JP5439115B2 - Powder fuel-fired combustion device - Google Patents

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本発明は、たとえば燃焼用空気を多段投入して炉内脱硝を行う微粉炭焚きボイラのように、粉体燃料を燃焼させる燃焼装置に関する。   The present invention relates to a combustion apparatus that burns pulverized fuel, such as a pulverized coal-fired boiler that performs multi-stage injection of combustion air and performs denitration in the furnace.

従来の燃焼装置として、石炭を粉砕した微粉炭を燃料として使用し、ボイラ内で微粉炭を燃焼させて蒸気を生成する微粉炭焚きボイラが知られている。このような微粉炭焚きボイラにおいては、炉内脱硝のため、燃焼用空気を多段に投入する燃焼方法がすでに定着している。
すなわち、空気を多段投入する燃焼方法においては、ボイラ内の燃焼に必要となる燃焼用空気の30%程度について、追加空気としてバーナ部より炉上部(炉内の下流側)に設けた追加空気ノズル(以下、「AAノズル」と呼ぶ)より投入している。そして、炉内の脱硝効果をより高めるために、バーナからAAノズルの設置位置(AA部)までの還元域に炭化水素系燃料を投入することが行われている。(たとえば、特許文献1参照)
2. Description of the Related Art As a conventional combustion apparatus, there is known a pulverized coal fired boiler that uses pulverized coal obtained by pulverizing coal as fuel and burns the pulverized coal in a boiler to generate steam. In such a pulverized coal fired boiler, a combustion method in which combustion air is introduced in multiple stages has already been established for denitration in the furnace.
That is, in the combustion method in which air is introduced in multiple stages, an additional air nozzle provided as an additional air at the upper part of the furnace (downstream side in the furnace) as additional air for about 30% of the combustion air required for combustion in the boiler. (Hereinafter referred to as “AA nozzle”). In order to further enhance the denitration effect in the furnace, a hydrocarbon-based fuel is introduced into the reduction zone from the burner to the installation position of the AA nozzle (AA portion). (For example, see Patent Document 1)

また、ガス化炉をコンベンショナルボイラの直前に設置し、生成したガス化ガスを高温(650〜750℃)で投入する技術も知られている。この場合、ガス化ガスの投入位置はバーナ下部となり、バイオマスガス化ガスを混焼した例では、窒素酸化物(NOx)低減率が5〜10%程度に留まっている。   There is also known a technique in which a gasification furnace is installed immediately before a conventional boiler and the generated gasification gas is charged at a high temperature (650 to 750 ° C.). In this case, the gasification gas is introduced at the lower portion of the burner, and in the case where the biomass gasification gas is co-fired, the nitrogen oxide (NOx) reduction rate remains at about 5 to 10%.

特開2006−023076号公報JP 2006-023076 A

ところで、上述した特許文献1に記載された従来技術は、同一燃料を脱硝剤として使用しているため、出口未燃分の増加が懸念されている。そして、このような出口未燃分の増加を改善するためには、火炉の大型化が必要になると想定される。このため、未燃分の低減に適した脱硝用燃料は、ガスや軽質液体燃料等であることが知られている。
また、廃棄物やバイオマス及び石炭等の固体を流動層ガス化炉にてガス化させ、この可燃性ガスが燃料として供給される各種の燃焼装置(ボイラや石灰キルン等)においては、生成された可燃性ガス中に未燃分(チャー)や流動材等の微小粒子が混入する。この微小粒子は、後流に設置された燃焼装置にて燃焼するものではあるが、微小粒子を含む可燃性ガスを燃料として投入する場合には、使用可能なバーナ型式(粉体用バーナが必要)や燃焼装置の投入位置に制約を受ける。
By the way, since the prior art described in Patent Document 1 described above uses the same fuel as a denitration agent, there is a concern about an increase in unburned outlet. And in order to improve such an increase in the amount of unburned exit, it is assumed that the furnace must be enlarged. For this reason, it is known that the denitration fuel suitable for reducing the unburned content is gas, light liquid fuel, or the like.
Moreover, solids such as waste, biomass, and coal are gasified in a fluidized bed gasifier, and are produced in various combustion devices (boilers, lime kilns, etc.) in which this combustible gas is supplied as fuel. Inflammable gas (char) and fine particles such as fluidized material are mixed in the combustible gas. These fine particles are burned by a combustor installed in the downstream, but when a combustible gas containing fine particles is used as fuel, a usable burner type (powder burner is required) ) And the input position of the combustion device are restricted.

特に、微粒子中の未燃分を完全燃焼させるためには、燃焼装置における炉内滞留時間が必要になるため、微小粒子を含む可燃性ガスは、炉内の下段に位置するバーナ(もしくは滞留時間を稼げる位置)よりを投入することが望ましい。
一方、ガス燃料は、微粉炭等の粉体燃料(固体燃料)に比べて燃焼性が高いことから、炉内の上段に位置するバーナ(もしくは炉の後流部)から投入する方が粉体燃料の燃焼に対する影響が少ないと考えられる。
In particular, in order to completely burn the unburned matter in the fine particles, the residence time in the furnace in the combustion apparatus is required. Therefore, the combustible gas containing fine particles is burned in the lower stage of the furnace (or residence time). It is desirable to put in more than the position where you can earn.
On the other hand, gas fuel is more combustible than powdered fuel (solid fuel) such as pulverized coal, so it is more powdery to be charged from the burner (or the downstream part of the furnace) located in the upper stage of the furnace. It is thought that there is little influence on fuel combustion.

このような背景から、高温の可燃性ガスであるガス化ガス等を有効利用し、炉内で微粉炭と混合燃焼させることで窒素酸化物や未燃分の発生量を低減できる微粉炭焚きボイラ等のように、粉体燃料を燃焼させる燃焼装置の開発が望まれる。また、近年の火力発電所においては、二酸化炭素排出量低減に向けた再生可能エネルギの有効利用を目的として、微粉炭炊きボイラでバイオマス等を混焼する技術が求められている。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高温の可燃性ガスを炉内で微粉炭等の粉体燃料と混合燃焼させることにより、窒素酸化物や未燃分の発生量を低減できる燃焼装置を提供することにある。
Against this background, a pulverized coal fired boiler that effectively uses high-temperature combustible gas, such as gasified gas, and can reduce the amount of nitrogen oxides and unburned fuel generated by mixing and burning with pulverized coal in the furnace. Thus, development of a combustion apparatus for burning pulverized fuel is desired. In recent thermal power plants, there is a demand for technology for co-firing biomass with a pulverized coal-fired boiler for the purpose of effective use of renewable energy for reducing carbon dioxide emissions.
The present invention has been made in view of the above circumstances. The object of the present invention is to mix and burn high-temperature combustible gas with pulverized fuel such as pulverized coal in a furnace so An object of the present invention is to provide a combustion apparatus capable of reducing the amount of generated fuel.

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る請求項1の燃焼装置は、炉内低部に配設された粉体燃料バーナと、前記粉体燃料バーナより上部に配設された追加空気投入ノズルとを備え、前記追加空気投入ノズルから燃焼用空気を多段投入して炉内脱硝を行う粉炭燃料焚きの燃焼装置において、前記追加空気投入ノズルと同等の高さレベルに、ガス化炉で生成された高温且つ可燃性のガス化ガスと空気との予混合気を燃焼させる予混合方式バーナが設置されるとともに、上流側に設けられて前記ガス化ガスに含まれる固体をガス中から分離する固体/気体分離装置を備え、該固体/気体分離装置で分離した固体を前記粉体燃料バーナに供給するとともに、前記固体/気体分離装置で分離したガスを前記可燃性ガスとして用いることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a combustion apparatus comprising: a pulverized fuel burner disposed in a lower part of a furnace; and an additional air charging nozzle disposed above the pulverized fuel burner. In a combustion apparatus using pulverized coal fuel that performs multi-stage injection of combustion air from an injection nozzle and performs denitration in the furnace, the high-temperature and combustible gas generated in the gasification furnace is at the same level as the additional air injection nozzle. includes gases and installed premixing type burner for burning premixture with air Rutotomoni, a solid / gas separating device for the solids contained in the gasification gas provided on the upstream side separated from the gas, the solid was separated by solid / gas separating device is supplied to the pulverized fuel burner, the gas separated in the solid / gas separating device is characterized in that there use as the combustible gas.

