JP3765429B2 - Pulverized coal burner - Google Patents

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Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明はボイラ等に用いられる微粉炭燃焼システムにおいて使用される微粉炭バーナに関する。
【0002】
【従来の技術】
ボイラ等に用いられる微粉炭燃焼システムは、分級機を内蔵した微粉炭機(ミル)で石炭を粉砕し、分級により所定の大きさ以下の微粉炭を搬送用空気でバーナ部へ供給する構成となっている。このような微粉炭燃焼システムを図17により説明する。
【0003】
図17は微粉炭燃焼システムの系統図である。この図で、1はボイラ火炉、2は風箱、3は微粉炭バーナ、4はガス再循環投入ダクト、5、6は熱交換器、である。7は排ガスGの流れから排ガスを取り出してガス再循環投入ダクト4へ供給するガス再循環ファン、8は風箱2へ空気を供給するFDF、9は搬送用空気を供給する一次空気ファン、10は各流体の流量を調節するダンパである。11は石炭を貯蔵する石炭バンカ、12は分級機を内蔵し石炭バンカ11の石炭を粉砕するミル、13は石炭バンカ11の石炭をミル12へ供給する石炭フィーダ、14は濃縮器である。
一次空気ファン9で供給された一次空気はミル12で粉砕された所定の大きさ以下の微粉炭を濃縮器14へ固気二相流として搬送し、濃縮器14では濃縮流と希薄流とに分離し、分離された希薄流は管路15により、又、濃縮流は管路16により微粉炭バーナ3へ供給される。
【0004】
上記微粉炭燃焼システムでは、2段燃焼法による低NOX 化が用いられる。2段燃焼法には外部式と内部式がある。外部式の2段燃焼法は、燃焼炉のバーナゾーンでの空気比(燃料に対する必要空気の割合で1が量論的当量)を1以下の燃料リッチな条件に保つことで生成NOX を還元して低NOX 化を図り、未燃焼燃料についてはバーナゾーンの後流に設置されている空気挿入口から空気を投入して完全に燃焼させる方式である。又、内部式2段燃焼法は、二次、三次空気に旋回をかけ、一次空気でのみ着火燃焼している微粉炭との混合を遅らせるバーナゾーンでの燃焼法であり、NR、NR2等の微粉炭低NOX バーナで実用化されている。
【0005】
又、広域負荷対応、さらには高燃料比炭等多炭種対応においては、微粉炭流の固体濃度を高めるために固体とガスの慣性力の差を利用した分離装置をバーナ内部に設置し、又は、サイクロン、ベント管等の固気分離器をバーナ外部に設置することで、着火保炎を促進する手段が実用化されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記2段燃焼法における外部式および内部式併用による低NOX 化技術により、ボイラ出口でのNOX 排出量は、100〜150ppm前後〔燃料比(固定炭素/揮発分)の値が2、石炭中のN分が1.5 %の基準炭で、灰中未燃分5%以下〕まで低下できるようになった。しかし、環境対策の観点から、燃焼排ガスに含まれるNOX 排出量の規制は厳しくなる一方であり、ボイラ出口NOX 排出濃度も100ppm以下の低い値とすることが要求されるようになっている。
【0007】
又、最低負荷切下げによる広域負荷運転においては、現状バーナの最低負荷は30〜40%に対して、次世代ボイラでは、バーナ大容量化に伴い25%以下での安定燃焼が重要課題となっている。これに加えて、石炭の輸入依存度が100%に近い我が国では、炭種に左右されない安定した低NOX 化、広域負荷対応の技術の確率が必要不可欠である。
【0008】
このようなNOX 排出量100ppm以下の低NOX 対策および広域負荷対応をめざしたものとしては、微粉炭を濃縮流と希薄流に分離して供給するバーナの濃縮流の流れの中に内部保炎器を設置して着火保炎を強化する方法が特願平6−277733号で提案されている。
【0009】
しかし、このような技術の問題点は、内部保炎器が濃縮流内にあるため、希薄流側への着火保炎には役立たない点である。その対策として、濃縮流と希薄流とを分離壁を介して分離供給させ、しかもその分離壁先端に内部保炎器を設置して濃縮流、希薄流の両者を着火保炎させる方法が考えられるが、その場合には、内部保炎器の後流の再循環領域への巻き込みが濃縮流、希薄流の両方から起こり、特に、希薄流からの流れ込みが多くなると保炎効果が薄れてしまうという問題が生じる。
【0010】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、超低NOX 化を維持しつつ、着火保炎を強化することができ、ひいては広域負荷運転、多炭種にも対応することができる微粉炭バーナを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、分離管により固体燃料と輸送用気体より成る固気二相流を濃縮流と希薄流とに分離し、それらが前記分離管出口で隣合わせで供給され、かつ、当該分離管の出口先端に内部保炎器が設置された微粉炭バーナにおいて、前記内部保炎器の位置での前記希薄流の流速を前記濃縮流の流速より速くする希薄流増速手段を設けたことを特徴とする。
