JP2851545B2 - 石炭焚きボイラ - Google Patents
石炭焚きボイラInfo
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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
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
- F23C9/06—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for completing combustion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
- F23L7/007—Supplying oxygen or oxygen-enriched air
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は発電事業用、その他産業
用の石炭焚きボイラ、特にその燃焼システムに関する。
用の石炭焚きボイラ、特にその燃焼システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】図１２は従来の発電事業用大容量石炭焚
きボイラプラントの一例を示す概略系統図である。
きボイラプラントの一例を示す概略系統図である。
【０００３】原炭バンカ（３２）に運炭設備により運ば
れた原料の石炭は、必要に応じて原炭給炭機（３３）に
より微粉炭機（３４）に送られて粉砕され、一次空気通
風機（ＰＡＦ）（３９）から送られて来る一次空気
（４）により火炉（本燃焼室）（１２）に設けられた微
粉炭用のバーナ（５）に搬送され、火炉（本燃焼室）
（１２）内に投入されて燃焼する。バーナ（５）口に
は、押込通風機（ＦＤＦ）（３８）により送られ再生回
転式空気予熱器（ＡＨ）（３６）で加熱された二次空気
（６）が投入されるので、石炭の良好な燃焼が確保され
る。燃焼ガスはその輻射熱と伝熱により火炉（本燃焼
室）（１２）壁を加熱し、更に火炉上部や後部バンク部
に配置されている過熱器（ＳＨ），再熱器（ＲＨ），煙
道蒸発器（ＥＶＡ），節炭器（ＥＣＯ）を加熱しつつ、
再生回転式の空気予熱器（ＡＨ）（３６）に向かう。ま
た、この空気予熱器（ＡＨ）（３６）の上流に脱硝装置
（３５）が設けられている。したがって、火炉（１２）
内でバーナ（５）上方に投入される二段燃焼用空気（Ｏ
ＦＡ）（７）のＮＯx 発生抑制効果と併せて、燃焼ガス
はＮＯ x 値が規定値以下となって空気予熱器（ＡＨ）
（３６）に入ることになる。空気予熱器（ＡＨ）（３
６）で二次空気（６）を加熱した燃焼排ガスは、図示し
ない機械式集塵器（ＭＣまたはバグフィルター）や電気
式集塵装置（ＥＰ）（１６）により除塵され、更に脱硫
装置（３７）で脱硫された後、煙突（４２）に向かう。
この場合、誘引通風機（ＩＤＦ）（４０）や脱硫通風機
（ＳＧＦ）（４１）等も必要に応じて使用される。
れた原料の石炭は、必要に応じて原炭給炭機（３３）に
より微粉炭機（３４）に送られて粉砕され、一次空気通
風機（ＰＡＦ）（３９）から送られて来る一次空気
（４）により火炉（本燃焼室）（１２）に設けられた微
粉炭用のバーナ（５）に搬送され、火炉（本燃焼室）
（１２）内に投入されて燃焼する。バーナ（５）口に
は、押込通風機（ＦＤＦ）（３８）により送られ再生回
転式空気予熱器（ＡＨ）（３６）で加熱された二次空気
（６）が投入されるので、石炭の良好な燃焼が確保され
る。燃焼ガスはその輻射熱と伝熱により火炉（本燃焼
室）（１２）壁を加熱し、更に火炉上部や後部バンク部
に配置されている過熱器（ＳＨ），再熱器（ＲＨ），煙
道蒸発器（ＥＶＡ），節炭器（ＥＣＯ）を加熱しつつ、
再生回転式の空気予熱器（ＡＨ）（３６）に向かう。ま
た、この空気予熱器（ＡＨ）（３６）の上流に脱硝装置
（３５）が設けられている。したがって、火炉（１２）
内でバーナ（５）上方に投入される二段燃焼用空気（Ｏ
ＦＡ）（７）のＮＯx 発生抑制効果と併せて、燃焼ガス
はＮＯ x 値が規定値以下となって空気予熱器（ＡＨ）
（３６）に入ることになる。空気予熱器（ＡＨ）（３
６）で二次空気（６）を加熱した燃焼排ガスは、図示し
ない機械式集塵器（ＭＣまたはバグフィルター）や電気
式集塵装置（ＥＰ）（１６）により除塵され、更に脱硫
装置（３７）で脱硫された後、煙突（４２）に向かう。
この場合、誘引通風機（ＩＤＦ）（４０）や脱硫通風機
（ＳＧＦ）（４１）等も必要に応じて使用される。
【０００４】上記のようにバーナ（５）やその近傍から
石炭と燃焼用空気（一次，二次空気）を直接ボイラ火炉
（１２）内へ投入して着火・燃焼させる従来の石炭焚き
ボイラでは、石炭中の灰分の１０〜２０％がボイラ内で
落下回収される。その他の大部分は燃焼排ガス中を浮遊
して流されてゆき、機械式集塵器（ＭＣまたはバグフィ
ルター）や電気式集塵装置（ＥＰ）（１６）等で回収さ
れる。
石炭と燃焼用空気（一次，二次空気）を直接ボイラ火炉
（１２）内へ投入して着火・燃焼させる従来の石炭焚き
ボイラでは、石炭中の灰分の１０〜２０％がボイラ内で
落下回収される。その他の大部分は燃焼排ガス中を浮遊
して流されてゆき、機械式集塵器（ＭＣまたはバグフィ
ルター）や電気式集塵装置（ＥＰ）（１６）等で回収さ
れる。
【０００５】図１２に示されるような従来の石炭焚きボ
イラにおいては、火炉（１２）をコンパクトにしていく
