下
等をきたすという問題がある。

【００１２】この発明は、従来のこのような問題を解決
すべくなされたもので、上下２段に異種燃料バーナ群を
有する縦型バーナを使用する混焼型ボイラにおいて、上
段バーナ群による異種燃料専焼時における上段の未使用
の異種燃料バーナ群の焼損や熱変形を効果的に防止する
燃焼方法を提案しようとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、異種燃料燃
焼バーナ群にそれぞれ単独に配管された異種燃料配管を
流量制御弁付きバイパス配管にて接続し、単一燃料燃焼
時に他の未使用の異種燃料燃焼バーナに前記と同じ単一
燃料を前記流量制御弁付きバイパス配管を介して同時に
供給し燃焼させる方法を要旨とするものである。

【００１４】

【作用】異種燃料燃焼バーナ群にそれぞれ単独に配管さ
れた異種燃料配管を流量制御弁付きバイパス配管にて接
続した場合は、例えばＢガス供給配管にＣガスを供給す
ることが可能となり、またその逆も可能となることによ
り、Ｂガス専焼時にＣガスバーナにＢガスを、またはＣ
ガス専焼時にＢガスバーナにＣガスを、それぞれ供給し
燃焼させることが可能となる。

【００１５】なお、前記した通り、一般的には例えばＢ
ガスをＣガスバーナで燃焼させることは、バーナの構造
が異なるため非常に困難であるが、ボイラ炉内において
Ｂガスがすでに燃焼されている状態の中にＣガスを流入
させるため、バーナ先端から１〜２ｍ離れた位置で炉内
の熱およびＢガス燃焼熱でＣガスを安定して燃焼させる
ことができる。

【００１６】下段にＢガスバーナ群が、上段にＣガスバ
ーナ群およびオイルバーナ群が設けられた前記縦型バー
ナにおいて、下段にＢガスバーナ群によるＢガス専焼時
に流量制御弁付きバイパス配管を利用して上段のＣガス
バーナ群にＢガスを供給した場合には、上段のＣガスバ
ーナ群の火炎により下段のＢガスバーナ火炎の上昇が抑
制されるとともに、Ｃガスバーナ群がＢガスにより冷却
される。したがって、下段のＢガスバーナ群によるＢガ
ス専焼時における上段のＣガスバーナ群の熱変形や焼損
が防止される。

【００１７】また、異種燃料専焼時に未使用のバーナが
なくなることにより、ボイラ火炉の温度低下を防止でき
る。さらに、過剰空気の減少にも有効となり、排ガス利
用の空気予熱器、節炭器等の腐食防止にも寄与する。

【００１８】なお、オイルバーナはＢガスおよびＣガス
の発生量が少なく使用できない場合の非常用であり、未
使用時はバーナ本体を抜出しておけるようになっている
ため、Ｂガスバーナ使用時における焼損等は回避でき
る。

【００１９】

【実施例】図１はこの発明方法を実施するための混焼型
ボイラのバーナ配置と燃料配管系の一例を示す概略図で
あり、４は流量制御弁付きバイパス配管、Ｖ_３は流量制
御弁である。

【００２０】すなわち、上記混焼型ボイラはＢガスとＣ
ガスがそれぞれ単独のＢガス配管３−１とＣガス配管３
−２にてボイラ火炉１へ供給されるように構成された燃
料配管系において、Ｂガス配管３−１とＣガス配管３−
２とを流量制御弁付きバイパス配管４にて接続して、異
種燃料専焼時においてもＢガスバーナ２−１およびＣガ
スバーナ２−２すべてを使用できるように構成したもの
である。

【００２１】上記配管構成において、縦型バーナ２の下
段Ｂガスバーナ２−１にてＢガス専焼を実施する場合
は、Ｃガス配管３−２の流量制御弁Ｖ_２を閉じた状態に
して、Ｂガス配管３−１の流量制御弁Ｖ_１を開にしてＢ
ガスを縦型バーナ２の下段Ｂガスバーナ２−１に供給し
燃焼させる。次に、バイパス配管４の流量制御弁Ｖ_３を
徐々に開いていき適当量のＢガスをＣガス配管３−２に
も供給し、Ｃガスバーナ２−２にてＢガス燃焼を開始す
る。この時、ボイラ火炉１内においてはＢガスがすでに
燃焼されている状態の中に、上段のＣガスバーナ２−２
でもＢガスが燃焼される。Ｃガスバーナ２−２によるＢ
ガスの燃焼はバーナ直近でなくバーナより１〜２ｍ離れ
た位置で炉内の熱および下段のＢガス燃焼熱で安定した
火炎が得られる。したがって、縦型バーナ２の燃焼形態
は、図２に示すごとく、上段のＣガスバーナ２−２によ
る火炎２−２により下段のＢガスバーナ２−１の火炎Ｂ
−１の上昇が抑制される。またこの時、Ｃガスバーナ２
−２がＢガスにより冷却されるので、前記火炎上昇抑制
効果との相乗効果により上段のＣガスバーナ２−２の熱
変形、焼損が防止される。なお、空燃比は燃焼用一次空
気ダンパーと二次空気ダンパー（図面省略）にて調整さ
れる。