【0012】
【作用】
希薄流の流速が濃縮流の流速より大きいので、多くの微粉炭を含んだ濃縮流が希薄流に巻き込まれて内部保炎器の後流の再循環領域へ流れ、巻き込まれた濃縮流に含まれる多くの微粉炭の燃焼により再循環領域が高温になり、内部保炎器の近傍を通過する未着火の微粉炭への着火保炎を促進し、着火保炎を強化する。
【0013】
【発明の実施形態】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
図1は本発明の第1の実施形態に係る微粉炭バーナを示す図、図2は第2の実施形態に係る微粉炭バーナを示す図である。各図で、20は濃縮流希薄流分離管(以下、単に分離管という。)であり、希薄流C0 と濃縮流C1 とを分離する。200は分離管20の先端部分において中心側に狭められたテーパ部、201は希薄流C0 が流れる希薄流流路、202は濃縮流C1 が流れる濃縮流流路を示す。21は外周保炎リング、22は分離管20の出口先端に設置された内部保炎器、23は着火用の重油ノズルである。24は濃縮流流路202に設けられたベンチュリ型抵抗体である。25、26はそれぞれ二次空気A2 、三次空気A3 に旋回を与えるスワラである。なお、各図で、内部保炎器23の右側部分がボイラ火炉1の内部となる。
【0014】
これら各実施形態では、分離管20の先端部分に中心側に狭められたテーパ部200を設けたので、希薄流流路201の出口d1 が狭められ、一方、濃縮流流路202の出口d2 は拡げられ、これにより、希薄流C0 の流速が濃縮流C1 の流速より大きくなり、出口において濃縮流C1 が希薄流C0 に巻き込まれ、微粉炭を多く含んだ濃縮流C1 が内部保炎器22の後流の再循環領域(図で内部保炎器22の右側の領域)へ流れ、巻き込まれた濃縮流に含まれる多くの微粉炭の燃焼により再循環領域が高温になり、内部保炎器22の近傍を通過する未着火の微粉炭への着火保炎を促進し、着火保炎を強化することになる。
【0015】
なお、ベンチュリ型抵抗体24は、希薄流側出口断面積を小さくすることで入口でのガス流配分が変わり、希薄流側への流れ込みが減少するのを防止するために設けられるものであり、抵抗体をベンチュリ型とすることにより微粉炭が淀まないようにすることが望ましい。しかし、このベンチュリ型抵抗体24は必ずしも必要ではなく、ベンチュリ型抵抗体24を除去した構成が第2の実施形態である図2に示されている。
【0016】
上記の巻き込み動作を図3および図4を参照しながらさらに詳細に説明する。濃縮流C1 の再循環領域への流れ込みの量は、両者の流れの運動量の大きさに依存する。流体の運動量の大きさは、流体密度に流速の二乗を乗じた量で与えられる。そこで、希薄流C0 の密度をρ0 、速度をv0 とすると、希薄流C0 の運動量はρ0 ・v0 2 となり、濃縮流C1 の密度をρ1 、速度をv1 とすると、濃縮流C1 の運動量はρ1 ・v1 2 となる。図3は希薄流C0 の運動量と濃縮流C1 の運動量の比に対する濃縮流C1 の再循環領域における濃度(濃縮流C1 の再循環領域への巻き込み量)を表わす図であり、横軸には希薄流C0 の運動量と濃縮流C1 の運動量の比(ρ0 ・v0 2 /ρ1 ・v1 2 )が、縦軸には濃縮流C1 の再循環領域における濃度がとってある。図3から、希薄流C0 の運動量と濃縮流C1 の運動量の比が大きいほど濃縮流C1 の再循環領域への巻き込み量が大きくなることが判る。
【0017】
ここで、図4および図3を用いて希薄流C0 と濃縮流C1 の流速決定方法の一例を示す。図4はバーナ負荷に対する平均微粉炭濃度を表わす図であり、横軸にバーナ負荷が、縦軸に平均微粉炭濃度(空気1kgにおける微粉炭重量であり、C/Aで表わす。)がとってある。通常、微粉炭バーナ内での微粉炭の搬送の流速は20〜25m/sであり、15m/s以下では火炎吹き飛びの危険性がある。そこで、本実施形態では、希薄流C0 の流速は20〜30m/s、濃縮流C1 の流速は15〜25m/sの範囲内に限定する。
【0018】
図4から、バーナ負荷50%における、C/Aは0.33 となる。この場合、濃縮能力1.3 倍のバーナでは、空気は均等配分されるとして、濃縮側のC/Aは0.43 (0.33 ×1.3 )、希薄側のC/Aは0.23 となる。C/A=1が燃焼の当量比に相当し、その時の内部保炎器22の再循環領域内の温度は最も高く、着火保炎の最適値となる。微粉炭は200メッシュ通過80%前後では20μm以下を約30%含み、慣性力の比較的小さい約20μm以下の粒子が再循環領域へ巻き込まれる。
【0019】
今、濃縮流C1 の再循環領域内での体積濃度をC11とすると、再循環領域内でC/A=1を確保するためには、
0.3[0.43 C11+0.23 (1−C11)]=1
が成立しなければならない。上式から、C11=0.5 となる。