と火炉（１２）の熱負荷が高くなり、石炭中の灰分が溶
融状態で火炉壁に付着するようになる。そしてこれがス
ラッギングトラブルの原因となるので、火炉（１２）の
コンパクト化は許容される熱負荷により制約されること
になる。
イラにおいては、火炉（１２）をコンパクトにしていく
と火炉（１２）の熱負荷が高くなり、石炭中の灰分が溶
融状態で火炉壁に付着するようになる。そしてこれがス
ラッギングトラブルの原因となるので、火炉（１２）の
コンパクト化は許容される熱負荷により制約されること
になる。
【０００６】これに対して、図１３に示されるような石
炭焚きボイラが提案されている。これは火炉（１２）の
バーナ（５）部周辺を特殊な構造として燃料を高温で燃
焼させ、溶融スラグを何らかの手段で分離排出可能とす
ることによって、火炉（１２）をコンパクトにしようと
するものである。これは石炭中の灰分を溶融スラグとし
て取り出すので、フライアッシュのような固形分として
取り出す場合よりも灰を減容でき、灰捨場のスペースや
灰の輸送面でも有利である。なおこのボイラも、火炉関
係を除いては、図１２に示されるボイラと同様である。
炭焚きボイラが提案されている。これは火炉（１２）の
バーナ（５）部周辺を特殊な構造として燃料を高温で燃
焼させ、溶融スラグを何らかの手段で分離排出可能とす
ることによって、火炉（１２）をコンパクトにしようと
するものである。これは石炭中の灰分を溶融スラグとし
て取り出すので、フライアッシュのような固形分として
取り出す場合よりも灰を減容でき、灰捨場のスペースや
灰の輸送面でも有利である。なおこのボイラも、火炉関
係を除いては、図１２に示されるボイラと同様である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記図１２に示される
従来の石炭焚きボイラプラントにおいては、回収された
灰分の中に通常３〜５％の未燃分が含まれており、これ
がプラント効率低下の要因となっていた。また未燃分の
多い灰（フライアッシュ）はセメント材料としても価値
がなく、特に無煙炭等の難燃性炭を燃焼する場合には、
経済的なデメリットが大きい。
従来の石炭焚きボイラプラントにおいては、回収された
灰分の中に通常３〜５％の未燃分が含まれており、これ
がプラント効率低下の要因となっていた。また未燃分の
多い灰（フライアッシュ）はセメント材料としても価値
がなく、特に無煙炭等の難燃性炭を燃焼する場合には、
経済的なデメリットが大きい。
【０００８】また、図１３に示される石炭焚きボイラの
ように高温燃焼炉を設けたとしても、燃焼用空気として
大気を使用するので、高温燃焼炉内ガス温度は 1,400℃
から1,800 ℃程度であり、火炉底部排出口でスラグが十
分な溶融状態を維持できない場合がある。特に灰融点の
高い石炭を燃焼させる場合には、スラグが排出口を閉塞
し、ボイラの連続運転に支障を来たす恐れがあった。
ように高温燃焼炉を設けたとしても、燃焼用空気として
大気を使用するので、高温燃焼炉内ガス温度は 1,400℃
から1,800 ℃程度であり、火炉底部排出口でスラグが十
分な溶融状態を維持できない場合がある。特に灰融点の
高い石炭を燃焼させる場合には、スラグが排出口を閉塞
し、ボイラの連続運転に支障を来たす恐れがあった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記従来の
課題を解決するために、次のような石炭焚きボイラを提
案するものである。
課題を解決するために、次のような石炭焚きボイラを提
案するものである。
【００１０】１） 燃料として石炭を高温で燃焼させ、
石炭中の灰分を溶融状態のスラグとして排出するボイラ
において、上記ボイラの火炉の外に設けられ、粉砕炭と
燃焼用一次空気を投入して燃焼させ、更に酸素濃度を高
めた燃焼用二次空気を投入して高温燃焼させた後、燃焼
ガスを上記火炉に投入するとともに、溶融したスラグを
下方に設けられたスラグホッパに導くように構成した複
数の予燃焼室と、同予燃焼室内に投入される粉砕炭およ
び燃焼用一次空気に回転を与えるスワラーが設けられた
バーナと、上記予燃焼室内の仮想円柱の接線方向に燃焼
用二次空気を投入する二次空気投入口とを備え、上記火
炉の入口で上記燃焼ガスに更に空気を投入して混合する
ように構成したことを特徴とする石炭焚きボイラ。
石炭中の灰分を溶融状態のスラグとして排出するボイラ
において、上記ボイラの火炉の外に設けられ、粉砕炭と
燃焼用一次空気を投入して燃焼させ、更に酸素濃度を高
めた燃焼用二次空気を投入して高温燃焼させた後、燃焼
ガスを上記火炉に投入するとともに、溶融したスラグを
下方に設けられたスラグホッパに導くように構成した複
数の予燃焼室と、同予燃焼室内に投入される粉砕炭およ
び燃焼用一次空気に回転を与えるスワラーが設けられた
バーナと、上記予燃焼室内の仮想円柱の接線方向に燃焼
用二次空気を投入する二次空気投入口とを備え、上記火
炉の入口で上記燃焼ガスに更に空気を投入して混合する
ように構成したことを特徴とする石炭焚きボイラ。
【００１１】
【００１２】
【００１３】２） 上記１）の要件に加えて、火炉底ホ
ッパ，節炭器出口ホッパ，またはボイラ後流に設置され
た集塵装置もしくは空気予熱器ホッパを備え、これらで
捕集された固形分を上記予燃焼室に再投入するようにし
たことを特徴とする請求項１記載の石炭焚きボイラ。
ッパ，節炭器出口ホッパ，またはボイラ後流に設置され
た集塵装置もしくは空気予熱器ホッパを備え、これらで
捕集された固形分を上記予燃焼室に再投入するようにし