【００２２】実施例１ 図３に示す二胴式自然循環型平衡通風方式のボイラ（最
大蒸発量１５５ｔ／ｈ、蒸気圧力９９ｋｇ／ｃｍ^２）に
この発明方法を適用した例を以下に示す。図３中、５−
１は蒸気ドラム、５−２は水ドラム、６は蒸発管、７は
空気予熱器、８は節炭器、９は蒸気過熱器、１０は誘引
通風機（排ガス用）、１１は押込通風機（空気用）、１
２は給水ポンプである。

【００２３】本実施例では、ＣガスバーナにＢガスを使
用し、表１に示す条件でＢガス専焼を実施した。その際
のバーナ火炎の調整は、まず一次空気ダンパーを最小に
し、続いて図１に示すＣガス配管３−２の流量制御弁Ｖ
_２を全閉後、バイパス配管４の流量制御弁Ｖ_３を開放し
ながら火炎の安定を確認したところで、最終的に空燃比
を調整した。

【００２４】本実施例においては、Ｂガス流速ＶｇとＢ
ガス燃焼速度Ｖｆの値に大きな差があるため、Ｃガスバ
ーナノズル直近からの燃焼は達成されないが、このバー
ナは拡散型のため１〜２ｍ程度の距離に達したところで
空気との混合が最適となり燃焼を確認することができ
た。表２に実施結果を示す。

【００２５】表２に示すとおり、本発明法により、Ｃガ
スバーナの熱変形を生じさせない温度８００℃に対し燃
焼時のバーナ温度は６００℃と低く、Ｂガスバーナの火
炎によるＣガスバーナの熱変形、焼損は皆無であった。
したがって、Ｃガスバーナの冷却に大きな効果を奏する
ことがわかる。なお、他については比較的低いレベルで
あるが、時効性による影響が大きいため効果は十分に期
待できる。

【００２６】また、比較のため、ＣガスバーナにＢガス
を供給せずに、Ｂガス専焼を実施したところ、Ｃガスバ
ーナの赤熱焼損が著しく、このＣガスバーナの赤熱焼損
を防止するため燃焼用空気を多量に供給しバーナ周囲の
雰囲気温度を低く保ちＢガス専焼を実施したところ、Ｃ
ガスバーナの赤熱損傷は軽減できたが、過剰空気による
炉内温度の低下をきたした。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】

【発明の効果】以上説明したごとく、この発明方法によ
れば、縦型バーナの異種燃料燃焼時における未使用バー
ナをなくすことができるので、混焼型ボイラー火炉の温
度低下を回避できるのみならず、下段バーナ専焼時にお
ける上段バーナの熱変形、焼損を防止でき、バーナ寿命
を大幅に延ばすことができる。また、過剰空気の減少に
も大きく貢献し、排ガス利用の空気予熱器、節炭器等の
腐食防止にも大きく寄与する等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明方法を実施するための混焼型ボイラの
バーナ配置と燃料配管系の一例を示す概略図である。

【図２】同上の混焼型ボイラにおけるＢガス専焼時の縦
型バーナの火炎形態を示す概略図である。

【図３】この発明の実施例における二胴式自然循環型平
衡通風方式のボイラを示す概略図である。

【図４】混焼型ボイラーにおける従来のバーナ配置と燃
料配管系の一例を示す概略図である。

【図５】混焼型ボイラーにおける縦型バーナを拡大して
示す概略正面図である。

【図６】同上の混焼型ボイラーにおける縦型バーナの火
炎形態を示す概略図で、（イ）はＢガス、Ｃガスおよび
オイルを混焼させた場合、（ロ）はＢガスとＣガスを混
焼させた場合、（ハ）はＢガス専焼時の場合、（ニ）は
Ｃガス専焼時の場合、（ホ）はオイル専焼時の場合をそ
れぞれ示す。

【符号の説明】

１ ボイラ火炉 ２ 縦型バーナ ２−１ Ｂガスバーナ ２−２ Ｃガスバーナ ３ 燃料配管系 ３−１ Ｂガス配管 ３−２ Ｃガス配管 ４ バイパス配管４ ５−１ 蒸気ドラム ５−２ 水ドラム ６ 蒸発管 ７ 空気予熱器 ８ 節炭器 ９ 蒸気過熱器 １０ 誘引通風機（排ガス用） １１ 押込通風機（空気用） １２ 給水ポンプ Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３ 流量制御弁

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下方向に複数の異種燃料燃焼バーナ群
   を有する縦型バーナを備えた混焼型ボイラにおいて、異
   種燃料燃焼バーナ群にそれぞれ単独に配管された異種燃
   料配管を流量制御弁付きバイパス配管にて接続し、単一
   燃料燃焼時に他の未使用の異種燃料燃焼バーナに前記と
   同じ単一燃料を前記流量制御弁付きバイパス配管を介し
   て同時に供給し燃焼させることを特徴とする混焼型ボイ
   ラにおける異種燃料燃焼方法。