この体積濃度を得るためには、図3に破線で示すように、希薄流C0 の運動量と濃縮流C1 の運動量の比が2.1 となるように選定すればよい。ρ0 /ρ1 は0.23 /0.43 であるから、v0 /v1 =1.9 となる。
例えば、希薄流C0 の流速を30m/sに選定すると、濃縮流C1 の流速は約16m/sとなる。
上記各実施形態では、希薄流の流速を速くし濃縮流の流速を遅くするため、分離管20の先端部分に中心側に狭まるテーパ部200が形成される。上記の流速を実現するためには、テーパ部200の形状が、(濃縮流路202の出口断面積)/(希薄流路201の出口断面積)=1.9 になるように形成すればよい。
【0020】
このように、上記各実施形態では、希薄流の流速を濃縮流の流速より速くしたので、希薄流により濃縮流を再循環領域へ巻き込むことができ、微粉炭を濃縮流と希薄流とに分離して供給する微粉炭バーナの超低NOX 化を維持しつつ、着火保炎を強化することができ、ひいては広域負荷運転、多炭種にも対応することができる。
【0021】
以下、希薄流C0 の流速を速く、濃縮流C1 の流速を遅くするいくつかの実施形態を図示する。以下の各図では、図1に示す部分と同一又は等価な部分には同一符号を付して説明を省略する。
【0022】
図5および図6は第3および第4の実施形態の微粉炭バーナを示す図である。これらの図で、28は内部濃縮器、Fは重油ノズル23を通る中心線を示す。これら各実施形態では、微粉炭は固気二相流体(A+C)として供給され、内部濃縮器28を経てその後流の分離管20で希薄流C0 と濃縮流C1 に分離される。図5にはベンチュリ型抵抗体24を備えたものが示され、図6にはベンチュリ型抵抗体を備えていないものが示されている。
【0023】
図7および図8は第5および第6の実施形態の微粉炭バーナを示す図である。これら各実施形態では、分離管20にテーパ部は形成されておらず、その代わり、希薄流流路201の断面積D201 が小さく、濃縮流流路202の断面積D202 が大きく形成されている。このような断面積の差により、当然、希薄流C0 の流速を濃縮流C1 の流速より大きくすることができる。図7にはベンチュリ型抵抗体を備えていないものが示され、図8にはベンチュリ型抵抗体24を備えているものが示されている。
【0024】
図9および図10は第7および第8の実施形態の微粉炭バーナを示す図である。これら各実施形態では、微粉炭は固気二相流体(A+C)として供給され、適宜の手段で矢印Sに示すように旋回を与えられる。この旋回により、外側(周壁側)が濃縮流C1 、内側が希薄流C0 となって分離し、分離管20に入る。図9にはベンチュリ型抵抗体24を備えたものが示され、図10にはベンチュリ型抵抗体を備えていないものが示されている。
【0025】
図11および図12は第9および第10の実施形態の微粉炭バーナを示す図である。これらの図で、30はベンチュリである。これら各実施形態では、微粉炭は固気二相流体(A+C)として供給され、ベンチュリ30によって濃縮をかけられ、希薄流C0 は外側に、濃縮流C1 は中心側に分離される。図11にはベンチュリ型抵抗体24を備えたものが示され、図12にはベンチュリ型抵抗体を備えていないものが示されている。
【0026】
図13および図14は第11および第12の実施形態の微粉炭バーナを示す図である。図1および図2に示す各実施形態においては、希薄流C0 が中心側に、濃縮流C1 が外側に分離されていたのに対して、これら本実施形態では、逆に、希薄流C0 が外側に、濃縮流C1 が中心側に分離される。この場合、当然、テーパ部200は、図1および図2に示すテーパ部200とは逆に、外側に拡げられた形状に形成される。このような形態で分離されても動作および効果は変わらない。図13にはベンチュリ型抵抗体24を備えたものが示され、図14にはベンチュリ型抵抗体を備えていないものが示されている。
【0027】
図15は第13の実施形態の微粉炭バーナを示す図である。上記各実施形態においては、テーパ部200が分離管20の先端部に形成されていたが、本実施形態では、先端部から少し離れた部分に中心側に狭められる形状で形成されている。希薄流C0 が中心側に、濃縮流C1 が外側に分離される。図15の(a)にはベンチュリ型抵抗体を備えていないものが示され、図15の(b)にはベンチュリ型抵抗体24を備えているものが示されている。
【0028】
図16は第14の実施形態の微粉炭バーナを示す図である。上記図14に示す実施形態と同じく、本実施形態でも、テーパ部200が先端部から少し離れた部分に外側に拡げられる形状で形成されている。テーパ部200の形状から希薄流C0 が外側に、濃縮流C1 が中心側に分離されることになる。図16の(a)にはベンチュリ型抵抗体を備えていないものが示され、図16の(b)にはベンチュリ型抵抗体24を備えているものが示されている。
【0029】
なお、上記各実施形態の説明では、外周保炎リングを備えた微粉炭バーナについて説明したが、外周保炎リングを備えていないものにも適用できるのは明らかである。