このような粉体燃料焚きの燃焼装置によれば、火炉内の追加空気投入ノズルと同等の高さレベルに、ガス化炉で生成された高温且つ可燃性のガス化ガスと空気との予混合気を燃焼させる予混合方式バーナが設置されているので、可燃性ガスの投入分だけ粉体燃料バーナから投入される粉体燃料量を低減できる。この結果、予混合方式バーナから追加空気投入ノズルまでの間に形成される炉内の還元域では、燃焼ガスの減少により火炎の滞留時間が長くなるので、燃焼により発生する窒素酸化物を減少させることができる。
また、高温の予混合気を燃焼させる予混合方式の採用により、可燃性ガスの未燃分を低減することができる。
しかも、ガス化炉で生成された高温且つ可燃性のガス化ガスが火炉に供給されるので、高温の可燃性ガスを容易に導入して粉体燃料と混焼させることができる。この場合のガス化ガスとしては、石炭、バイオマス、廃棄物及びタイヤ等の固形燃料がガス化されたものを使用できる。
その上、固体/気体分離装置で分離した固体を粉体燃料バーナに供給するとともに、固体/気体分離装置で分離したガスを可燃性ガスとして用いることにより、ガスに比べて燃焼性が低い固体(固体燃料)の炉内滞留時間を増加させるとともに、ガスによる急速な酸素の消費を防ぐことにより、固体燃料の燃焼性を向上させることができる。
According to such a pulverized fuel burning combustion device, premixing of high-temperature and combustible gasification gas generated in the gasification furnace and air at a height level equivalent to the additional air charging nozzle in the furnace. Since the premixing burner for burning the gas is installed, the amount of pulverized fuel input from the pulverized fuel burner can be reduced by the amount of combustible gas input. As a result, in the reduction zone in the furnace formed between the premixing burner and the additional air injection nozzle, the flame residence time becomes longer due to the reduction of the combustion gas, so that the nitrogen oxides generated by the combustion are reduced. be able to.
In addition, by adopting a premixing method in which high temperature premixed gas is burned, the unburned content of the combustible gas can be reduced.
In addition, since the high-temperature and combustible gasification gas generated in the gasification furnace is supplied to the furnace, the high-temperature combustible gas can be easily introduced and co-fired with the pulverized fuel. As gasification gas in this case, what gasified solid fuels, such as coal, biomass, a waste material, and a tire, can be used.
In addition, the solid separated by the solid / gas separation device is supplied to the pulverized fuel burner, and the gas separated by the solid / gas separation device is used as a flammable gas. It is possible to improve the combustibility of the solid fuel by increasing the residence time of the solid fuel in the furnace and preventing rapid consumption of oxygen by the gas.

本発明に係る請求項2の燃焼装置は、炉内低部に配設された粉体燃料バーナと、前記粉体燃料バーナより上部に配設された追加空気投入ノズルとを備え、前記追加空気投入ノズルから燃焼用空気を多段投入して炉内脱硝を行う粉体燃料焚きの燃焼装置において、前記粉体燃料バーナの2次空気中に、ガス化炉で生成された高温且つ可燃性のガス化ガスを投入して予混合した予混合気を粉体燃料と混合燃焼させるとともに、上流側に設けられて前記ガス化ガスに含まれる固体をガス中から分離する固体/気体分離装置を備え、該固体/気体分離装置で分離した固体を前記粉体燃料バーナに供給するとともに、前記固体/気体分離装置で分離したガスを前記可燃性ガスとして用いることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a combustion apparatus comprising: a pulverized fuel burner disposed in a lower part of a furnace; and an additional air charging nozzle disposed above the pulverized fuel burner. In a combustion apparatus using a pulverized fuel that performs multistage injection of combustion air from an injection nozzle and performs denitration in the furnace, high-temperature and combustible gas generated in a gasification furnace in secondary air of the pulverized fuel burner A premixed gas that has been premixed by introducing a gasification gas is mixed and burned with pulverized fuel, and a solid / gas separation device that is provided upstream and separates solids contained in the gasification gas from the gas, The solid separated by the solid / gas separator is supplied to the pulverized fuel burner, and the gas separated by the solid / gas separator is used as the combustible gas .

このような粉体燃料焚きの燃焼装置によれば、粉体燃料バーナの2次空気中に、ガス化炉で生成された高温且つ可燃性のガス化ガスを投入して予混合した予混合気を粉体燃料と混合燃焼させるので、予混合した高温燃料の投入により粉体燃料バーナの2次空気を高温化して窒素酸化物や未燃分の発生を低減することができる。
また、ガスに比べて燃焼性が低い固体(固体燃料)の炉内滞留時間を増加させるとともに、ガスによる急速な酸素の消費を防ぐことにより、固体燃料の燃焼性を向上させることができる。
According to such a pulverized fuel-burning combustion apparatus, a premixed gas in which high-temperature and combustible gasified gas generated in a gasification furnace is premixed in secondary air of a pulverized fuel burner. Is mixed and combusted with the pulverized fuel, so that the secondary air of the pulverized fuel burner can be heated to a high temperature by introducing the premixed high-temperature fuel to reduce the generation of nitrogen oxides and unburned components.
Moreover, while increasing the residence time of the solid (solid fuel) having low combustibility compared with the gas and preventing rapid consumption of oxygen by the gas, the combustibility of the solid fuel can be improved.

本発明に係る請求項3の燃焼装置は、炉内低部に配設された粉体燃料バーナと、前記粉体燃料バーナより上部に配設された追加空気投入ノズルとを備え、前記追加空気投入ノズルから燃焼用空気を多段投入して炉内脱硝を行う粉体燃料焚きの燃焼装置において、ガス化炉で生成された高温且つ可燃性のガス化ガスと空気との予混合気を炉内底部に投入して粉体燃料と混合燃焼させるとともに、上流側に設けられて前記ガス化ガスに含まれる固体をガス中から分離する固体/気体分離装置を備え、該固体/気体分離装置で分離した固体を前記粉体燃料バーナに供給するとともに、前記固体/気体分離装置で分離したガスを前記可燃性ガスとして用いることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a combustion apparatus comprising: a pulverized fuel burner disposed in a lower portion of a furnace; and an additional air charging nozzle disposed above the pulverized fuel burner, wherein the additional air is provided. In a powder fuel-fired combustion device that performs multi-stage injection of combustion air from an injection nozzle and performs in-furnace denitration, a premixed mixture of high-temperature and combustible gasification gas and air generated in the gasification furnace A solid / gas separation device is provided at the bottom for mixing and burning with the pulverized fuel and separating the solid contained in the gasification gas from the gas, and is separated by the solid / gas separation device. The solid thus supplied is supplied to the pulverized fuel burner, and the gas separated by the solid / gas separator is used as the combustible gas .

このような粉体燃料焚きの燃焼装置によれば、ガス化炉で生成された高温且つ可燃性のガス化ガスと空気との予混合気を炉内底部に投入して粉体燃料と混合燃焼させるので、予混合した高温燃料の投入により未燃分を低減することができる。
また、ガスに比べて燃焼性が低い固体(固体燃料)の炉内滞留時間を増加させるとともに、ガスによる急速な酸素の消費を防ぐことにより、固体燃料の燃焼性を向上させることができる。
According to such a pulverized fuel-fired combustion apparatus, a premixed mixture of high-temperature and combustible gasified gas and air generated in a gasification furnace is introduced into the bottom of the furnace and mixed with pulverized fuel. Therefore, the unburned content can be reduced by introducing the premixed high-temperature fuel.
Moreover, while increasing the residence time of the solid (solid fuel) having low combustibility compared with the gas and preventing rapid consumption of oxygen by the gas, the combustibility of the solid fuel can be improved.

