JP6284345B2 - boiler - Google Patents
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Description
本発明は、固体燃料と空気を混合して燃焼させることで蒸気を生成するボイラ、並びに、このボイラに使用される燃焼バーナに関するものである。 The present invention relates to a boiler that generates steam by mixing and burning solid fuel and air, and a combustion burner used in the boiler.
従来の石炭焚きボイラは、中空形状をなして鉛直方向に設置される火炉を有し、この火炉壁に複数の燃焼バーナが周方向に沿って配置されると共に、上下方向に複数段にわたって配置されている。この燃焼バーナは、石炭が粉砕された微粉炭(燃料)と1次空気(搬送用空気)との混合気が供給されると共に、高温の2次空気が供給され、この混合気と2次空気を火炉内に吹き込むことで火炎を形成し、この火炉内で燃焼可能としている。そして、この火炉は、上部に煙道が連結され、この煙道に排ガスの熱を回収するための過熱器、再熱器、節炭器などが設けられており、火炉での燃焼により発生した排ガスと水との間で熱交換が行われ、蒸気を生成することができる。 Conventional coal-fired boilers have a hollow furnace that is installed in a vertical direction, and a plurality of combustion burners are arranged on the furnace wall along the circumferential direction and arranged in multiple stages in the vertical direction. ing. The combustion burner is supplied with a mixture of pulverized coal (fuel) obtained by pulverizing coal and primary air (carrier air), and also supplied with high-temperature secondary air. The mixture and secondary air are supplied to the combustion burner. Is blown into the furnace to form a flame that can be burned in the furnace. This furnace has a flue connected to the top, and this flue is provided with a superheater, reheater, economizer, etc. for recovering the heat of exhaust gas, and it was generated by combustion in the furnace. Heat exchange is performed between the exhaust gas and water, and steam can be generated.
このような石炭焚きボイラでは、一般的に、炉内脱硝技術が採用されている。即ち、火炉壁に複数の燃焼バーナを設け、この燃焼バーナの上方に追加空気ノズルを設けている。従って、燃焼バーナは、微粉炭と搬送用空気とが混合した微粉燃料混合気を火炉に吹き込むと共に燃焼用空気を火炉に吹き込み、着火することで火炎を形成する。また、追加空気ノズルは、追加空気を火炉に吹き込み、燃焼制御を行う。このとき、火炉では、2次空気の供給量が微粉炭の供給量に対して理論空気量未満となるように設定されることで、内部が還元雰囲気に保持され、微粉炭の燃焼により発生したNOxが還元され、その後、追加空気が追加供給されることで微粉炭の酸化燃焼が完結され、微粉炭の燃焼によるNOxの発生量が低減される。 In such a coal fired boiler, in-furnace denitration technology is generally employed. That is, a plurality of combustion burners are provided on the furnace wall, and an additional air nozzle is provided above the combustion burner. Accordingly, the combustion burner forms a flame by blowing a pulverized fuel mixture in which pulverized coal and carrier air are mixed into the furnace and blowing combustion air into the furnace and igniting. The additional air nozzle blows additional air into the furnace to perform combustion control. At this time, in the furnace, the supply amount of the secondary air is set so as to be less than the theoretical air amount with respect to the supply amount of the pulverized coal, so that the inside is maintained in a reducing atmosphere and is generated by the combustion of the pulverized coal. NOx is reduced, and then additional air is additionally supplied to complete the oxidative combustion of the pulverized coal, thereby reducing the amount of NOx generated by the combustion of the pulverized coal.
ところで、このような火炉にて、燃焼雰囲気や還元雰囲気にある領域では、低酸素領域で、且つ、高温領域となることから、腐食成分である硫化水素(H2S)が発生しやすく、炉壁の内面に腐食が発生するおそれがある。そこで、このような問題を解決するものとして、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。 By the way, in such a furnace, in a region in a combustion atmosphere or a reducing atmosphere, since it is a low oxygen region and a high temperature region, hydrogen sulfide (H 2 S), which is a corrosive component, is easily generated. Corrosion may occur on the inner surface of the wall. Therefore, as a solution to such a problem, for example, there is one described in the following patent document.