【0030】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明では、希薄流の流速を濃縮流の流速より速くしたので、希薄流により濃縮流を再循環領域へ巻き込むことができ、微粉炭を濃縮流と希薄流とに分離して供給する微粉炭バーナの超低NOX 化を維持しつつ、着火保炎を強化することができ、ひいては広域負荷運転、多炭種にも対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る微粉炭バーナを示す図である。
【図2】本発明の第2の実施形態に係る微粉炭バーナを示す図である。
【図3】希薄流の運動量と濃縮量の運動量の比に対する濃縮流の再循環領域における濃度を表わす図である。
【図4】バーナ負荷に対する平均微粉炭濃度を表わす図である。
【図5】本発明の第3の実施形態に係る微粉炭バーナを示す図である。
【図6】本発明の第4の実施形態に係る微粉炭バーナを示す図である。
【図7】本発明の第5の実施形態に係る微粉炭バーナを示す図である。
【図8】本発明の第6の実施形態に係る微粉炭バーナを示す図である。
【図9】本発明の第7の実施形態に係る微粉炭バーナを示す図である。
【図10】本発明の第8の実施形態に係る微粉炭バーナを示す図である。
【図11】本発明の第9の実施形態に係る微粉炭バーナを示す図である。
【図12】本発明の第10の実施形態に係る微粉炭バーナを示す図である。
【図13】本発明の第11の実施形態に係る微粉炭バーナを示す図である。
【図14】本発明の第12の実施形態に係る微粉炭バーナを示す図である。
【図15】本発明の第13の実施形態に係る微粉炭バーナを示す図である。
【図16】本発明の第14の実施形態に係る微粉炭バーナを示す図である。
【図17】微粉炭燃焼システムの系統図である。
【符号の説明】
20 分離管
21 外周保炎リング
22 内部保炎器
23 重油ノズル
24 ベンチュリ型抵抗体
200 テーパ部
201 希薄流流路
202 濃縮流流路
[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a pulverized coal burner used in a pulverized coal combustion system used for boilers and the like.
[0002]
[Prior art]
The pulverized coal combustion system used for boilers and the like has a configuration in which coal is pulverized by a pulverized coal machine (mill) with a built-in classifier, and pulverized coal of a predetermined size or less is supplied to the burner section by air for classification. It has become. Such a pulverized coal combustion system will be described with reference to FIG.
[0003]
FIG. 17 is a system diagram of the pulverized coal combustion system. In this figure, 1 is a boiler furnace, 2 is a wind box, 3 is a pulverized coal burner, 4 is a gas recirculation charging duct, and 5 and 6 are heat exchangers. 7 is a gas recirculation fan that takes out the exhaust gas from the flow of the exhaust gas G and supplies it to the gas recirculation input duct 4, 8 is an FDF that supplies air to the wind box 2, and 9 is a primary air fan that supplies air for conveyance. Is a damper for adjusting the flow rate of each fluid. 11 is a coal bunker that stores coal, 12 is a mill that incorporates a classifier and crushes the coal in the coal bunker 11, 13 is a coal feeder that supplies coal from the coal bunker 11 to the mill 12, and 14 is a concentrator.