上記の粉体燃料焚きの燃焼装置においては、前記ガス化炉が循環流動層ガス化炉とされ、該循環流動層ガス化炉の生成ガス出口に設けられる遠心分離器の内筒壁面に、穴径が流動材平均粒径より小さい多数の未燃分通過孔を設けることが好ましく、これにより、ガスと粒子(珪砂等の流動材+未燃分)とを分離する循環流動層ガス化炉の遠心分離器では、粒子中で比重の軽い未燃分が多数の未燃分通過孔を通って積極的にガス側へ分離するようになるので、後流に燃焼装置が設置されている場合、燃焼装置へ供給する燃料流量(発熱量)を増加させることが可能となる。 In the pulverized fuel-fired combustion apparatus, the gasification furnace is a circulating fluidized bed gasification furnace, and a hole is formed in an inner cylinder wall surface of a centrifugal separator provided at a product gas outlet of the circulating fluidized bed gasification furnace. It is preferable to provide a large number of unburned material passage holes whose diameter is smaller than the average particle size of the fluidized material, whereby a gas and particles (fluidized material such as silica sand + unburned material) are separated from the circulating fluidized bed gasifier. In the centrifuge, the unburned matter with a low specific gravity in the particles is actively separated to the gas side through a large number of unburned matter passage holes, so when a combustion device is installed in the downstream, It becomes possible to increase the fuel flow rate (heat generation amount) supplied to the combustion device.

本発明に係る請求項5の燃焼装置は、炉内低部に配設された粉体燃料バーナと、前記粉体燃料バーナより上部に配設されたガスバーナとを備え、ガス化炉で生成された可燃性のガス化ガスに含まれる固体をガス中から分離する固体/気体分離装置を上流側に設けて、該固体/気体分離装置で分離した固体を前記粉体燃料バーナに供給するとともに、前記固体/気体分離装置で分離したガスを前記ガスバーナに供給し、前記ガス化炉が循環流動層ガス化炉とされ、該循環流動層ガス化炉の生成ガス出口に設けられる遠心分離器の内筒壁面に、穴径が流動材平均粒径より小さい多数の未燃分通過孔を設けたことを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a combustion apparatus comprising: a pulverized fuel burner disposed in a lower portion of a furnace; and a gas burner disposed above the pulverized fuel burner; A solid / gas separation device for separating solids contained in the combustible gasification gas from the gas, and supplying the solid separated by the solid / gas separation device to the pulverized fuel burner; The gas separated by the solid / gas separation device is supplied to the gas burner, and the gasification furnace is a circulating fluidized bed gasification furnace, and the inside of the centrifugal separator provided at the product gas outlet of the circulating fluidized bed gasification furnace The cylindrical wall surface is provided with a large number of unburned part passage holes whose hole diameter is smaller than the average particle diameter of the fluidized material .

このような粉体燃料焚きの燃焼装置によれば、ガス化炉で生成された可燃性のガス化ガスに含まれる固体をガス中から分離する固体/気体分離装置を上流側に設けて、固体/気体分離装置で分離した固体を粉体燃料バーナに供給するとともに、前記固体/気体分離装置で分離したガスをガスバーナに供給するように構成したので、既存の粉体燃料バーナ及びガスバーナを用い、粉体燃料バーナの燃料とする固体の燃焼性を向上させるとともに、還元作用によりNOx発生量を低減することができる。
しかも、ガスと粒子(珪砂等の流動材+未燃分)とを分離する循環流動層ガス化炉の遠心分離器では、粒子中で比重の軽い未燃分が多数の未燃分通過孔を通って積極的にガス側へ分離するようになるので、後流に燃焼装置が設置されている場合、燃焼装置へ供給する燃料流量(発熱量)を増加させることが可能となる。
According to such a pulverized fuel burning combustion device, a solid / gas separation device for separating solids contained in combustible gasification gas generated in a gasification furnace from the gas is provided on the upstream side, Since the solid separated by the gas separator is supplied to the powder fuel burner and the gas separated by the solid / gas separator is supplied to the gas burner, the existing powder fuel burner and gas burner are used, While improving the combustibility of the solid used as the fuel of the pulverized fuel burner, the amount of NOx generated can be reduced by the reducing action.
Moreover, in the circulating fluidized bed gasifier centrifuge that separates gas and particles (silica sand and other fluidized material + unburned matter), the unburned matter with a light specific gravity in the particles passes through many unburned component passage holes. Since the gas is actively separated to the gas side, it is possible to increase the flow rate of fuel (heat generation amount) supplied to the combustion device when the combustion device is installed downstream.

上述した本発明によれば、高温の可燃性ガス(ガス化炉で生成した固形燃料の高温ガス化ガス等)を空気と予混合し、追加空気投入ノズルと同様のレベルから炉内へ投入して微粉炭等の粉体燃料(固体燃料)と混合燃焼させるので、窒素酸化物及び未燃分の発生量を低減した微粉炭焚きボイラ等の粉体燃料焚きの燃焼装置を提供することができる。この場合の窒素酸化物は、粉体燃料の燃焼により生成される燃焼ガス量が可燃性ガスの混焼率に応じて減少するので、燃焼ガス量の減少に応じて窒素酸化物の低減が可能となる。
また、高温の可燃性ガスを粉体燃料バーナの2次空気中へ投入して予混合した予混合気を微粉炭と混合燃焼させると、粉体燃料バーナの2次空気を高温化して窒素酸化物の発生を低減できる微粉炭焚きボイラ等の粉体燃料焚きの燃焼装置となり、高温の可燃性ガスと空気との予混合気を炉内底部に投入して粉体燃料と混合燃焼させると、未燃分の発生を低減した微粉炭焚きボイラ等の粉体燃料焚きの燃焼装置となる。
また、粉体燃料焚きの燃焼装置においては、バイオマス等の再生可能エネルギを微粉炭等の粉体燃料と混焼させることができ、従って、二酸化炭素排出量の低減に向けた再生可能エネルギの有効利用が可能になる。
According to the present invention described above, a high-temperature combustible gas (such as a high-temperature gasification gas of a solid fuel produced in a gasification furnace) is premixed with air, and is introduced into the furnace from the same level as the additional air injection nozzle. Since it is mixed and burned with powdered fuel (solid fuel) such as pulverized coal, it is possible to provide a combustion device for pulverized coal burning such as a pulverized coal-fired boiler with reduced generation amount of nitrogen oxides and unburned components. . In this case, the amount of combustion gas generated by the combustion of the pulverized fuel decreases according to the co-firing ratio of the combustible gas, so that the nitrogen oxide can be reduced as the amount of combustion gas decreases. Become.
In addition, when premixed gas that has been premixed by injecting high-temperature combustible gas into the secondary air of the pulverized fuel burner is mixed and combusted with pulverized coal, the secondary air of the pulverized fuel burner is heated to a higher temperature and oxidized with nitrogen. When it becomes a combustion device for pulverized coal burning such as a pulverized coal burning boiler that can reduce the generation of substances, a premixed gas of high temperature combustible gas and air is introduced into the bottom of the furnace and mixed with pulverized fuel, It becomes a combustion apparatus for pulverized fuel burning such as a pulverized coal burning boiler with reduced generation of unburned matter.
In addition, in a combustion device using pulverized fuel, renewable energy such as biomass can be co-fired with pulverized coal and other pulverized fuel, and therefore, effective use of renewable energy to reduce carbon dioxide emissions. Is possible.

