JP5340716B2 - 倒立形低noxボイラ - Google Patents
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Description
高温還元燃焼ゾーンにおいて燃料過濃の状態で平均約1500℃の高温を維持して燃焼を行わせ、絞り部を通って2段燃焼ゾーンに上昇してきた燃焼ガスに2段燃焼用空気ノズルから新たに燃焼用空気を供給して比較的低温の酸化雰囲気で燃焼を完結させるものである。
なお、燃焼中は炉底雰囲気が高温になっているため灰が溶融するが、炉の冷却後は灰が固化するため、灰を排出するには、炉の冷却後に削岩機等で粉砕除去する必要があり、炉を停止・起動する必要があることと相まって保守作業に非常なコストがかかっている。
高温還元燃焼ゾーンに設置するバーナは、複数のバーナが対向する2側面に水平に並列しかつ火炎軸が交差しないように配置してもよい。
また、水封式のチェンコンベアを使って、連続的に排出することも可能である。
図3に示すとおり、炭素燃料の燃焼におけるNOXの発生量は、燃焼温度と空気比に強く依存している。空気比1未満すなわち還元雰囲気下では高温になるほどNOX発生量が少なく、空気比1以上の酸化雰囲気下では低温になるほどNOX発生量が少ない。
この特性を利用し、本実施形態のボイラでは、炭素燃料を高温還元燃焼と低温酸化燃焼の2段階に燃焼させることで、効果的にNOX発生量を削減している。
しかし、本実施形態の燃焼室では、高温還元燃焼ゾーン2の高温還元雰囲気下で中間生成物と反応して窒素に還元されることでNOXの生成を抑制し、2段燃焼ゾーン3においてガス温度が下がった段階で2段燃焼用の空気を投入して未燃分を完全に燃焼させることで、サーマルNOXの生成を抑制するから、NOXの発生を効果的に抑制することができる。
さらに、炉内の燃焼ガスの速度ベクトルを求めると、従来型低NOXボイラと同様、本実施形態の倒立形低NOXボイラにおいても、還元燃焼室絞り部の高さからバーナ方向に燃焼ガスが逆流する動きが観察されるが、絞り部より下流から戻る流れは観察されなかった。
2 高温還元燃焼ゾーン
3 2段燃焼ゾーン
4 絞り部
5 バーナ
6 耐火材
7 2段燃焼用空気ノズル
8 灰排出口
9 汽水胴
10 非加熱降水管
11 ガス流出口
12 ガス導通路
13 蒸気過熱器管
14 エコノマイザ
15 灰排出口
Claims (7)
- 上端部に耐火材で囲繞されバーナを備えた高温還元燃焼ゾーンが形成され、
該高温還元燃焼ゾーンより下部に2段燃焼用空気ノズルを備え水冷壁で囲繞した低温酸化燃焼ゾーンが形成され、
該低温酸化燃焼ゾーンより下部に燃焼ガス流出口が形成され、
底部に灰排出機構が配設され、該灰排出機構には前記低温酸化燃焼ゾーンの冷却を行うため汽水胴と非加熱降水管が接続された、
縦型の燃焼室を備え、
前記バーナが劣質燃料を処理して該燃料を前記高温還元燃焼ゾーンにおいて高温還元雰囲気で燃焼させ、
前記2段燃焼用空気ノズルが該燃焼ガスより低温の2段燃焼用空気を供給して前記低温酸化燃焼ゾーンにおいて前記高温還元燃焼ゾーンから流下する部分燃焼ガスを低温酸化雰囲気で燃焼させ、
前記燃焼ガス流出口から前記燃焼ガスを流出させると共に、
該燃焼室の炉底に堆積する灰を前記灰排出機構で炉の運転中に排出するようにし、
前記高温還元燃焼ゾーンと前記低温酸化燃焼ゾーンが、燃焼室水平断面積を20〜50%減少させる絞り部で区切られている、
倒立形低NOXボイラ。 - 上端部に耐火材で囲繞されバーナを備えた高温還元燃焼ゾーンが形成され、
該高温還元燃焼ゾーンより下部に2段燃焼用空気ノズルを備え水冷壁で囲繞した低温酸化燃焼ゾーンが形成され、
該低温酸化燃焼ゾーンより下部に、ガス導通路に通じる燃焼ガス流出口が形成され、
底部に灰排出機構が配設され、該灰排出機構には前記低温酸化燃焼ゾーンの冷却を行うため汽水胴と非加熱降水管が接続された、
縦型の燃焼室を備え、
前記バーナが劣質燃料を処理して該燃料を前記高温還元燃焼ゾーンにおいて高温還元雰囲気で燃焼させ、
前記2段燃焼用空気ノズルが該燃焼ガスより低温の2段燃焼用空気を供給して前記低温酸化燃焼ゾーンにおいて前記高温還元燃焼ゾーンから流下する部分燃焼ガスを低温酸化雰囲気で燃焼させ、
前記低温酸化燃焼ゾーンから流下した前記燃焼ガスが前記燃焼ガス流出口から流出し、当該流出した燃焼ガスが前記ガス導通路内を上昇した後に蒸気過熱器管を通るようにすると共に、
該燃焼室の炉底に堆積する灰を前記灰排出機構で炉の運転中に排出するようにした、
倒立形低NOXボイラ。 - 前記高温還元燃焼ゾーンと前記低温酸化燃焼ゾーンが、燃焼室水平断面積を20〜50%減少させる絞り部で区切られている、請求項2に記載の倒立形低NOXボイラ。
- 前記燃焼室の炉底がテーパ状になっており、テーパの下端に前記灰排出機構が配設されている、請求項1から3のいずれか1項に記載の倒立形低NOXボイラ。
- 前記テーパの角度が鉛直線に対して45°以下である、請求項4に記載の倒立形低NOXボイラ。
- 前記灰排出機構が、炉底面に蓋部を有し該蓋部を開閉して該蓋部上面に堆積した灰を排出する、請求項1から3のいずれか1項に記載の倒立形低NOXボイラ。
- 前記高温還元燃焼ゾーンに複数の前記バーナが対向する2側面に水平に並列しかつ火炎軸が交差しないように配されて燃焼ガスが渦流を形成する、請求項1から6のいずれか1項に記載の倒立形低NOXボイラ。
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