The primary air supplied by the primary air fan 9 conveys pulverized coal of a predetermined size or less pulverized by the mill 12 to the concentrator 14 as a solid-gas two-phase flow. The concentrator 14 converts the pulverized coal into a concentrated flow and a lean flow. The separated lean stream is supplied to the pulverized coal burner 3 through the pipe 15, and the concentrated stream is supplied through the pipe 16.
[0004]
In the pulverized coal combustion systems, low NO X reduction by two-stage combustion method is used. The two-stage combustion method has an external expression and an internal expression. 2-stage combustion method of the external type, the reduction of the generation NO X by keeping air ratio of the burner zone of a combustion furnace (1 stoichiometric equivalents at a rate of required air to fuel) to less than one fuel-rich conditions and achieving low NO X reduction by a method to complete combustion by introducing air from the air insertion port which is disposed on the downstream of the burner zone for unburned fuel. The internal two-stage combustion method is a combustion method in a burner zone in which secondary and tertiary air is swirled and mixing with pulverized coal that is ignited and combusted only in primary air is delayed, and NR, NR2, etc. It is put into practical use in the pulverized coal low NO X burner.
[0005]
In addition, in order to increase the solid concentration in the pulverized coal flow, a separation device that uses the difference in the inertia force between the solid and gas is installed inside the burner in order to increase the solid concentration in the pulverized coal flow. Alternatively, means for promoting ignition flame holding by installing a solid gas separator such as a cyclone or a vent pipe outside the burner has been put into practical use.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The low NO X reduction techniques according to an external type and an internal type combination in the two-stage combustion method, NO X emissions in the boiler outlet, back and forth 100~150ppm [fuel ratio value (fixed carbon / volatile matter) is 2, coal It can be reduced to 1.5% or less of the reference coal with an N content of 5% or less in the ash. However, from the viewpoint of environmental measures, regulation of the NO X emission amount included in the combustion exhaust gas is in one made stricter, so that it is required to the boiler outlet NO X emission concentration is also less low value 100ppm .
[0007]
In the wide-area load operation by lowering the minimum load, the minimum load of the current burner is 30 to 40%, but in the next generation boiler, stable combustion at 25% or less is an important issue as the burner capacity increases. Yes. In addition to this, in Japan close dependence on imported coal to 100%, stable low NO X reduction is not influenced by coal type, the probability of wide area load corresponding technology is the essential.
[0008]
As those aimed such NO X emissions 100ppm or lower NO X measures and wide area load corresponding internal holding in a stream of the concentrate stream of the burner supplied by separating pulverized coal to concentrate stream and lean stream Japanese Patent Application No. Hei 6-277733 proposes a method of strengthening the ignition flame holding by installing a flame unit.
[0009]
However, the problem with such a technique is that the internal flame holder is in the concentrated flow, so it is not useful for ignition flame holding on the lean flow side. As a countermeasure, it is conceivable to separate and supply the concentrated flow and the lean flow through the separation wall, and install an internal flame holder at the tip of the separation wall to ignite and hold both the concentrated flow and the lean flow. However, in that case, the entrainment of the wake flow of the internal flame stabilizer to the recirculation region occurs from both the concentrated flow and the lean flow, and in particular, if the flow from the lean flow increases, the flame holding effect is diminished. Problems arise.
[0010]
An object of the present invention is to solve the problems in the prior art, while maintaining ultra low NO X reduction, it is possible to enhance the ignition flame holding, it is possible to cope with a consequently wide area load operation, the multi-coal types It is to provide a pulverized coal burner.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention separates a solid-gas two-phase flow composed of solid fuel and a transport gas into a concentrated flow and a lean flow by a separation tube, and these are supplied side by side at the separation tube outlet. And, in the pulverized coal burner in which the internal flame stabilizer is installed at the outlet end of the separation pipe, the lean flow acceleration that makes the flow rate of the lean flow at the position of the internal flame stabilizer faster than the flow rate of the concentrated flow Means is provided.
[0012]
[Action]
Since the flow rate of the lean flow is larger than the flow rate of the concentrated flow, the concentrated flow containing a large amount of pulverized coal is entrained in the dilute flow and flows to the recirculation region downstream of the internal flame holder and is included in the entrained concentrated flow As the pulverized coal burns, the recirculation zone becomes hot and promotes the flame holding of unignited pulverized coal passing near the internal flame holder, thereby strengthening the ignition flame holding.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.