本発明に係る粉体燃料焚きの燃焼装置(微粉炭焚きボイラ)について、第1の実施形態を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a pulverized fuel burning combustion apparatus (pulverized coal burning boiler) according to the present invention. 本発明に係る粉体燃料焚きの燃焼装置(微粉炭焚きボイラ)について、第2の実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows 2nd Embodiment about the combustion apparatus (pulverized coal burning boiler) of the pulverized fuel burning which concerns on this invention. 本発明に係る粉体燃料焚きの燃焼装置(微粉炭焚きボイラ)について、第3の実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows 3rd Embodiment about the combustion apparatus (pulverized coal burning boiler) of the pulverized fuel burning which concerns on this invention. 燃焼装置の上流側に設けられてガス化ガスに含まれる固体をガス中から分離する固体/気体分離装置の設置例として、循環流動層ガス化炉への適用例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the example applied to a circulating fluidized bed gasification furnace as an example of installation of the solid / gas separation apparatus provided in the upstream of a combustion apparatus, and isolate | separating the solid contained in gasification gas from gas. 燃焼装置の上流側に設けられてガス化ガスに含まれる固体をガス中から分離する固体/気体分離装置の設置例として、気泡型流動床ガス化炉への適用例を図に示す構成図である。As an installation example of a solid / gas separation device that is provided upstream of a combustion device and separates solids contained in gasification gas from gas, an application example to a bubble type fluidized bed gasification furnace is shown in the figure. is there. 循環流動層ガス化炉の生成ガス出口に設けられた遠心分離器の構成例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structural example of the centrifuge provided in the product gas exit of a circulating fluidized bed gasification furnace. 図6に示した遠心分離器の横断面図である。It is a cross-sectional view of the centrifuge shown in FIG.

以下、本発明に係る粉体燃料焚きの燃焼装置について、微粉炭焚きボイラに適用した一実施形態を図面に基づいて説明する。
<第1の実施形態>
図1に示す実施形態において、微粉炭焚きボイラ(粉体燃料焚きの燃焼装置)10は、火炉11の炉内低部にバーナ部12が設けられている。このバーナ部12には、粉体燃料の微粉炭を投入して燃焼させる複数の石炭バーナ(粉体燃料バーナ)13が配設されており、微粉炭及び2次空気が供給される。
また、火炉11の石炭バーナ13より上部には、追加空気投入ノズル(AAノズル)14を配設した追加空気投入部(AA部)15が設けられている。ここで投入される空気量は、火炉11内で微粉炭が燃焼するのに必要な空気量の30%程度となる。すなわち、微粉炭焚きボイラ10は、バーナ部12からAA部15までの間が還元領域となり、AAノズル14から燃焼用空気を多段投入することで炉内脱硝を行うように構成されている。
なお、図中の符号16は、高温の燃焼ガスとの熱交換により蒸気を生成するよう複数配列された熱交換器群、17は燃焼ガスの脱硝を行う脱硝装置である。
Hereinafter, an embodiment of a pulverized coal burning boiler according to an embodiment of the present invention applied to a pulverized coal burning boiler will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
In the embodiment shown in FIG. 1, a pulverized coal fired boiler (powder fuel fired combustion apparatus) 10 is provided with a burner portion 12 in a lower part of the furnace 11. The burner unit 12 is provided with a plurality of coal burners (powder fuel burners) 13 that are charged with pulverized coal as pulverized fuel and burned, and are supplied with pulverized coal and secondary air.
Further, an additional air input part (AA part) 15 provided with an additional air input nozzle (AA nozzle) 14 is provided above the coal burner 13 of the furnace 11. The amount of air introduced here is about 30% of the amount of air necessary for the pulverized coal to burn in the furnace 11. That is, the pulverized coal burning boiler 10 is configured to perform denitration in the furnace by introducing combustion air from the AA nozzle 14 in multiple stages from the burner section 12 to the AA section 15.
Reference numeral 16 in the figure denotes a heat exchanger group arranged in a plurality so as to generate steam by heat exchange with a high-temperature combustion gas, and 17 denotes a denitration apparatus that performs denitration of the combustion gas.

このように構成された微粉炭焚きボイラ10において、AAノズル14と同等の高さレベルには、すなわちAA部15の領域には、高温の可燃性ガスと空気との予混合気を燃焼させる予混合方式バーナ(以下、「予混合バーナ」と呼ぶ)20が設置されている。この場合の予混合気は、可燃性ガスの組成と温度との関係から、予混合率が可燃範囲外となるように設定して自然発火を防止する。   In the pulverized coal-fired boiler 10 configured in this way, a pre-combustion gas of high-temperature combustible gas and air is preliminarily burned at a height level equivalent to that of the AA nozzle 14, that is, in the area of the AA portion 15. A mixing type burner (hereinafter referred to as “premixed burner”) 20 is installed. In this case, the premixed gas is set so that the premixing ratio is out of the flammable range from the relationship between the composition of the combustible gas and the temperature to prevent spontaneous ignition.

この予混合バーナ20は、たとえば石炭、バイオマス、廃棄物及びタイヤ等の固形燃料をガス化した可燃性の生成ガス(ガス化ガス)を空気と予混合し、火炉11内の最上段レベルとなるAA部15から投入して燃焼させるものである。図示の構成例では、固形燃料の供給を受けるガス化炉30が隣接しており、このガス化炉30でガス化された高温の生成ガスが可燃性ガスとして用いられている。従って、予混合バーナ20は、隣接するガス化炉30から高温の可燃性ガスを容易に確保することができる。
なお、図中の符号31はガス化ガスから固形燃料の未燃分(チャー)を分離除去する遠心分離器(ホッパ)、32はガス化炉30へ供給する空気を高温のガス化ガスで加熱するため必要に応じて設けられる熱交換器である。
The premix burner 20 premixes a combustible product gas (gasification gas) obtained by gasifying solid fuel such as coal, biomass, waste, and tires with air to reach the uppermost level in the furnace 11. It is injected from the AA section 15 and burned. In the illustrated configuration example, a gasification furnace 30 that receives supply of solid fuel is adjacent, and a high-temperature generated gas gasified in the gasification furnace 30 is used as a combustible gas. Therefore, the premix burner 20 can easily secure a high-temperature combustible gas from the adjacent gasification furnace 30.
Reference numeral 31 in the figure denotes a centrifuge (hopper) that separates and removes unburned solid fuel (char) from the gasification gas, and 32 heats the air supplied to the gasification furnace 30 with a high-temperature gasification gas. Therefore, it is a heat exchanger provided as necessary.

また、上述した微粉炭焚きボイラ10の下流側には、蒸気生成及び脱硝後の燃焼ガスを処理するため、たとえば集塵装置40や脱硫装置50等の設備が設けられている。こうして集塵及び脱硫等の各種処理が施された燃焼ガスは、最終的には排ガスとして煙突60から大気へ排出される。   Further, on the downstream side of the above-described pulverized coal fired boiler 10, for example, facilities such as a dust collector 40 and a desulfurizer 50 are provided in order to process the combustion gas after steam generation and denitration. The combustion gas thus subjected to various treatments such as dust collection and desulfurization is finally discharged from the chimney 60 to the atmosphere as exhaust gas.

上述した構成の微粉炭焚きボイラ10は、AA部15のレベルより低い還元領域ではなく、追加空気投入と同等の高さレベルより予混合した可燃性ガスを投入しているので、主バーナである石炭バーナ13からAA部15までのガス量、すなわち微粉炭燃焼により生成される燃焼ガス量が混焼率(微粉炭及び可燃性ガスの投入割合)に応じて変化し、燃焼ガス量の減少に応じて窒素酸化物の低減が可能となる。換言すれば、予混合バーナ20から高温(たとえば300〜800℃程度)の可燃性ガスを空気と予混合した状態で投入するので、可燃性ガスの投入量(燃焼による発熱量)分だけ石炭バーナ13から投入する微粉炭量(燃焼による発熱量)を低減することができる。このため、火炉11内の還元領域では、微粉炭の燃焼ガス減少により火炎の滞留時間が長くなるので、微粉炭の燃焼により発生する窒素酸化物が低減することとなる。
また、予混合方式の予混合バーナ20を採用したので、可燃性ガスを良好な状態で燃焼させることにより、短時間で完全燃焼させて未燃分を低減することができる。さらに、予混合バーナ20から高温の可燃性ガスを投入するので、高温の燃焼温度を維持して未燃分を低減することもできる。
The pulverized coal-fired boiler 10 having the above-described configuration is a main burner because the combustible gas pre-mixed from a height level equivalent to the additional air input is input instead of the reduction region lower than the level of the AA unit 15. The amount of gas from the coal burner 13 to the AA section 15, that is, the amount of combustion gas generated by pulverized coal combustion changes according to the mixed firing rate (the ratio of pulverized coal and combustible gas input), and according to the decrease in the amount of combustion gas Therefore, nitrogen oxides can be reduced. In other words, since a high temperature (for example, about 300 to 800 ° C.) combustible gas is supplied from the premix burner 20 in a premixed state with air, the coal burner is equivalent to the amount of combustible gas input (the amount of heat generated by combustion). The amount of pulverized coal input from 13 (the amount of heat generated by combustion) can be reduced. For this reason, in the reduction | restoration area | region in the furnace 11, since the residence time of a flame becomes long by the combustion gas reduction | decrease of pulverized coal, the nitrogen oxide generated by combustion of pulverized coal will reduce.
In addition, since the premixing type premixing burner 20 is employed, it is possible to burn the combustible gas in a good state and complete combustion in a short time to reduce the unburned content. Furthermore, since the high temperature combustible gas is supplied from the premix burner 20, the high combustion temperature can be maintained and the unburned content can be reduced.