下記特許文献1に記載された微粉炭焚きボイラの燃焼装置は、隣り合うバーナの間に燃焼用空気または燃焼ガスの一部を投入するノズルを設けたものである。下記特許文献2に記載されたボイラ構造は、バーナ毎に形成される火炎が接近または接触する火炉壁面の火炎影響部近傍に周辺より空気濃度の高い領域を形成する空気投入部を設けたものである。 The combustion apparatus of the pulverized coal burning boiler described in the following Patent Document 1 is provided with a nozzle for introducing a part of combustion air or combustion gas between adjacent burners. The boiler structure described in the following Patent Document 2 is provided with an air input part that forms a region having a higher air concentration than the surroundings in the vicinity of the flame affected part of the furnace wall where the flame formed for each burner approaches or contacts. is there.
ところが、上述した火炉にて、炉壁の内面に硫化水素により腐食が発生しやすい領域は、低酸素で高温となる領域である。そのため、特許文献1の微粉炭焚きボイラの燃焼装置のように、バーナからの火炎に対して燃焼用空気や燃焼ガスを投入しても、その上方に生成されるNOx還元領域での炉壁面の腐食を防止することは困難である。また、硫化水素により腐食が発生しやすい領域は、火炎が接近する所定広さの領域であり、特許文献2のボイラ構造のように、火炉壁面の火炎影響部近傍に空気投入部を設けても、所定広さの領域を腐食から防止することは困難である。 However, in the above-mentioned furnace, the region where corrosion is likely to occur due to hydrogen sulfide on the inner surface of the furnace wall is a region where the temperature is low with low oxygen. Therefore, as in the combustion apparatus of the pulverized coal-fired boiler of Patent Document 1, even if combustion air or combustion gas is input to the flame from the burner, the furnace wall surface in the NOx reduction region generated above it It is difficult to prevent corrosion. In addition, the region where corrosion is likely to occur due to hydrogen sulfide is a region of a predetermined area where the flame approaches, and even if an air input unit is provided in the vicinity of the flame affected part of the furnace wall surface as in the boiler structure of Patent Document 2. It is difficult to prevent a predetermined area from corrosion.
本発明は、上述した課題を解決するものであり、炉壁の腐食を防止することで耐久性の向上を図るボイラ及び燃焼バーナを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a boiler and a combustion burner that improve durability by preventing corrosion of a furnace wall.
上記の目的を達成するための本発明のボイラは、中空形状をなして鉛直方向に沿って設置される火炉と、固体燃料と燃焼用空気を混合した燃料ガスを前記火炉内に向けて吹き込むことで火炎旋回流を形成可能な燃焼バーナと、前記燃焼バーナより上方で追加空気を前記火炉内に向けて吹き込む追加空気ノズルと、前記燃焼バーナによる燃料ガスの吹き込み方向より炉壁側に保護ガスを吹き込む保護ガスノズルと、を有することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a boiler according to the present invention has a hollow furnace that is installed along a vertical direction, and a fuel gas mixed with solid fuel and combustion air is blown into the furnace. A combustion burner capable of forming a flame swirl flow, an additional air nozzle for blowing additional air into the furnace above the combustion burner, and a protective gas on the furnace wall side from the blowing direction of the fuel gas by the combustion burner And a protective gas nozzle to be blown.
従って、燃焼バーナが火炉内に燃料ガスを吹き込むことで火炎旋回流が形成され、発生した燃焼ガスが燃焼領域から旋回しながら上昇する。燃料ガスは、空気量が固体燃料に対して理論空気量未満となるように設定されることで、燃焼領域の上方に還元領域が形成され、ここで、固体燃料の燃焼により発生した有害物質が還元される。その後、追加空気ノズルが火炉内に向けて追加空気を吹き込むことで、固体燃料の酸化燃焼が完結される。このとき、保護ガスノズルから燃焼領域で、火炉の内壁面に沿って保護ガスを吹き込むことで、燃焼ガスと火炉の内壁面との直接的な接触が抑制され、炉壁の腐食を防止して耐久性を向上することができる。 Therefore, the combustion burner blows fuel gas into the furnace to form a flame swirl, and the generated combustion gas rises while swirling from the combustion region. The fuel gas is set so that the amount of air is less than the theoretical amount of air with respect to the solid fuel, so that a reduction region is formed above the combustion region. Here, harmful substances generated by the combustion of the solid fuel are generated. Reduced. Thereafter, the additional air nozzle blows the additional air into the furnace, whereby the oxidative combustion of the solid fuel is completed. At this time, by blowing protective gas along the inner wall surface of the furnace in the combustion area from the protective gas nozzle, direct contact between the combustion gas and the inner wall surface of the furnace is suppressed, and corrosion of the furnace wall is prevented and durable. Can be improved.