たことを特徴とする請求項１記載の石炭焚きボイラ。
【００１４】
【作用】前記第１の解決手段においては、予燃焼室に粉
砕炭と燃焼用一次空気を投入して燃焼させ、更に酸素濃
度を高めた燃焼用二次空気を投入して高温燃焼させた
後、燃焼ガスを火炉に投入するので、予燃焼室では高温
の雰囲気が形成され、固形未燃分が完全燃焼するととも
に、不燃物はほとんどすべて溶融スラグとなって、上記
予燃焼室の下方に設けられたスラグホッパに排出され
る。したがって、火炉におけるスラッギングトラブルや
各部のアッシュエロージョンが大幅に軽減されるので、
ボイラ火炉の熱負荷や熱交換器管群内のガス流速を大き
くとることができ、コストが低減される。
砕炭と燃焼用一次空気を投入して燃焼させ、更に酸素濃
度を高めた燃焼用二次空気を投入して高温燃焼させた
後、燃焼ガスを火炉に投入するので、予燃焼室では高温
の雰囲気が形成され、固形未燃分が完全燃焼するととも
に、不燃物はほとんどすべて溶融スラグとなって、上記
予燃焼室の下方に設けられたスラグホッパに排出され
る。したがって、火炉におけるスラッギングトラブルや
各部のアッシュエロージョンが大幅に軽減されるので、
ボイラ火炉の熱負荷や熱交換器管群内のガス流速を大き
くとることができ、コストが低減される。
【００１５】また、同第１の解決手段においては、予燃
焼室内に投入される粉砕炭および燃焼用一次空気に回転
を与えるスワラーが設けられたバーナと、上記予燃焼室
内の仮想円柱の接線方向に燃焼用二次空気を投入する二
次空気投入口とを備えているので、燃焼火炎に旋回が与
えられて、高温の燃焼ガス中のスラグが予燃焼室の壁に
接し易くなり、スラグの捕集効率が更に向上する。
焼室内に投入される粉砕炭および燃焼用一次空気に回転
を与えるスワラーが設けられたバーナと、上記予燃焼室
内の仮想円柱の接線方向に燃焼用二次空気を投入する二
次空気投入口とを備えているので、燃焼火炎に旋回が与
えられて、高温の燃焼ガス中のスラグが予燃焼室の壁に
接し易くなり、スラグの捕集効率が更に向上する。
【００１６】そしてまた、予燃焼室で発生した燃焼ガス
に火炉の入口で更に空気を投入して混合するように構成
したので、予燃焼室では高温還元燃焼を実現でき、ボイ
ラ出口のＮＯx 値を大幅に低減できる。
に火炉の入口で更に空気を投入して混合するように構成
したので、予燃焼室では高温還元燃焼を実現でき、ボイ
ラ出口のＮＯx 値を大幅に低減できる。
【００１７】次いで前記第２の解決手段においては、火
炉底ホッパ，節炭器出口ホッパ，またはボイラ後流に設
置された集塵装置もしくは空気予熱器ホッパを備え、こ
れらで捕集された固形分を予燃焼室に再投入するので、
その固形分中の未燃分を燃焼させ熱量を回収して、プラ
ント効率を向上させることができる。またこのように未
燃分を完全燃焼させるので、完全燃焼のために従来投入
していた余分の空気が不要となり、ボイラ全体を低酸素
化できる。
炉底ホッパ，節炭器出口ホッパ，またはボイラ後流に設
置された集塵装置もしくは空気予熱器ホッパを備え、こ
れらで捕集された固形分を予燃焼室に再投入するので、
その固形分中の未燃分を燃焼させ熱量を回収して、プラ
ント効率を向上させることができる。またこのように未
燃分を完全燃焼させるので、完全燃焼のために従来投入
していた余分の空気が不要となり、ボイラ全体を低酸素
化できる。
【００１８】
【実施例】本発明の一実施例について、以下図面に基づ
いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係る石
炭焚きボイラのプラント全体を示す概略系統図である。
この系統図上では全て１系列として表現されているが、
実際はボイラ本体ならびに酸素製造装置等を除いて複数
組設けられている。図２は図１中の石炭焚きボイラの構
造を示す縦断面図、図３は図２の III−III 矢視水平断
面図、図４はスラッギングコンバスタ（予燃焼室）を示
す縦断面図、図５は図４のＶ−Ｖ矢視水平断面図、図６
は図４のVI−VI矢視水平断面図、図７は図４の VII−VI
I 矢視水平断面図である。
いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係る石
炭焚きボイラのプラント全体を示す概略系統図である。
この系統図上では全て１系列として表現されているが、
実際はボイラ本体ならびに酸素製造装置等を除いて複数
組設けられている。図２は図１中の石炭焚きボイラの構
造を示す縦断面図、図３は図２の III−III 矢視水平断
面図、図４はスラッギングコンバスタ（予燃焼室）を示
す縦断面図、図５は図４のＶ−Ｖ矢視水平断面図、図６
は図４のVI−VI矢視水平断面図、図７は図４の VII−VI
I 矢視水平断面図である。
【００１９】まず図１において、図示しない微粉炭機か
ら送られて来た粉砕炭は粉砕炭ホッパ（１）に貯蔵され
る。ボイラの負荷ニーズによって、粉砕炭ホッパ（１）
の下部に接続される給炭機（２）から混入器（３）に粉
砕炭が送られ、この粉砕炭量に応じて混入器（３）に供
給される一次空気（４）により搬送され、バーナ（５）
から噴出，燃焼する。バーナ（５）は予燃焼室であるス
ラッギングコンバスタ（９）に設置されている。
ら送られて来た粉砕炭は粉砕炭ホッパ（１）に貯蔵され
る。ボイラの負荷ニーズによって、粉砕炭ホッパ（１）
の下部に接続される給炭機（２）から混入器（３）に粉
砕炭が送られ、この粉砕炭量に応じて混入器（３）に供
給される一次空気（４）により搬送され、バーナ（５）