FIG. 1 is a diagram showing a pulverized coal burner according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a pulverized coal burner according to a second embodiment. In each figure, 20 is a concentrated flow lean flow separation tube (hereinafter simply referred to as a separation tube), which separates the lean flow C 0 and the concentrated flow C 1 . 200 tapered portion narrowed toward the center in the front end portion of the separation tube 20, 201 lean stream channel through which lean stream C 0, 202 denotes a concentrate stream flow path is concentrated stream C 1 through. 21 is an outer flame holding ring, 22 is an internal flame holder installed at the outlet end of the separation tube 20, and 23 is a heavy oil nozzle for ignition. Reference numeral 24 denotes a venturi type resistor provided in the concentrated flow channel 202. Reference numerals 25 and 26 denote swirlers for swirling the secondary air A 2 and the tertiary air A 3 , respectively. In each figure, the right portion of the internal flame holder 23 is the inside of the boiler furnace 1.
[0014]
In each of these embodiments, since the tapered portion 200 narrowed toward the center is provided at the distal end portion of the separation tube 20, the outlet d 1 of the lean flow channel 201 is narrowed, while the outlet d of the concentrated flow channel 202. 2 is spread, thereby the flow rate of the lean stream C 0 becomes larger than the flow rate of the concentrate stream C 1, the concentrate stream C 1 at the outlet is involved in lean stream C 0, concentrate stream C 1 contains much pulverized coal Flows into the recirculation region (the region on the right side of the internal flame holder 22 in the figure) in the wake of the internal flame holder 22, and the recirculation region becomes high due to the combustion of many pulverized coal contained in the entrained concentrated flow. Thus, the ignition flame holding to the unignited pulverized coal passing through the vicinity of the internal flame holder 22 is promoted, and the ignition flame holding is strengthened.
[0015]
The venturi-type resistor 24 is provided to prevent the gas flow distribution at the inlet from changing by reducing the cross-sectional area of the lean flow side outlet and preventing the flow into the lean flow side from decreasing. It is desirable to prevent the pulverized coal from burning by making the resistor a venturi type. However, this venturi type resistor 24 is not necessarily required, and a configuration in which the venturi type resistor 24 is removed is shown in FIG. 2, which is the second embodiment.
[0016]
The above entrainment operation will be described in more detail with reference to FIGS. The amount of the concentrated stream C 1 flowing into the recirculation region depends on the magnitude of the momentum of both streams. The magnitude of the fluid momentum is given by the fluid density multiplied by the square of the flow velocity. Therefore, if the density of the lean flow C 0 is ρ 0 and the velocity is v 0 , the momentum of the lean flow C 0 is ρ 0 · v 0 2 , and the density of the concentrated flow C 1 is ρ 1 and the velocity is v 1. The momentum of the concentrated flow C 1 is ρ 1 · v 1 2 . FIG. 3 is a graph showing the concentration of the concentrated flow C 1 in the recirculation region (the amount of entrainment of the concentrated flow C 1 in the recirculation region) relative to the ratio of the momentum of the lean flow C 0 and the momentum of the concentrated flow C 1 . On the axis is the ratio of the momentum of the lean flow C 0 to the momentum of the concentrated flow C 10 · v 0 2 / ρ 1 · v 1 2 ), and on the vertical axis is the concentration of the concentrated flow C 1 in the recirculation region. There is. From FIG. 3, it can be seen that the greater the ratio of the momentum of the lean flow C 0 and the momentum of the concentrated flow C 1 , the greater the amount of entrainment of the concentrated flow C 1 in the recirculation region.
[0017]
Here, an example of the flow rate determination method for the lean flow C 0 and the concentrated flow C 1 will be described with reference to FIGS. 4 and 3. FIG. 4 is a graph showing the average pulverized coal concentration with respect to the burner load. The horizontal axis represents the burner load, and the vertical axis represents the average pulverized coal concentration (the weight of pulverized coal in 1 kg of air, expressed as C / A). is there. Usually, the flow rate of the pulverized coal in the pulverized coal burner is 20 to 25 m / s, and if it is 15 m / s or less, there is a risk of flame blowing. Therefore, in the present embodiment, the flow rate of the lean flow C 0 is limited to a range of 20 to 30 m / s, and the flow rate of the concentrated flow C 1 is limited to a range of 15 to 25 m / s.
[0018]
From FIG. 4, C / A at a burner load of 50% is 0.33. In this case, with a burner with a concentration capacity of 1.3 times, the air is equally distributed, the C / A on the concentration side is 0.43 (0.33 × 1.3), and the C / A on the lean side is 0.3. 23. C / A = 1 corresponds to the equivalent ratio of combustion, and the temperature in the recirculation region of the internal flame holder 22 at that time is the highest, which is the optimum value for ignition flame holding. The pulverized coal contains about 30% of 20 μm or less when passing through 200 mesh at 80%, and particles of about 20 μm or less having a relatively small inertia force are caught in the recirculation region.