本発明のボイラでは、前記燃焼バーナは、燃料ガスを吹き込み可能な燃料ノズルと、前記燃料ノズルの外側から2次空気を吹き込み可能な2次空気ノズルとを有し、前記保護ガスノズルは、前記2次空気ノズルにおける一側部のみに配置され、前記火炎旋回流の外側に向けて保護ガスを吹き込み可能であることを特徴としている。 In the boiler according to the present invention, the combustion burner includes a fuel nozzle capable of injecting fuel gas, and a secondary air nozzle capable of injecting secondary air from the outside of the fuel nozzle. It arrange | positions only at the one side part in a secondary air nozzle, and can inject protective gas toward the outer side of the said flame swirl | flow, It is characterized by the above-mentioned.
従って、燃焼バーナと保護ガスノズルを一体に構成することで、装置の小型化及び低コスト化を可能とすることができる。 Therefore, by composing the combustion burner and the protective gas nozzle integrally, it is possible to reduce the size and cost of the apparatus.
本発明のボイラでは、前記燃焼バーナ及び前記保護ガスノズルは、前記火炉の角部に配置され、一方の内壁面に沿って保護ガスを噴射することを特徴としている。 In the boiler according to the present invention, the combustion burner and the protective gas nozzle are arranged at corners of the furnace and inject protective gas along one inner wall surface.
従って、燃焼バーナと保護ガスノズルを火炉の角部に配置したとき、保護ガスノズルは、一方の内壁面に沿って保護ガスを噴射するため、火炎旋回流と火炉の内壁面との間に適正に保護ガスを供給することができる。 Therefore, when the combustion burner and the protective gas nozzle are arranged at the corner of the furnace, the protective gas nozzle injects protective gas along one inner wall surface, so that it is properly protected between the flame swirl and the inner wall surface of the furnace. Gas can be supplied.
本発明のボイラでは、前記燃焼バーナ及び前記保護ガスノズルは、前記火炉の炉壁に配置され、一方の内壁面に沿って保護ガスを噴射することを特徴としている。 In the boiler according to the present invention, the combustion burner and the protective gas nozzle are arranged on a furnace wall of the furnace and inject protective gas along one inner wall surface.
従って、燃焼バーナと保護ガスノズルを火炉の炉壁に配置したとき、保護ガスノズルは、一方の内壁面に沿って保護ガスを噴射するため、火炎旋回流と火炉の内壁面との間に適正に保護ガスを供給することができる。 Therefore, when the combustion burner and the protective gas nozzle are arranged on the furnace wall of the furnace, the protective gas nozzle injects protective gas along one inner wall surface, so that a proper protection is provided between the flame swirl and the inner wall surface of the furnace. Gas can be supplied.
本発明のボイラでは、前記ボイラの形態に応じて前記燃焼バーナから吹き込む燃焼用空気量と前記追加空気ノズルから吹き込む追加空気量とが設定され、前記保護ガスノズルから吹き込む保護ガス量は、追加空気量の一部が用いられることを特徴としている。 In the boiler of the present invention, the amount of combustion air blown from the combustion burner and the amount of additional air blown from the additional air nozzle are set according to the form of the boiler, and the amount of protective gas blown from the protective gas nozzle is the amount of additional air It is characterized in that a part of is used.
従って、保護ガスを追加空気の一部から確保することで、火炉に供給する空気量を変更することがなく、安定したボイラ効率を維持することができる。 Therefore, by securing the protective gas from part of the additional air, it is possible to maintain stable boiler efficiency without changing the amount of air supplied to the furnace.
本発明のボイラでは、前記保護ガスは、前記火炉から排出された排ガスの少なくとも一部が用いられることを特徴としている。 The boiler according to the present invention is characterized in that at least a part of the exhaust gas discharged from the furnace is used as the protective gas.