から噴出，燃焼する。バーナ（５）は予燃焼室であるス
ラッギングコンバスタ（９）に設置されている。
【００２０】一方、押込通風機から再生回転式空気予熱
器（いずれも図示せず）を経て送られて来た燃焼用空気
は二つに分かたれる。一つは燃焼用の二次空気（６）
用、他の一つは二段燃焼用空気（ＯＦＡ）（７）として
使用される。二次空気（６）用の空気は、深冷分離法あ
るいは圧力スイング式吸着法等の酸素製造装置（８）で
製造され酸素ブロア（２０）により送られる酸素と、一
定の比率で混合され、酸素を富化した二次空気（６）と
して、スラッギングコンバスタ（９）に投入される。高
温のスラッギングコンバスタ（９）内の熱によって灰分
は溶融スラグとなり、スラッギングコンバスタ（９）の
下方に設置されたスラグホッパ（１０）に落ちる。
器（いずれも図示せず）を経て送られて来た燃焼用空気
は二つに分かたれる。一つは燃焼用の二次空気（６）
用、他の一つは二段燃焼用空気（ＯＦＡ）（７）として
使用される。二次空気（６）用の空気は、深冷分離法あ
るいは圧力スイング式吸着法等の酸素製造装置（８）で
製造され酸素ブロア（２０）により送られる酸素と、一
定の比率で混合され、酸素を富化した二次空気（６）と
して、スラッギングコンバスタ（９）に投入される。高
温のスラッギングコンバスタ（９）内の熱によって灰分
は溶融スラグとなり、スラッギングコンバスタ（９）の
下方に設置されたスラグホッパ（１０）に落ちる。
【００２１】スラッギングコンバスタ（９）内の燃焼ガ
スは火炉入口部に達するが、ここで先に分かたれた二段
燃焼用空気（ＯＦＡ）（７）が混入されて火炉（本燃焼
室）（１２）に投入される。燃焼ガスは火炉（本燃焼
室）（１２）内で二段燃焼しつつボイラ上部，後部のバ
ンクを流れ、過熱器（ＳＨ），再熱器（ＲＨ），節炭器
（ＥＣＯ）を加熱してボイラを出ていくが、ボイラ上部
以降については従来のボイラとほぼ同様である。ただ
し、本実施例では、電気式集塵装置（ＥＰ）（１６），
各種ホッパ（１５），節炭器出口ホッパ（１４）火炉底
ホッパ（１３）等で堆積したりもしくは捕集されるフラ
イアッシュを、気体搬送用ブロア（１８）によりフライ
アッシュリサイクル管（１９）を経てスラッギングコン
バスタ（９）に気体搬送しリサイクル再燃焼させる、フ
ライアッシュリサイクルシステムを備えている点が大き
く異なる。なお、図１中の（１７）はロータリーバルブ
である。
スは火炉入口部に達するが、ここで先に分かたれた二段
燃焼用空気（ＯＦＡ）（７）が混入されて火炉（本燃焼
室）（１２）に投入される。燃焼ガスは火炉（本燃焼
室）（１２）内で二段燃焼しつつボイラ上部，後部のバ
ンクを流れ、過熱器（ＳＨ），再熱器（ＲＨ），節炭器
（ＥＣＯ）を加熱してボイラを出ていくが、ボイラ上部
以降については従来のボイラとほぼ同様である。ただ
し、本実施例では、電気式集塵装置（ＥＰ）（１６），
各種ホッパ（１５），節炭器出口ホッパ（１４）火炉底
ホッパ（１３）等で堆積したりもしくは捕集されるフラ
イアッシュを、気体搬送用ブロア（１８）によりフライ
アッシュリサイクル管（１９）を経てスラッギングコン
バスタ（９）に気体搬送しリサイクル再燃焼させる、フ
ライアッシュリサイクルシステムを備えている点が大き
く異なる。なお、図１中の（１７）はロータリーバルブ
である。
【００２２】本実施例では、図２および図３に示される
ように、ボイラ１基に対してスラッギングコンバスタ
（９）は複数（図示例では８基）設けられる。そしてそ
のスラッギングコンバスタ（９）は、図４ないし図７に
断面構造が示されるように、コンバスタ下降部（２
１），コンバスタ中間部（２２），コンバスタ上昇部
（２３）およびコンバスタ火炉入口部（２４）よりな
る。コンバスタ下降部（２１）の頂部にはバーナ（５）
が下向きに設置され、且つ火炎がコンバスタ下降部（２
１）内で旋回流となるように、一次空気出口部にスワラ
ー（旋回翼）（４４）が設けられている。酸素が富化さ
れた二次空気（６）の噴出孔も、スラッギングコンバス
タ（９）内の仮想円柱側面の接線方向（水平断面内の仮
想円の接線方向）に噴出して旋回流を形成するよう、上
下２段に配置されている。ここで発生する超高温の燃焼
ガスは、コンバスタ中間部（２２），コンバスタ上昇部
（２３）を通ってコンバスタ火炉入口部（２４）に到
り、これも混合し易いように接線方向に投入された二段
燃焼用空気（ＯＦＡ）（７）と混合の上，火炉（本燃焼
室）（１２）に入るような構造になっている。
ように、ボイラ１基に対してスラッギングコンバスタ
（９）は複数（図示例では８基）設けられる。そしてそ
のスラッギングコンバスタ（９）は、図４ないし図７に
断面構造が示されるように、コンバスタ下降部（２
１），コンバスタ中間部（２２），コンバスタ上昇部
（２３）およびコンバスタ火炉入口部（２４）よりな
る。コンバスタ下降部（２１）の頂部にはバーナ（５）
が下向きに設置され、且つ火炎がコンバスタ下降部（２
１）内で旋回流となるように、一次空気出口部にスワラ
ー（旋回翼）（４４）が設けられている。酸素が富化さ
れた二次空気（６）の噴出孔も、スラッギングコンバス
タ（９）内の仮想円柱側面の接線方向（水平断面内の仮
想円の接線方向）に噴出して旋回流を形成するよう、上
下２段に配置されている。ここで発生する超高温の燃焼
ガスは、コンバスタ中間部（２２），コンバスタ上昇部
（２３）を通ってコンバスタ火炉入口部（２４）に到
り、これも混合し易いように接線方向に投入された二段