<第2の実施形態>
次に、本発明に係る粉体燃料焚きの燃焼装置について、微粉炭焚きボイラに適用した第2の実施形態を図2に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、ガス化炉30から供給される高温の生成ガスを可燃性ガスとして用い、この可燃性ガスを石炭バーナ13の2次空気中へ混合して投入する。このため、可燃性ガスは2次空気と予混合されて予混合気となり、この予混合気が微粉炭とともに石炭バーナ13から火炉11内へ投入される。すなわち、本実施形態の微粉炭焚きボイラ(粉体燃料焚きの燃焼装置)10Aは、石炭バーナ13の2次空気中へ高温の可燃性ガス投入して微粉炭と混合燃焼させるものであるから、高温の可燃性燃料は、2次空気と予混合された状態で火炉11内へ投入されることとなる。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the pulverized coal-fired combustion apparatus according to the present invention applied to a pulverized coal-fired boiler will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted.
In this embodiment, the high-temperature product gas supplied from the gasification furnace 30 is used as a combustible gas, and this combustible gas is mixed and introduced into the secondary air of the coal burner 13. Therefore, the combustible gas is premixed with the secondary air to become a premixed gas, and this premixed gas is introduced into the furnace 11 from the coal burner 13 together with the pulverized coal. That is, since the pulverized coal-fired boiler (combustion device for pulverized fuel) 10A of the present embodiment is a mixture of high-temperature combustible gas into the secondary air of the coal burner 13 and mixed and combusted with pulverized coal, The high temperature combustible fuel is put into the furnace 11 in a state premixed with the secondary air.

このような構成の微粉炭焚きボイラ10Aとしても、予混合方式で石炭バーナ13の2次空気中へ高温の可燃性ガスを投入し、可燃性ガスの予混合気と微粉炭とを混合燃焼させるので、石炭バーナ13の2次空気が高温化することにより、火炉11内の燃焼で発生する窒素酸化物や未燃分を低減することができる。   Also in the pulverized coal fired boiler 10A having such a configuration, a high temperature combustible gas is introduced into the secondary air of the coal burner 13 by a premixing method, and the premixed gas of flammable gas and pulverized coal are mixed and burned. Therefore, when the secondary air of the coal burner 13 is heated, nitrogen oxides and unburned components generated by combustion in the furnace 11 can be reduced.

<第3の実施形態>
次に、本発明に係る粉体燃料焚きの燃焼装置について、微粉炭焚きボイラに適用した第3の実施形態を図3に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、高温の生成ガスと空気とを予混合した混合気が火炉11の底部に投入されている。すなわち、本実施形態の微粉炭焚きボイラ(粉体燃料焚きの燃焼装置)10Bは、ガス化炉30から供給される高温の可燃性ガスを空気と予混合し、この予混合気を石炭バーナ13より下方に設置した予混合方式バーナ(予混合バーナ)20Aから炉内底部に投入して微粉炭と混合燃焼させるものである。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment in which the pulverized coal burning combustion apparatus according to the present invention is applied to a pulverized coal burning boiler will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted.
In this embodiment, an air-fuel mixture obtained by premixing high-temperature product gas and air is introduced into the bottom of the furnace 11. That is, the pulverized coal burning boiler (powder fuel burning combustion apparatus) 10B of this embodiment premixes the high-temperature combustible gas supplied from the gasification furnace 30 with air, and uses this premixed gas for the coal burner 13. A premixing burner (premixing burner) 20A installed at a lower position is introduced into the bottom of the furnace and mixed and combusted with pulverized coal.

このような構成の微粉炭焚きボイラ10Bは、高温の可燃性ガスと空気との予混合気を予混合バーナ20Aから火炉11内の石炭バーナ13より下方に投入して微粉炭と混合燃焼させるので、予混合した高温燃料の投入により未燃分を低減することができる。   In the pulverized coal-fired boiler 10B having such a configuration, a premixed gas of high-temperature combustible gas and air is introduced below the coal burner 13 in the furnace 11 from the premixed burner 20A and mixed and burned with the pulverized coal. The unburned fuel can be reduced by introducing the premixed high-temperature fuel.

ところで、上述した各実施形態の微粉炭焚きボイラ10,10A、10Bにおいては、近くに設置されたガス化炉30から供給される高温の生成ガスを可燃性ガスとして使用している。この結果、ガス化炉30で生成された高温のガス化ガスの温度を維持し、あるいは必要なガス温度に調整して、高温の可燃性ガスを容易に導入することができる。
この場合の生成ガスとしては、石炭、バイオマス、廃棄物及びタイヤ等の固形燃料をガス化炉30でガス化したものを使用できる。
By the way, in the pulverized coal burning boilers 10, 10A, and 10B of the above-described embodiments, the high-temperature generated gas supplied from the gasification furnace 30 installed nearby is used as the combustible gas. As a result, the high temperature combustible gas can be easily introduced by maintaining the temperature of the high temperature gasification gas generated in the gasification furnace 30 or adjusting the temperature to a necessary gas temperature.
As the generated gas in this case, a gas obtained by gasifying solid fuel such as coal, biomass, waste, and tire in the gasification furnace 30 can be used.

このように、上述した本発明によれば、高温の可燃性ガスを空気と予混合し、この予混合気をAAノズル14と同様のレベルから火炉11内へ投入して微粉炭と混合燃焼させるので、火炉11内の微粉炭燃焼ガス量が減少し、微粉炭焚きボイラの火炉11内で発生する窒素酸化物及び未燃分の量も減少する。
また、高温の可燃性ガスを石炭バーナ13の2次空気中へ投入し、可燃性ガスの予混合気と微粉炭とを混合燃焼させると、石炭バーナ13の2次空気が高温化して窒素酸化物の発生を低減できる。
また、高温の可燃性ガスと空気との予混合気を炉内底部に投入し、可燃性ガスの予混合気と微粉炭とを混合燃焼させると、未燃分の発生を低減することができる。
従って、上述した微粉炭炊きボイラ10,10A,10Bにおいては、微粉炭をバイオマス等の再生可能エネルギと混焼させることにより、二酸化炭素排出量の低減に向けた再生可能エネルギの有効利用が可能になる。
Thus, according to the present invention described above, high temperature combustible gas is premixed with air, and this premixed gas is introduced into the furnace 11 from the same level as the AA nozzle 14 to be mixed and burned with pulverized coal. Therefore, the amount of pulverized coal combustion gas in the furnace 11 is reduced, and the amount of nitrogen oxides and unburned matter generated in the furnace 11 of the pulverized coal burning boiler is also reduced.
Moreover, when high temperature combustible gas is thrown into the secondary air of the coal burner 13 and the premixed gas of flammable gas and pulverized coal are mixed and combusted, the secondary air of the coal burner 13 is heated to nitrogen oxidation. Generation of objects can be reduced.
In addition, when a premixed gas of high temperature combustible gas and air is introduced into the bottom of the furnace and the premixed gas of flammable gas and pulverized coal are mixed and burned, the generation of unburned matter can be reduced. .
Therefore, in the above-described pulverized coal-fired boilers 10, 10A, 10B, the pulverized coal is co-fired with renewable energy such as biomass, thereby enabling effective use of renewable energy for reducing carbon dioxide emissions. .