[0019]
Now, assuming that the volume concentration in the recirculation region of the concentrated stream C 1 is C 11 , in order to ensure C / A = 1 in the recirculation region,
0.3 [0.43 C 11 +0.23 (1-C 11 )] = 1
Must hold. From the above equation, C 11 = 0.5.
In order to obtain this volume concentration, the ratio of the momentum of the lean flow C 0 and the momentum of the concentrated flow C 1 may be selected to be 2.1, as indicated by the broken line in FIG. Since ρ 0 / ρ 1 is 0.23 / 0.43, v 0 / v 1 = 1.9.
For example, if the flow rate of the lean flow C 0 is selected to be 30 m / s, the flow rate of the concentrated flow C 1 is about 16 m / s.
In each of the above embodiments, in order to increase the flow rate of the dilute flow and decrease the flow rate of the concentrated flow, the tapered portion 200 that narrows toward the center side is formed at the distal end portion of the separation tube 20. In order to realize the above flow velocity, the shape of the tapered portion 200 may be formed so that (the outlet cross-sectional area of the concentration channel 202) / (the outlet cross-sectional area of the lean channel 201) = 1.9. .
[0020]
Thus, in each of the above embodiments, the flow rate of the lean flow is made faster than the flow rate of the concentrated flow, so that the concentrated flow can be engulfed into the recirculation region by the lean flow, and the pulverized coal is separated into the concentrated flow and the lean flow. while maintaining very low NO X reduction of the pulverized coal burner supplies, it is possible to enhance the ignition flame holding, it is possible to cope with a consequently wide area load operation, multi-coal types.
[0021]
In the following, several embodiments are illustrated in which the flow rate of the lean stream C 0 is increased and the flow rate of the concentrated stream C 1 is decreased. In the following drawings, the same or equivalent parts as those shown in FIG.
[0022]
5 and 6 are views showing the pulverized coal burners of the third and fourth embodiments. In these drawings, 28 indicates an internal concentrator, and F indicates a center line passing through the heavy oil nozzle 23. In each of these embodiments, the pulverized coal is supplied as a solid-gas two-phase fluid (A + C), and is separated into a lean stream C 0 and a concentrated stream C 1 by a downstream separation pipe 20 via an internal concentrator 28. FIG. 5 shows one having a venturi type resistor 24, and FIG. 6 shows one without a venturi type resistor.
[0023]
7 and 8 are views showing the pulverized coal burners of the fifth and sixth embodiments. In each of these embodiments, the separation pipe 20 is not formed with a tapered portion, and instead, the cross-sectional area D 201 of the lean flow channel 201 is small and the cross-sectional area D 202 of the concentrated flow channel 202 is large. Yes. Due to such a difference in cross-sectional area, naturally, the flow rate of the lean flow C 0 can be made larger than the flow rate of the concentrated flow C 1 . FIG. 7 shows one without the venturi type resistor, and FIG. 8 shows one with the venturi type resistor 24.
[0024]
9 and 10 are views showing the pulverized coal burners of the seventh and eighth embodiments. In each of these embodiments, the pulverized coal is supplied as a solid-gas two-phase fluid (A + C) and swirled as indicated by arrow S by an appropriate means. By this swirling, the outer side (peripheral wall side) separates into a concentrated flow C 1 and the inner side becomes a lean flow C 0, and enters the separation pipe 20. FIG. 9 shows the one with the venturi type resistor 24, and FIG. 10 shows the one without the venturi type resistor.
[0025]
11 and 12 are views showing the pulverized coal burner of the ninth and tenth embodiments. In these figures, 30 is a venturi. In each of these embodiments, the pulverized coal is supplied as a solid-gas two-phase fluid (A + C) and is concentrated by the venturi 30, and the lean stream C 0 is separated to the outside and the concentrated stream C 1 is separated to the center. FIG. 11 shows the one with the venturi type resistor 24, and FIG. 12 shows the one without the venturi type resistor.
[0026]
13 and 14 are views showing pulverized coal burners according to the eleventh and twelfth embodiments. In each of the embodiments shown in FIG. 1 and FIG. 2, the lean flow C 0 is separated to the center and the concentrated flow C 1 is separated to the outside. In the present embodiment, conversely, the lean flow C 0 is separated. 0 is separated to the outside and concentrated stream C 1 is separated to the center. In this case, naturally, the tapered portion 200 is formed in a shape expanded outward, contrary to the tapered portion 200 shown in FIGS. 1 and 2. Even if separated in such a form, the operation and effect do not change. FIG. 13 shows the one with the venturi type resistor 24, and FIG. 14 shows the one without the venturi type resistor.