燃焼用空気（ＯＦＡ）（７）と混合の上，火炉（本燃焼
室）（１２）に入るような構造になっている。
【００２３】スラッギングコンバスタ（９）内は超高温
であるため、灰分は再投入されたフライアッシュの分も
含め溶融スラグとなって、コンバスタ上昇部（２３）の
下方に設けられたスラグホッパ（１０）に落ちていき、
更にここから図示しない灰捨場に運ばれる。
であるため、灰分は再投入されたフライアッシュの分も
含め溶融スラグとなって、コンバスタ上昇部（２３）の
下方に設けられたスラグホッパ（１０）に落ちていき、
更にここから図示しない灰捨場に運ばれる。
【００２４】スラッギングコンバスタ（９）の壁面は内
部表面に耐火材（２９）を張り、その下に水冷壁管（２
８）を置き、その外側に保温材（４３），外装板（３
０）としている。また、水冷壁管（２８）は、下端でコ
ンバスタ底部水冷壁入口ヘダー（２５），コンバスタ下
降部（２１）の上端でコンバスタ上部水冷壁出口ヘダー
（２６），コンバスタ上昇部（２３）の中間でコンバス
タ上昇部水冷壁出口ヘダー（２７）に、それぞれ接続し
て熱吸収を行なう構造となっている。なお（３１）は覗
き窓である。
部表面に耐火材（２９）を張り、その下に水冷壁管（２
８）を置き、その外側に保温材（４３），外装板（３
０）としている。また、水冷壁管（２８）は、下端でコ
ンバスタ底部水冷壁入口ヘダー（２５），コンバスタ下
降部（２１）の上端でコンバスタ上部水冷壁出口ヘダー
（２６），コンバスタ上昇部（２３）の中間でコンバス
タ上昇部水冷壁出口ヘダー（２７）に、それぞれ接続し
て熱吸収を行なう構造となっている。なお（３１）は覗
き窓である。
【００２５】本実施例においては、酸素を付加して酸素
濃度を２２〜３０vol.％に高めた空気を燃焼用二次空気
としてコンバスタ（９）に投入する。これによって発生
ガス中のＮ2 ガス量，ひいては発生ガスの全量が減少す
るので、ボイラ後流で燃焼排ガスを処理する排煙処理設
備（脱硝装置，脱硫装置，電気式集塵装置等）が小容量
のものですむので経済的になる。図８は燃焼用空気中の
酸素濃度と発生する燃焼ガスの比率との関係を計算によ
り求めたグラフである。
濃度を２２〜３０vol.％に高めた空気を燃焼用二次空気
としてコンバスタ（９）に投入する。これによって発生
ガス中のＮ2 ガス量，ひいては発生ガスの全量が減少す
るので、ボイラ後流で燃焼排ガスを処理する排煙処理設
備（脱硝装置，脱硫装置，電気式集塵装置等）が小容量
のものですむので経済的になる。図８は燃焼用空気中の
酸素濃度と発生する燃焼ガスの比率との関係を計算によ
り求めたグラフである。
【００２６】図９は、スラッギングコンバスタ（９）内
の空気比λをパラメータとして、酸素濃度（vol.％）と
コンバスタガス温度の関係を示しすものである。これか
らわかるように、スラッギングコンバスタ（９）内は酸
素を富化することにより高温になる。本実施例では、酸
素濃度を２２〜３０vol.％に高めた空気を燃焼用二次空
気としてスラッギングコンバスタ（９）に投入すること
により、燃料を1700〜2300℃で高温燃焼させるので、ス
ラッギングトラブルを容易に防止し溶融スラグをスラグ
ホッパ（１０）へ安定して排出させることができる。
の空気比λをパラメータとして、酸素濃度（vol.％）と
コンバスタガス温度の関係を示しすものである。これか
らわかるように、スラッギングコンバスタ（９）内は酸
素を富化することにより高温になる。本実施例では、酸
素濃度を２２〜３０vol.％に高めた空気を燃焼用二次空
気としてスラッギングコンバスタ（９）に投入すること
により、燃料を1700〜2300℃で高温燃焼させるので、ス
ラッギングトラブルを容易に防止し溶融スラグをスラグ
ホッパ（１０）へ安定して排出させることができる。
【００２７】前記のとおり本実施例では、バーナ（５）
の噴射口にスワラー（４４）を設けるとともに、二次空
気（６）を仮想円柱側面の接線方向に投入するので、ス
ラッギングコンバスタ（９）内に火炎の旋回流が形成さ
れて、高温の燃焼ガス中のスラグが炉壁に接し易くな
る。また酸素を付加して酸素濃度を高めた二次空気
（６）を使用するので、スラッギングコンバスタ（９）
内が高温になる。このように火炎が旋回することと、炉
内が高温であることとによって、溶融スラグとしての灰
の除去率（捕集効率）が９０％程度に高まり、且つ安定
する。これを裏付けるデータとして、スラッギングコン
バスタ内ガス温度と灰除去率の関係を図１０に示す。ス
ラッギングコンバスタ（９）内の灰除去率が高まれば、
火炉（本燃焼室）（１２）におけるスラッギングトラブ
ルや各部のアッシュエロージョンが大幅に軽減するの
で、ボイラ火炉（１２）の設計に当たり火炉熱負荷を増
すことができ、またバンク設計に際してガス流速を大き
くとることができる。したがって、ボイラ本体部をコン
パクトに設計することができて、経済的効果が大きい。
の噴射口にスワラー（４４）を設けるとともに、二次空
気（６）を仮想円柱側面の接線方向に投入するので、ス
ラッギングコンバスタ（９）内に火炎の旋回流が形成さ
れて、高温の燃焼ガス中のスラグが炉壁に接し易くな
る。また酸素を付加して酸素濃度を高めた二次空気
（６）を使用するので、スラッギングコンバスタ（９）
内が高温になる。このように火炎が旋回することと、炉
内が高温であることとによって、溶融スラグとしての灰
の除去率（捕集効率）が９０％程度に高まり、且つ安定
する。これを裏付けるデータとして、スラッギングコン
バスタ内ガス温度と灰除去率の関係を図１０に示す。ス