<第4の実施形態>
次に、本発明に係る粉体燃料焚きの燃焼装置について、第4の実施形態を図4に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図4に示す構成例は、ガス化炉30を循環流動層(CFB;Circulate Fluidized Bed)ガス化炉としたものであり、燃焼装置である微粉炭焚きボイラ10の上流側には、ガス化炉30から供給されるガス化ガス(生成ガスのガス化燃料)に含まれる固体をガス中から分離するための固体/気体分離装置40が設けられている。
固体/気体分離装置40は、ガス化炉(循環流動層ガス化炉)30から微粉炭焚きボイラ10へガス化ガスを供給する生成ガス配管33に接続して設置された遠心分離器やフィルタであり、ガス化ガスをガス成分と固体(微小粒子)とに分離する機能を有している。
<Fourth Embodiment>
Next, a pulverized fuel burning combustion apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted.
In the configuration example shown in FIG. 4, the gasification furnace 30 is a circulating fluidized bed (CFB) gasification furnace, and the gasification furnace is disposed upstream of the pulverized coal burning boiler 10 as a combustion apparatus. A solid / gas separation device 40 is provided for separating solids contained in the gasification gas (gasification fuel of the generated gas) supplied from 30 from the gas.
The solid / gas separation device 40 is a centrifuge or filter installed in connection with a generated gas pipe 33 that supplies gasified gas from the gasifier (circulating fluidized bed gasifier) 30 to the pulverized coal-fired boiler 10. Yes, it has the function of separating the gasification gas into gas components and solids (fine particles).

ガス化炉30が循環流動層ガス化炉の場合、珪砂等の流動材が使用されているので、この流動材を生成ガス出口に設けられた遠心分離器31で分離・除去したガス化ガスを微粉炭焚きバーナ10へ供給している。
しかし、遠心分離器31では完全に微小粒子を除去することはできず、遠心分離器31を通過したガス化ガス中には、流動材に加えて未燃分等の微小粒子が混入している。このため、本実施形態では、ガス化炉30で生成したガス化ガスを遠心分離器31の後流に設置された微粉炭焚きバーナ10へ供給する前に、固体/気体分離装置40を通してガス成分と微小粒子とに分離する。
When the gasification furnace 30 is a circulating fluidized bed gasification furnace, since a fluidized material such as silica sand is used, the gasified gas separated and removed by the centrifugal separator 31 provided at the product gas outlet is removed from the fluidized material. The pulverized coal burning burner 10 is supplied.
However, the centrifuge 31 cannot completely remove the fine particles, and the gasified gas that has passed through the centrifuge 31 contains fine particles such as unburned matter in addition to the fluidized material. . For this reason, in this embodiment, before supplying the gasification gas produced | generated in the gasification furnace 30 to the pulverized-coal-burning burner 10 installed in the downstream of the centrifuge 31, it is a gas component through the solid / gas separation apparatus 40. And fine particles.

こうして分離されたガス成分は、すなわち微小粒子を除去されたガス化ガスのガス成分は、可燃性ガスとして微粉炭焚きボイラ10の予混合方式バーナ20に供給される。
一方、固体/気体分離装置40で分離した微小粒子は、予混合方式バーナ20より低い位置(下段)にある微粉炭焚きボイラ10の石炭バーナ13に供給される。
このようにすれば、ガスに比べて燃焼性が低い固体(固体燃料)、すなわち未燃分等の微小粒子は、石炭バーナ13において主燃料の微粉炭とともに燃焼させるので、炉内滞留時間を増加させるとともに、ガスによる急速な酸素の消費を防ぐことにより、固体燃料の燃焼性を向上させることができる。さらに、ガス中の炭化水素により、固体燃料の燃焼により発生したNOxの還元作用を促進することもできる。
The gas component thus separated, that is, the gas component of the gasification gas from which fine particles have been removed, is supplied to the premixing burner 20 of the pulverized coal burning boiler 10 as a combustible gas.
On the other hand, the fine particles separated by the solid / gas separation device 40 are supplied to the coal burner 13 of the pulverized coal burning boiler 10 located at a lower position (lower stage) than the premixing burner 20.
In this way, solids (solid fuel) that are less combustible than gas, that is, fine particles such as unburned matter, are burned together with pulverized coal as the main fuel in the coal burner 13, thus increasing the residence time in the furnace. In addition, it is possible to improve the combustibility of the solid fuel by preventing the rapid consumption of oxygen by the gas. Furthermore, the reducing action of NOx generated by the combustion of the solid fuel can be promoted by the hydrocarbon in the gas.

また、上述した固体/気体分離装置40は、たとえば図5に示すガス化炉30′のように、気泡型流動床(BFB;Bubbling Fluidized Bed)ガス化炉で生成した可燃性ガスから微小粒子を分離させ、微粉炭焚きボイラ10の予混合方式バーナ20及び石炭バーナ13へ供給するようにしてもよい。   Further, the solid / gas separator 40 described above, for example, a fine particle from a combustible gas generated in a bubble fluidized bed (BFB) gasification furnace like a gasification furnace 30 ′ shown in FIG. They may be separated and supplied to the premixing burner 20 and the coal burner 13 of the pulverized coal burning boiler 10.

このように、上述した固体/気体分離装置40の設置は、石炭等の固体燃料を使用している既存の燃焼装置へガス化炉30,30′を追設してガス化ガスを供給する場合、既存の燃焼装置が備えている固体燃料用バーナ及びガスバーナの流用を可能にする。
すなわち、たとえば微粉炭焚きボイラ10のように、炉内低部に配設された石炭バーナ13と、石炭バーナ13より上部に配設された予混合バーナ20等のガスバーナとを備えている燃焼装置が、ガス化炉30で生成された可燃性のガス化ガスに含まれる固体をガス中から分離するため、上流側に固体/気体分離装置40を設けた構成とすれば、固体/気体分離装置40で分離した固体の微小粒子を石炭バーナ13に供給するとともに、固体/気体分離装置40で分離した生成ガスを予混合バーナ20に供給することができる。
Thus, the installation of the solid / gas separation device 40 described above is a case where the gasification furnaces 30 and 30 'are additionally installed in the existing combustion device using solid fuel such as coal to supply the gasification gas. This makes it possible to use the burner for solid fuel and the gas burner provided in the existing combustion apparatus.
That is, for example, like a pulverized coal-fired boiler 10, a combustion apparatus provided with a coal burner 13 disposed in the lower part of the furnace and a gas burner such as a premixing burner 20 disposed above the coal burner 13. However, if the solid / gas separation device 40 is provided on the upstream side in order to separate the solid contained in the combustible gasification gas generated in the gasification furnace 30 from the gas, the solid / gas separation device The solid fine particles separated at 40 can be supplied to the coal burner 13, and the product gas separated by the solid / gas separation device 40 can be supplied to the premix burner 20.