従って、保護ガスノズルは、保護ガスとして排ガスを火炉に供給することで、火炉の内壁面の高温化を抑制することができる。 Therefore, the protective gas nozzle can suppress an increase in the temperature of the inner wall surface of the furnace by supplying the exhaust gas as the protective gas to the furnace.
また、本発明の燃焼バーナは、固体燃料と燃焼用空気を混合した燃料ガスを噴射可能な燃料ノズルと、前記燃料ノズルの外側に配置されて2次空気を噴射可能な2次空気ノズルと、前記2次空気ノズルにおける一側部のみに配置されて保護ガスを噴射可能な保護ガスノズルと、を有することを特徴ものである。 The combustion burner of the present invention includes a fuel nozzle capable of injecting a fuel gas in which solid fuel and combustion air are mixed, a secondary air nozzle disposed outside the fuel nozzle and capable of injecting secondary air, And a protective gas nozzle that is disposed only on one side of the secondary air nozzle and is capable of injecting protective gas.
従って、燃料ノズルと2次空気ノズルと保護ガスノズルを一体に構成することで、装置の小型化及び低コスト化を可能とすることができる。 Therefore, by integrally configuring the fuel nozzle, the secondary air nozzle, and the protective gas nozzle, it is possible to reduce the size and cost of the apparatus.
本発明のボイラ及び燃焼バーナによれば、燃焼バーナによる燃料ガスの吹き込み方向より炉壁側に保護ガスを吹き込む保護ガスノズルを設けるので、保護ガスにより燃焼ガスと火炉の内壁面との直接的な接触が抑制され、炉壁の腐食を防止して耐久性を向上することができる。 According to the boiler and the combustion burner of the present invention, since the protective gas nozzle for injecting the protective gas to the furnace wall side from the direction in which the fuel gas is injected by the combustion burner is provided, the direct contact between the combustion gas and the inner wall surface of the furnace by the protective gas Is suppressed, and corrosion of the furnace wall can be prevented and durability can be improved.
以下に添付図面を参照して、本発明に係るボイラ及び燃焼バーナの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。 Exemplary embodiments of a boiler and a combustion burner according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment, and when there are two or more embodiments, what comprises combining each embodiment is also included.
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態の石炭焚きボイラを表す概略構成図、図2は、石炭焚きボイラにおける燃焼バーナの平面図、図3は、燃焼バーナの断面を表す図2のIII−III断面図、図4は、石炭焚きボイラにおける燃焼領域を表す平面図である。
[First Embodiment]
1 is a schematic configuration diagram showing a coal burning boiler according to the first embodiment, FIG. 2 is a plan view of a combustion burner in the coal burning boiler, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 2 showing a section of the combustion burner. FIG. 4 is a plan view showing a combustion region in a coal fired boiler.
第1実施形態のボイラは、石炭(瀝青炭、亜瀝青炭など)を粉砕した微粉炭を微粉燃料(固体燃料)として用い、この微粉炭を燃焼バーナにより燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収することが可能な微粉炭焚きボイラである。 The boiler according to the first embodiment uses pulverized coal obtained by pulverizing coal (bituminous coal, subbituminous coal, etc.) as pulverized fuel (solid fuel), burns the pulverized coal with a combustion burner, and recovers heat generated by the combustion. It is a pulverized coal fired boiler that can.