ラッギングコンバスタ（９）内の灰除去率が高まれば、
火炉（本燃焼室）（１２）におけるスラッギングトラブ
ルや各部のアッシュエロージョンが大幅に軽減するの
で、ボイラ火炉（１２）の設計に当たり火炉熱負荷を増
すことができ、またバンク設計に際してガス流速を大き
くとることができる。したがって、ボイラ本体部をコン
パクトに設計することができて、経済的効果が大きい。
【００２８】本実施例においては、酸素量をコントロー
ル（富化）することにより一次燃焼域としてのスラッギ
ングコンバスタ（９）内部を高温化し還元燃焼を図るの
であるが、この高温還元燃焼は、スラッギングコンバス
タ（９）で発生した高温の燃焼ガスを火炉（１２）に投
入する直前に、コンバスタ火炉入口部（２４）で二段燃
焼用空気（ＯＦＡ用空気）をこの燃焼ガスに混合した上
で火炉（１２）に投入するという前提で実現することで
ある。
ル（富化）することにより一次燃焼域としてのスラッギ
ングコンバスタ（９）内部を高温化し還元燃焼を図るの
であるが、この高温還元燃焼は、スラッギングコンバス
タ（９）で発生した高温の燃焼ガスを火炉（１２）に投
入する直前に、コンバスタ火炉入口部（２４）で二段燃
焼用空気（ＯＦＡ用空気）をこの燃焼ガスに混合した上
で火炉（１２）に投入するという前提で実現することで
ある。
【００２９】本実施例ではまた、電気集塵装置（１６）
や各ホッパ（１３），（１４），（１５）で捕集された
フライアッシュはスラッギングコンバスタ（９）にリサ
イクルして再燃焼させるので、未燃分の発生防止のため
にボイラ全体を低酸素化できないという制約がなくな
り、低酸素運転が可能となる。すなわち、従来は未燃分
を完全燃焼させるために、ボイラ全体として空気を多目
に投入する必要があったが、本実施例では未燃分はフラ
イアッシュリサイクルシステムにより完全燃焼させるこ
とができるので、問題がなくなるからである。
や各ホッパ（１３），（１４），（１５）で捕集された
フライアッシュはスラッギングコンバスタ（９）にリサ
イクルして再燃焼させるので、未燃分の発生防止のため
にボイラ全体を低酸素化できないという制約がなくな
り、低酸素運転が可能となる。すなわち、従来は未燃分
を完全燃焼させるために、ボイラ全体として空気を多目
に投入する必要があったが、本実施例では未燃分はフラ
イアッシュリサイクルシステムにより完全燃焼させるこ
とができるので、問題がなくなるからである。
【００３０】このようにボイラ全体で低酸素運転を行な
うことと、前記のようにスラッギングコンバスタで酸素
富化空気により高温還元燃焼させ、コンバスタ火炉入口
部でその燃焼ガスに二段燃焼用空気を混合して火炉（本
燃焼室）（１２）に投入することとにより、本実施例に
おいてはボイラ出口のＮＯx 値を大幅に低減することが
できる。また低酸素燃焼を行なうことにより、Ｎ2 減の
効果と同様に発生ガスを減少させる働きも大きいものが
ある。
うことと、前記のようにスラッギングコンバスタで酸素
富化空気により高温還元燃焼させ、コンバスタ火炉入口
部でその燃焼ガスに二段燃焼用空気を混合して火炉（本
燃焼室）（１２）に投入することとにより、本実施例に
おいてはボイラ出口のＮＯx 値を大幅に低減することが
できる。また低酸素燃焼を行なうことにより、Ｎ2 減の
効果と同様に発生ガスを減少させる働きも大きいものが
ある。
【００３１】図１１はスラッギングコンバスタ（９）内
のガス温度をパラメータとして同スラッギングコンバス
タ（９）内の空気比とＮＯx 発生量の関係を示すもので
ある。この場合ボイラ全体の空気比は1.05である。この
図によれば、ＮＯx 目標値を５０ppm 以下とすることも
可能と言えよう。
のガス温度をパラメータとして同スラッギングコンバス
タ（９）内の空気比とＮＯx 発生量の関係を示すもので
ある。この場合ボイラ全体の空気比は1.05である。この
図によれば、ＮＯx 目標値を５０ppm 以下とすることも
可能と言えよう。
【００３２】前記したように、ボイラ全体として低酸素
燃焼を行なえば、その結果としてフライアッシュ中の未
燃分の増加が避けられないが、本実施例ではボイラ出口
に設置される電気式集塵装置（ＥＰ）（１６）や火炉底
ホッパ（１３），節炭器出口ホッパ（１４）各種ホッパ
（１５）等で堆積し、もしくは捕集されたフライアッシ
ュをスラッギングコンバスタ（９）へ再投入することに
より、フライアッシュ中の未燃分を燃焼させ、熱量を回
収することができる。これは、スラッギングコンバスタ
（９）で酸素富化による超高温燃焼があるからできるこ
とであって、従来のボイラでは高温でないのでなかなか
燃えにくく、この目的を達成することは困難である。
燃焼を行なえば、その結果としてフライアッシュ中の未
燃分の増加が避けられないが、本実施例ではボイラ出口
に設置される電気式集塵装置（ＥＰ）（１６）や火炉底
ホッパ（１３），節炭器出口ホッパ（１４）各種ホッパ
（１５）等で堆積し、もしくは捕集されたフライアッシ
ュをスラッギングコンバスタ（９）へ再投入することに
より、フライアッシュ中の未燃分を燃焼させ、熱量を回
収することができる。これは、スラッギングコンバスタ
（９）で酸素富化による超高温燃焼があるからできるこ
とであって、従来のボイラでは高温でないのでなかなか
燃えにくく、この目的を達成することは困難である。
【００３３】表１は、図１２に示される従来の石炭焚き
ボイラに対する本実施例の主要特徴点を比較して纏めた
ものである。
ボイラに対する本実施例の主要特徴点を比較して纏めた