また、上述した固体/気体分離装置40を設ける構成は、石炭バーナ13から微粉炭等の固体主燃料を投入しない燃焼装置においても有効である。すなわち、ガス成分を投入して燃焼させるガスバーナ及び微小粒子を投入して燃焼させる固体燃料用バーナよりなる2種類のバーナを備え、固体燃料用バーナがガスバーナより下段に配置されている燃焼装置にも適用可能である。この場合、固体/気体分離装置40を燃焼装置の蒸留側に設けて生成ガス及び微小粒子に分離するので、燃焼装置においては微小粒子を含むガス成分に対応した専用バーナを採用する必要はなく、既存のガスバーナ及び固体燃料用バーナを使用することができる。
従って、ガス化炉30との間に固体/気体分離装置40を備えた燃焼装置は、石炭バーナ13から微粉炭等の固体主燃料を投入しない場合であっても、既存の粉体燃料バーナ及びガスバーナを用い、粉体燃料バーナの燃料とする固体の燃焼性を向上させるとともに、還元作用によりNOx発生量を低減することができる。
Further, the above-described configuration in which the solid / gas separation device 40 is provided is also effective in a combustion device in which solid main fuel such as pulverized coal is not supplied from the coal burner 13. That is, a combustion apparatus that includes two types of burners including a gas burner that inputs and burns gas components and a solid fuel burner that inputs and burns fine particles, and the solid fuel burner is disposed below the gas burner. Applicable. In this case, since the solid / gas separation device 40 is provided on the distillation side of the combustion device to separate the product gas and the fine particles, it is not necessary to employ a dedicated burner corresponding to the gas component containing the fine particles in the combustion device, Existing gas burners and solid fuel burners can be used.
Accordingly, the combustion apparatus provided with the solid / gas separation device 40 between the gasification furnace 30 and the existing pulverized fuel burner and the solid fuel such as pulverized coal from the coal burner 13 can be used. A gas burner can be used to improve the combustibility of the solid used as the fuel for the powder fuel burner and reduce the amount of NOx generated by the reducing action.

ところで、上述した固体/気体分離装置40を備えた粉体燃料焚きの燃焼装置10においては、ガス化炉10が循環流動層ガス化炉である場合、たとえば図6及び図7に示すように、ガス化炉10の生成ガス出口に設けられる遠心分離器31の内筒壁面34aに多数の未燃分通過孔35を設けることが望ましい。
すなわち、遠心分離器31は、外筒36の内部に内筒34が配設された上下方向の同芯二重管構造とされ、外筒36の側壁には、ガス化炉30の生成ガス出口に連通するガス導入管37が接続されている。内筒壁面34aの未燃分通過孔35は、たとえば流動材として使用する珪砂(循環砂)の平均粒径以下となる径で、少なくとも内筒34の一部の壁面に穿設した多数の貫通孔である。
By the way, in the pulverized fuel-fired combustion apparatus 10 provided with the solid / gas separation apparatus 40 described above, when the gasification furnace 10 is a circulating fluidized bed gasification furnace, for example, as shown in FIGS. It is desirable to provide a large number of unburned part passage holes 35 on the inner cylindrical wall surface 34a of the centrifugal separator 31 provided at the product gas outlet of the gasification furnace 10.
That is, the centrifuge 31 has a vertical concentric double tube structure in which an inner cylinder 34 is disposed inside an outer cylinder 36, and a product gas outlet of the gasification furnace 30 is provided on the side wall of the outer cylinder 36. A gas introduction pipe 37 communicating with the gas is connected. The unburned part passage hole 35 of the inner cylinder wall surface 34a has a diameter that is, for example, equal to or less than the average particle diameter of silica sand (circulated sand) used as a fluidized material, and has a large number of through holes drilled in at least a part of the wall surface of the inner cylinder 34. It is a hole.

ガス導入管37から外筒36の内部へ流入した生成ガスは、流動材の珪砂や未燃分等の微小粒子を含んでおり、外筒36の内部で内筒34の外周を旋回するように流れる。このとき、生成ガスの旋回流に存在する比重の大きい微小粒子は、遠心力の影響を受けることにより、図中に矢印Paで示すように、外筒36の内壁に衝突するなどして下方へ落下する。この場合、生成ガスの旋回流から落下して分離される微小粒子は、主に未燃分より比重や粒径の大きい珪砂等の流動材であるから、この流動材は、微小粒子出口38から流出した後、ガス化炉30へ流入して再利用される。   The generated gas that has flowed into the outer cylinder 36 from the gas introduction pipe 37 contains fine particles such as silica sand and unburned material as a fluid material, and swirls around the outer periphery of the inner cylinder 34 inside the outer cylinder 36. Flowing. At this time, the microparticles having a large specific gravity present in the swirling flow of the product gas are affected by the centrifugal force and, as indicated by an arrow Pa in the figure, collide with the inner wall of the outer cylinder 36 and move downward. Fall. In this case, the fine particles that fall and separate from the swirling flow of the product gas are mainly fluid materials such as silica sand having a specific gravity and a particle size larger than that of the unburned matter. After flowing out, it flows into the gasifier 30 and is reused.

一方、生成ガスの旋回流に含まれる未燃分は、流動材と比較すると、比重及び粒径が小さい。このため、未燃分が内筒36の内部へ流入すると、図中に矢印Cで示す用に、生成ガスの流れとともに未燃分通過孔35を通り抜けて、内筒34の下端部に開口するガス出口39から流出する生成ガスとともに、内筒34の上部に接続された生成ガス配管33から固体/気体分離装置40へ供給される。
ちなみに、未燃分は、比重が1g/cm以下と珪砂の比重(2.7g/cm程度)より小さく、粒径も50μm以下と珪砂の粒径(100〜200μm程度)より小さい微小粒子であるから、内筒表面34aの未燃分通過孔35を容易に通り抜けて生成ガスの気流中へ混合される。
On the other hand, the unburned matter contained in the swirling flow of the product gas has a smaller specific gravity and particle size than the fluidized material. For this reason, when the unburned portion flows into the inner cylinder 36, it passes through the unburned portion passage hole 35 together with the flow of the generated gas and opens at the lower end portion of the inner tube 34 as indicated by an arrow C in the drawing. Together with the product gas flowing out from the gas outlet 39, it is supplied to the solid / gas separation device 40 from the product gas pipe 33 connected to the upper part of the inner cylinder 34.
Incidentally, the unburned matter is a fine particle having a specific gravity of 1 g / cm 3 or less, smaller than that of silica sand (about 2.7 g / cm 3 ), and a particle size of 50 μm or less and smaller than that of silica sand (about 100 to 200 μm). Therefore, it easily passes through the unburned part passage hole 35 of the inner cylinder surface 34a and is mixed into the air flow of the product gas.

このように、生成ガスと粒子(珪砂等の流動材+未燃分)を分離する遠心分離器31において、後流に微粉炭焚きボイラ10のような燃焼装置が設置されている装置構成では、粒子中の比重が軽い未燃分を積極的に可燃性の生成ガス側へ分離する構造とすることで、すなわち、粒子中で比重の軽い未燃分が多数の未燃分通過孔35を通って積極的に生成ガスの流れとともに流動材から分離されることになるので、燃焼装置へ供給される燃料流量(発熱量)は、未燃分の文だけ増加させることができる。   Thus, in the centrifugal separator 31 that separates the generated gas and particles (fluid material such as silica sand + unburned matter), in the apparatus configuration in which the combustion apparatus such as the pulverized coal burning boiler 10 is installed in the downstream, The structure is such that the unburned matter having a low specific gravity in the particles is actively separated to the combustible product gas side, that is, the unburned matter having a low specific gravity in the particles passes through a large number of unburned portion passage holes 35. Therefore, the fuel flow rate (heat generation amount) supplied to the combustion device can be increased by the amount of unburned fuel.

ところで、上述した各実施形態では、高温の可燃性ガスを隣接するガス化炉30から導入しているが、高温の可燃性ガス供給源はこれに限定されることはない。
さらに、固体/気体分離装置40の下流に設置される燃焼装置については、上述した微粉炭焚きボイラ10に限定されることはなく、図2及び図3に示す微粉炭焚きボイラ10A,10Bに適用してもよい。すなわち、固体/気体分離装置40で分離したガス成分を微粉炭焚きボイラ10A,10Bの生成ガスとして使用し、微小粒子を微粉炭とともに石炭バーナ13へ供給すればよい。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、たとえば上述した各実施形態の構成を組み合わせるなど、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
By the way, in each embodiment mentioned above, although high temperature combustible gas is introduce | transduced from the adjacent gasification furnace 30, a high temperature combustible gas supply source is not limited to this.
Further, the combustion device installed downstream of the solid / gas separation device 40 is not limited to the pulverized coal burning boiler 10 described above, and is applied to the pulverized coal burning boilers 10A and 10B shown in FIGS. May be. That is, the gas component separated by the solid / gas separation device 40 may be used as a generated gas of the pulverized coal-fired boilers 10A and 10B, and the fine particles may be supplied to the coal burner 13 together with the pulverized coal.
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, For example, it can change suitably in the range which does not deviate from the summary, such as combining the structure of each embodiment mentioned above.