この第1実施形態において、図1に示すように、石炭焚きボイラ10は、コンベンショナルボイラであって、火炉11と燃焼装置12とを有している。火炉11は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置され、この火炉11を構成する火炉壁が伝熱管により構成されている。
In this 1st Embodiment, as shown in FIG. 1, the
燃焼装置12は、この火炉11を構成する火炉壁(伝熱管)の下部に設けられている。この燃焼装置12は、火炉壁に装着された複数の燃焼バーナ21,22,23,24,25を有している。そして、燃焼装置12は、周方向に沿って4個の燃焼バーナが均等間隔で配設されたものが1セットとして、鉛直方向に沿って5セット、つまり、5段配置されている。なお、この燃焼バーナ21,22,23,24,25は、CCF(Circular Corner Firing)燃焼方式であり、火炉11の形状や一つの段における燃焼バーナの数、段数はこの実施形態に限定されるものではない。
The
各燃焼バーナ21,22,23,24,25は、微粉炭供給管26,27,28,29,30を介して微粉炭機(ミル)31,32,33,34,35に連結されている。この微粉炭機31,32,33,34,35は、図示しないが、ハウジング内に鉛直方向に沿った回転軸心をもって粉砕テーブルが駆動回転可能に支持され、この粉砕テーブルの上方に対向して複数の粉砕ローラが粉砕テーブルの回転に連動して回転可能に支持されて構成されている。従って、石炭が複数の粉砕ローラと粉砕テーブルとの間に投入されると、ここで所定の大きさまで粉砕され、搬送用空気(1次空気)により分級された微粉炭を微粉炭供給管26,27,28,29,30から燃焼バーナ21,22,23,24,25に供給することができる。
Each
火炉11は、各燃焼バーナ21,22,23,24,25の装着位置に風箱36が設けられており、この風箱36に空気ダクト37の一端部が連結されており、この空気ダクト37は、他端部に送風機38が装着されている。従って、送風機38により送られた燃焼用空気(2次空気)を空気ダクト37から風箱36に供給し、この風箱36から各燃焼バーナ21,22,23,24,25に供給することができる。
In the
ここで、燃焼装置12について詳細に説明するが、この燃焼装置12を構成する各燃焼バーナ21,22,23,24,25は、ほぼ同様の構成をなしていることから、最上段に位置する燃焼バーナ21についてのみ説明する。
Here, although the
燃焼バーナ21は、図2に示すように、火炉11における4つの角部に設けられる燃焼バーナ21a,21b,21c,21dから構成されている。各燃焼バーナ21a,21b,21c,21dは、微粉炭供給管26から分岐した各分岐管26a,26b,26c,26dが連結されると共に、空気ダクト37から分岐した各分岐管37a,37b,37c,37dが連結されている。
As shown in FIG. 2, the
従って、火炉11の各角部にある各燃焼バーナ21a,21b,21c,21dは、火炉11に対して、微粉炭と搬送用空気が混合した微粉燃料混合気を吹き込むと共に、その微粉燃料混合気の外側に燃焼用空気を吹き込む。そして、各燃焼バーナ21a,21b,21c,21dからの微粉燃料混合気に着火することで、4つの火炎F1,F2,F3,F4を形成することができ、この火炎F1,F2,F3,F4は、火炉11の上方から見て(図2にて)反時計周り方向に旋回する火炎旋回流となる。
Therefore, each
また、図1に示すように、火炉11は、燃焼装置12の上段部に追加燃焼用空気供給装置41が設けられている。この追加燃焼用空気供給装置41は、火炉壁に装着された複数の追加燃焼用空気ノズル42,43を有している。この追加燃焼用空気ノズル42,43は、周方向に沿って4個均等間隔で配設されたものが1セットとして、鉛直方向に沿って2セット、つまり、2段配置されている。即ち、追加燃焼用空気供給装置41(追加燃焼用空気ノズル42,43)は、火炉11における燃焼バーナ21の装着位置より上方に配置されている。この追加燃焼用空気供給装置41は、火炉11に対して追加燃焼用空気(Over Fire Air)を吹き込むものである。即ち、追加燃焼用空気ノズル42,43は、燃焼バーナ21,22,23,24,25と同様に、火炉11における4つの角部に設けられる複数の追加燃焼用空気ノズルから構成されており、火炎旋回流と同様の追加燃焼用空気旋回流を形成する。そして、この追加空気ノズル42,43は、空気ダクト37から分岐した第1分岐空気ダクト44の端部が連結されている。
As shown in FIG. 1, the
従って、送風機38により送られた燃焼用空気を第1分岐空気ダクト44から追加燃焼用空気供給装置41に供給することができる。そして、各追加燃焼用空気ノズル42,43は、燃焼バーナ21,22,23,24,25が吹き込んだ微粉燃料混合気の上方に追加燃焼用空気を吹き込むことができる。