ものである。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【発明の効果】本発明の効果を集約すると下記のとおり
である。
である。
【００３６】１） 発生ガス量，ガス中灰濃度がともに
減少するので、ボイラをはじめ脱硝設備，脱硫装置，機
械式集塵器，電気式集塵装置等の諸排煙処理設備をコン
パクトにでき、コストが低減される。
減少するので、ボイラをはじめ脱硝設備，脱硫装置，機
械式集塵器，電気式集塵装置等の諸排煙処理設備をコン
パクトにでき、コストが低減される。
【００３７】２） 無煙炭等の難燃性炭を用いる場合で
も安定着火を確保でき、未燃分を大幅に、ほぼ０近くま
で、低減できる。
も安定着火を確保でき、未燃分を大幅に、ほぼ０近くま
で、低減できる。
【００３８】３） 予燃焼室内を超高温の還元雰囲気と
することにより、ボイラ排ガスのＮＯx 値を極めて低い
（５０ppm 以下）値とすることができる。
することにより、ボイラ排ガスのＮＯx 値を極めて低い
（５０ppm 以下）値とすることができる。
【００３９】４） フライアッシュをリサイクルするこ
とにより、フライアッシュ中の未燃分の熱量を回収して
ボイラプラントの効率を高めるとともに、灰のほぼ全量
を溶融スラグとすることができるので、灰の減容化メリ
ットも大きい。
とにより、フライアッシュ中の未燃分の熱量を回収して
ボイラプラントの効率を高めるとともに、灰のほぼ全量
を溶融スラグとすることができるので、灰の減容化メリ
ットも大きい。
【００４０】５） 酸素製造装置は副産物としてイナー
トガスを造り出すが、これは本発明の石炭焚きボイラが
設置されたプラント内で例えばイナートシステム等とし
て使用することもできる。
トガスを造り出すが、これは本発明の石炭焚きボイラが
設置されたプラント内で例えばイナートシステム等とし
て使用することもできる。
【図１】図１は本発明の一実施例に係る石炭焚きボイラ
のプラント全体を示す概略系統図である。
のプラント全体を示す概略系統図である。
【図２】図２は図１中の石炭焚きボイラの構造を示す縦
断面図である。
断面図である。
【図３】図３は図２の III−III 矢視水平断面図であ
る。
る。
【図４】図４は図２中のスラッギングコンバスタ（予燃
焼室）の構造を示す縦断面図である。
焼室）の構造を示す縦断面図である。
【図５】図５は図４のＶ−Ｖ矢視水平断面図である。
【図６】図６は図４のVI−VI矢視水平断面図である。
【図７】図７は図４の VII−VII 矢視水平断面図であ
る。
る。
【図８】図８は燃焼用空気中の酸素濃度と発生する燃焼
ガスの比率との関係を示す図である。
ガスの比率との関係を示す図である。
【図９】図９は燃焼用空気中の酸素濃度とスラッギング
コンバスタ内のガス温度との関係を示す図である。
コンバスタ内のガス温度との関係を示す図である。
【図１０】図１０はスラッギングコンバスタ内のガス温
度と灰除去率との関係を示す図である。
度と灰除去率との関係を示す図である。
【図１１】図１１はスラッギングコンバスタ内の空気比
とＮＯx 発生量との関係を示す図である。
とＮＯx 発生量との関係を示す図である。
【図１２】図１２は従来の石炭焚きボイラプラントの一
例を示す概略系統図である。
例を示す概略系統図である。
【図１３】図１３は従来の石炭焚きボイラの他の例を示
す概略図である。
す概略図である。
（１） 粉砕炭ホッパ （２） 給炭機 （３） 混入器 （４） 一次空気 （５） バーナ （６） 二次空気 （７） 二段燃焼用空気（ＯＦＡ） （８） 酸素製造装置 （９） スラッギングコンバスタ（予燃焼室） （１０） スラグホッパ （１２） 火炉 （１３） 火炉底ホッパ （１４） 節炭器出口ホッパ （１５） 各種ホッパ （１６） 電気式集塵装置（ＥＰ） （１７） ロータリーバルブ （１８） 気体搬送用ブロア （１９） フライアッシュリサイクル管 （２０） 酸素ブロア （２１） コンバスタ下降部 （２２） コンバスタ中間部 （２３） コンバスタ上昇部 （２４） コンバスタ火炉入口部 （２５） コンバスタ底部水冷壁入口ヘダー （２６） コンバスタ上部水冷壁出口ヘダー （２７） コンバスタ上昇部水冷壁出口ヘダー （２８） 水冷壁管 （２９） 耐火材 （３０） 外装板 （３１） 覗き窓 （３２） 原炭バンカ （３３） 原炭給炭機 （３４） 微粉炭機 （３５） 脱硝装置 （３６） （再生回転式）空気予熱器 （３７） 脱硫装置 （３８） 押込通風機 （３９） 一次空気通風機 （４０） 誘引通風機 （４１） 脱硫通風機 （４２） 煙突 （４３） 保温材 （４４） スワラー（旋回翼）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅沼 博 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株 式会社長崎造船所内 (56)参考文献 特開 昭59−164803（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−46805（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−76717（ＪＰ，Ｕ) 特公 平４−81692（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F23C 11/00 F23C 9/06 F22B 35/00
Claims (2)