10,10A,10B 微粉炭焚きボイラ
11 火炉
12 バーナ部
13 石炭バーナ(粉体燃料バーナ)
14 追加空気投入ノズル(AAノズル)
15 追加空気投入部(AA部)
20,20A 予混合方式バーナ(予混合バーナ)
30,30′ ガス化炉
31 遠心分離器
33 生成ガス配管
34 内筒
34a 内筒壁面
35 未燃分通過孔
36 外筒
40 固体/気体分離装置
10, 10A, 10B Pulverized coal burning boiler 11 Furnace 12 Burner section 13 Coal burner (powder fuel burner)
14 Additional air injection nozzle (AA nozzle)
15 Additional air input part (AA part)
20, 20A premixing burner (premixing burner)
30, 30 'Gasifier 31 Centrifugal separator 33 Generated gas pipe 34 Inner cylinder 34a Inner cylinder wall surface 35 Unburned part passage hole 36 Outer cylinder 40 Solid / gas separation device

Claims (5)

炉内低部に配設された粉体燃料バーナと、前記粉体燃料バーナより上部に配設された追加空気投入ノズルとを備え、前記追加空気投入ノズルから燃焼用空気を多段投入して炉内脱硝を行う粉炭燃料焚きの燃焼装置において、
前記追加空気投入ノズルと同等の高さレベルに、ガス化炉で生成された高温且つ可燃性のガス化ガスと空気との予混合気を燃焼させる予混合方式バーナが設置されるとともに、
上流側に設けられて前記ガス化ガスに含まれる固体をガス中から分離する固体/気体分離装置を備え、該固体/気体分離装置で分離した固体を前記粉体燃料バーナに供給するとともに、前記固体/気体分離装置で分離したガスを前記可燃性ガスとして用いることを特徴とする粉体燃料焚きの燃焼装置。
A pulverized fuel burner disposed in a lower portion of the furnace, and an additional air charging nozzle disposed above the pulverized fuel burner, and the combustion air is input in multiple stages from the additional air charging nozzle. In a combustion apparatus using a pulverized coal fuel that performs internal denitration,
The additional air injection nozzle the same height level, Rutotomoni is installed premixing type burner for burning premixed gas of high temperature and flammable gasification gas and air generated in the gasification furnace,
A solid / gas separation device provided on the upstream side for separating the solid contained in the gasification gas from the gas, and supplying the solid separated by the solid / gas separation device to the pulverized fuel burner; solid / gas separation combustion device of the powder fuel-burning, characterized in that there use the separated gas as the combustible gas in the apparatus.
炉内低部に配設された粉体燃料バーナと、前記粉体燃料バーナより上部に配設された追加空気投入ノズルとを備え、前記追加空気投入ノズルから燃焼用空気を多段投入して炉内脱硝を行う粉体燃料焚きの燃焼装置において、
前記粉体燃料バーナの2次空気中に、ガス化炉で生成された高温且つ可燃性のガス化ガスを投入して予混合した予混合気を粉体燃料と混合燃焼させるとともに、
上流側に設けられて前記ガス化ガスに含まれる固体をガス中から分離する固体/気体分離装置を備え、該固体/気体分離装置で分離した固体を前記粉体燃料バーナに供給するとともに、前記固体/気体分離装置で分離したガスを前記可燃性ガスとして用いることを特徴とする粉体燃料焚きの燃焼装置。
A pulverized fuel burner disposed in a lower portion of the furnace, and an additional air charging nozzle disposed above the pulverized fuel burner, and the combustion air is input in multiple stages from the additional air charging nozzle. In a powder fuel-fired combustion device that performs internal denitration,
In the secondary air of the pulverized fuel burner, the high-temperature and combustible gasified gas generated in the gasification furnace is charged and premixed and mixed with the pulverized fuel, and premixed ,
A solid / gas separation device provided on the upstream side for separating the solid contained in the gasification gas from the gas, and supplying the solid separated by the solid / gas separation device to the pulverized fuel burner; A powder fuel-fired combustion apparatus using a gas separated by a solid / gas separation apparatus as the combustible gas .
炉内低部に配設された粉体燃料バーナと、前記粉体燃料バーナより上部に配設された追加空気投入ノズルとを備え、前記追加空気投入ノズルから燃焼用空気を多段投入して炉内脱硝を行う粉体燃料焚きの燃焼装置において、
ガス化炉で生成された高温且つ可燃性のガス化ガスと空気との予混合気を炉内底部に投入して粉体燃料と混合燃焼させるとともに、
上流側に設けられて前記ガス化ガスに含まれる固体をガス中から分離する固体/気体分離装置を備え、該固体/気体分離装置で分離した固体を前記粉体燃料バーナに供給するとともに、前記固体/気体分離装置で分離したガスを前記可燃性ガスとして用いることを特徴とする粉体燃料焚きの燃焼装置。
A pulverized fuel burner disposed in a lower portion of the furnace, and an additional air charging nozzle disposed above the pulverized fuel burner, and the combustion air is input in multiple stages from the additional air charging nozzle. In a powder fuel-fired combustion device that performs internal denitration,
A premixed gas of high-temperature and combustible gasification gas and air generated in the gasification furnace is introduced into the bottom of the furnace and mixed and burned with the pulverized fuel .
A solid / gas separation device provided on the upstream side for separating the solid contained in the gasification gas from the gas, and supplying the solid separated by the solid / gas separation device to the pulverized fuel burner; A powder fuel-fired combustion apparatus using a gas separated by a solid / gas separation apparatus as the combustible gas .
前記ガス化炉が循環流動層ガス化炉とされ、該循環流動層ガス化炉の生成ガス出口に設けられる遠心分離器の内筒壁面に、穴径が流動材平均粒径より小さい多数の未燃分通過孔を設けたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の粉体燃料焚きの燃焼装置。  The gasification furnace is a circulating fluidized bed gasification furnace, and on the inner cylinder wall surface of the centrifuge provided at the product gas outlet of the circulating fluidized bed gasification furnace, The combustion apparatus for burning pulverized fuel according to any one of claims 1 to 3, wherein a fuel passage hole is provided. 炉内低部に配設された粉体燃料バーナと、前記粉体燃料バーナより上部に配設されたガスバーナとを備え、ガス化炉で生成された可燃性のガス化ガスに含まれる固体をガス中から分離する固体/気体分離装置を上流側に設けて、該固体/気体分離装置で分離した固体を前記粉体燃料バーナに供給するとともに、前記固体/気体分離装置で分離したガスを前記ガスバーナに供給し、
前記ガス化炉が循環流動層ガス化炉とされ、該循環流動層ガス化炉の生成ガス出口に設けられる遠心分離器の内筒壁面に、穴径が流動材平均粒径より小さい多数の未燃分通過孔を設けたことを特徴とする粉体燃料焚きの燃焼装置。
A pulverized fuel burner disposed in the lower part of the furnace, and a gas burner disposed above the pulverized fuel burner, the solid contained in the combustible gasification gas generated in the gasification furnace A solid / gas separation device for separating from the gas is provided upstream, and the solid separated by the solid / gas separation device is supplied to the pulverized fuel burner, and the gas separated by the solid / gas separation device is Supply to the gas burner ,
The gasification furnace is a circulating fluidized bed gasification furnace, and on the inner cylinder wall surface of the centrifuge provided at the product gas outlet of the circulating fluidized bed gasification furnace, A combustion apparatus for burning pulverized fuel, characterized in that a fuel passage hole is provided .
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