[0027]
FIG. 15 is a view showing a pulverized coal burner according to a thirteenth embodiment. In each of the above embodiments, the tapered portion 200 is formed at the distal end portion of the separation tube 20, but in the present embodiment, the tapered portion 200 is formed in a shape that is narrowed to the center side at a portion slightly away from the distal end portion. The lean stream C 0 is separated to the center and the concentrated stream C 1 is separated to the outside. FIG. 15 (a) shows a device without a venturi type resistor, and FIG. 15 (b) shows a device with a venturi type resistor 24.
[0028]
FIG. 16 is a view showing a pulverized coal burner according to a fourteenth embodiment. Similarly to the embodiment shown in FIG. 14, also in this embodiment, the tapered portion 200 is formed in a shape that expands outward in a portion slightly away from the tip portion. From the shape of the tapered portion 200, the lean flow C 0 is separated to the outside, and the concentrated flow C 1 is separated to the center side. FIG. 16 (a) shows a device without a venturi type resistor, and FIG. 16 (b) shows a device with a venturi type resistor 24. FIG.
[0029]
In the description of each of the above embodiments, the pulverized coal burner provided with the outer peripheral flame holding ring has been described. However, it is obvious that the present invention can also be applied to those not provided with the outer peripheral flame holding ring.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, since the flow rate of the lean flow is made higher than the flow rate of the concentrated flow, the concentrated flow can be engulfed into the recirculation region by the lean flow, and the pulverized coal is separated into the concentrated flow and the lean flow. while maintaining very low NO X reduction of the pulverized coal burner supplies, it is possible to enhance the ignition flame holding, it is possible to cope with a consequently wide area load operation, multi-coal types.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a pulverized coal burner according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a pulverized coal burner according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the concentration in the recirculation region of the concentrated flow relative to the ratio of the momentum of the lean flow to the momentum of the concentrated amount.
FIG. 4 is a graph showing average pulverized coal concentration with respect to burner load.
FIG. 5 is a view showing a pulverized coal burner according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing a pulverized coal burner according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view showing a pulverized coal burner according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view showing a pulverized coal burner according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view showing a pulverized coal burner according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view showing a pulverized coal burner according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a view showing a pulverized coal burner according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a view showing a pulverized coal burner according to a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a view showing a pulverized coal burner according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a view showing a pulverized coal burner according to a twelfth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a view showing a pulverized coal burner according to a thirteenth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a view showing a pulverized coal burner according to a fourteenth embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a system diagram of a pulverized coal combustion system.
[Explanation of symbols]
20 Separation tube 21 Outer flame holding ring 22 Internal flame holder 23 Heavy oil nozzle 24 Venturi type resistor 200 Tapered portion 201 Lean flow channel 202 Concentrated flow channel

Claims (4)

分離管により固体燃料と輸送用気体より成る固気二相流を濃縮流と希薄流とに分離し、それらが前記分離管出口で隣合わせで供給され、かつ、当該分離管の出口先端に内部保炎器が設置された微粉炭バーナにおいて、前記内部保炎器の位置での前記希薄流の流速を前記濃縮流の流速より速くする希薄流増速手段を設けたことを特徴とする微粉炭バーナ。A solid-gas two-phase flow composed of solid fuel and transport gas is separated into a concentrated flow and a dilute flow by a separation pipe, which are supplied side by side at the separation pipe outlet, and are internally held at the outlet end of the separation pipe. In the pulverized coal burner in which a flame retardant is installed, the pulverized coal burner is provided with a lean flow speed increasing means for making the flow rate of the lean flow at the position of the internal flame holder higher than the flow rate of the concentrated flow. . 請求項1において、前記増速手段は、前記分離管における前記希薄流の流路の先端部分又は先端近傍部分を狭める手段であることを特徴とする微粉炭バーナ。2. The pulverized coal burner according to claim 1, wherein the speed increasing means is means for narrowing a tip portion or a portion in the vicinity of the tip of the flow path of the lean flow in the separation pipe. 請求項1において、前記増速手段は、前記分離管における前記希薄流の流路の断面積を前記濃縮流の流路の断面積より小さくする手段であることを特徴とする微粉炭バーナ。2. The pulverized coal burner according to claim 1, wherein the speed increasing means is means for making a cross-sectional area of the flow path of the lean flow in the separation pipe smaller than a cross-sectional area of the flow path of the concentrated flow. 請求項1乃至請求項3において、前記増速手段は、前記濃縮流の流路側に設けられた抵抗体を有することを特徴とする微粉炭バーナ。The pulverized coal burner according to any one of claims 1 to 3, wherein the speed increasing means includes a resistor provided on a flow path side of the concentrated flow.
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