- 【請求項１】 燃料として石炭を高温で燃焼させ、石炭
中の灰分を溶融状態のスラグとして排出するボイラにお
いて、上記ボイラの火炉の外に設けられ、粉砕炭と燃焼
用一次空気を投入して燃焼させ、更に酸素濃度を高めた
燃焼用二次空気を投入して高温燃焼させた後、燃焼ガス
を上記火炉に投入するとともに、溶融したスラグを下方
に設けられたスラグホッパに導くように構成した複数の
予燃焼室と、同予燃焼室内に投入される粉砕炭および燃
焼用一次空気に回転を与えるスワラーが設けられたバー
ナと、上記予燃焼室内の仮想円柱の接線方向に燃焼用二
次空気を投入する二次空気投入口とを備え、上記火炉の
入口で上記燃焼ガスに更に空気を投入して混合するよう
に構成したことを特徴とする石炭焚きボイラ。 - 【請求項２】 火炉底ホッパ，節炭器出口ホッパ，また
はボイラ後流に設置された集塵装置もしくは空気予熱器
ホッパを備え、これらで捕集された固形分を上記予燃焼
室に再投入するようにしたことを特徴とする請求項１記
載の石炭焚きボイラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6296514A JP2851545B2 (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 石炭焚きボイラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6296514A JP2851545B2 (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 石炭焚きボイラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08152106A JPH08152106A (ja) | 1996-06-11 |
| JP2851545B2 true JP2851545B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=17834532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6296514A Expired - Fee Related JP2851545B2 (ja) | 1994-11-30 | 1994-11-30 | 石炭焚きボイラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2851545B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ITMI20041371A1 (it) * | 2004-07-09 | 2004-10-09 | Magaldi Power Spa | Sistema integrato di estrazione ceneri pesanti trasformazione delle stesse in ceneri leggere e riduzione degli incombusti |
| WO2013070761A2 (en) * | 2011-11-11 | 2013-05-16 | Air Products And Chemicals, Inc. | Precombustor system and method for combustion for biomass |
| CN103411212B (zh) * | 2013-08-23 | 2016-08-10 | 太原钢铁(集团)有限公司 | 一种废旧炉渣在流化床锅炉燃烧系统中的再利用工艺 |
| JP6199174B2 (ja) * | 2013-12-13 | 2017-09-20 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ボイラ設備 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59164803A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-18 | Nippon Furnace Kogyo Kaisha Ltd | 燃焼装置 |
| JPS6076717U (ja) * | 1983-10-26 | 1985-05-29 | 川崎重工業株式会社 | サイクロン式石炭燃焼装置 |
| JPS6146805A (ja) * | 1984-08-11 | 1986-03-07 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | オイルコ−クスの燃焼方法 |
-
1994
- 1994-11-30 JP JP6296514A patent/JP2851545B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08152106A (ja) | 1996-06-11 |
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Legal Events
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980210 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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