Therefore, the combustion air sent by the
火炉11は、燃焼装置12より上方に追加空気供給装置51が設けられている。この追加空気供給装置51は、火炉壁に装着された複数の追加空気ノズル52を有している。この追加空気ノズル52は、周方向に沿って4個均等間隔で配設されたものが1セット、つまり、1段配置されている。即ち、追加空気供給装置51(追加空気ノズル52)は、火炉11における燃焼バーナ21の装着位置より所定距離だけ上方に配置されている。この追加空気供給装置51は、火炉11に対して追加空気(Additional Air)を吹き込むものである。即ち、追加空気ノズル52は、燃焼バーナ21,22,23,24,25と同様に、火炉11における4つの角部に設けられる複数の追加空気ノズルから構成されており、火炎旋回流と同様の追加空気旋回流を形成する。そして、この追加空気ノズル52は、空気ダクト37から分岐した第2分岐空気ダクト53の端部が連結されている。
The
従って、送風機38により送られた燃焼用空気を第2分岐空気ダクト53から追加空気供給装置51に供給することができる。そして、追加空気ノズル52は、燃焼バーナ21,22,23,24,25が吹き込んだ微粉燃料混合気及び追加燃焼用空気ノズル42,43が吹き込んだ追加燃焼用空気の所定距離だけ上方に追加空気を吹き込むことができる。
Therefore, the combustion air sent by the
火炉11は、燃焼装置12に保護ガス供給装置61が設けられている。この保護ガス供給装置61は、火炉壁に装着された複数の保護ガスノズル62,63,64を有している。この保護ガスノズル62,63,64は、周方向に沿って4個均等間隔で配設されたものが3セット、つまり、3段配置されている。即ち、保護ガス供給装置61(保護ガスノズル62,63,64)は、火炉11における燃焼バーナ21と同位置に配置されている。この保護ガス供給装置61は、火炉11に対して保護ガス(Wall Protection Air)としての空気を吹き込むものである。この保護ガスノズル62,63,64は、空気ダクト37から分岐した第3分岐空気ダクト65の端部が連結されている。
In the
本実施形態にて、燃焼装置12と保護ガス供給装置61は、一体に構成されている。燃焼バーナ21,22,23,24,25は、微粉燃料混合気を火炉11内に向けて吹き込むことで火炎旋回流を形成する。保護ガスノズル62,63,64は、燃焼バーナ21,22,23,24,25による微粉燃料混合気の吹き込み方向より炉壁側に空気(保護ガス)を吹き込む。なお、保護ガスノズル62,63,64は、ほぼ同様の構成となっている。
In the present embodiment, the
即ち、図2及び図3に示すように、燃焼バーナ21は、火炉11における4つの角部に設けられる燃焼バーナ21a,21b,21c,21dから構成されている。保護ガスノズル62も、同様に、火炉11における4つの角部に設けられる保護ガスノズル62a,62b,62c,62dから構成されている。ここで、燃焼バーナ21aは、微紛燃料混合気を噴射する燃料ノズル81と、断面リング形状をなして燃料ノズル81の外側から2次空気を吹き込み可能な2次空気ノズル82とを有し、保護ガスノズル62aは、2次空気ノズル82における一側部のみに配置される。
That is, as shown in FIGS. 2 and 3, the
そして、各保護ガスノズル62a,62b,62c,62dは、第3分岐空気ダクト65から分岐した各分岐管65a,65b,65c,65dが連結されている。そして、各保護ガスノズル62a,62b,62c,62dは、火炉11の内壁面に沿って水平に空気を吹き込むことができる。従って、送風機38により送られた燃焼用空気を第3分岐空気ダクト65から保護ガス供給装置61に供給することができる。そして、保護ガスノズル62,63,64(62a,62b,62c,62d)は、燃焼バーナ21,22,23,24,25が吹き込んだ微粉燃料混合気の外側に空気を吹き込むことができる。この場合、保護ガスノズル62(62a,62b,62c,62d),63,64が吹き込む空気量は、全空気量比で1%〜5%程度であり、ノズル流速は、20m/s〜100m/sである。
The
本実施形態にて、保護ガス供給装置61は、保護ガスノズル62,63,64が火炉11の内壁面と各燃焼バーナ21,22,23,24,25からの火炎との間に空気を吹き込むものである。そのため、図2に示すように、燃焼バーナ21a,21b,21c,21dは、火炉11内に微粉燃料混合気を吹き込んで火炎F1,F2,F3,F4を形成し、火炎旋回流を形成可能である。一方、保護ガスノズル62a,62b,62c,62dは、この火炎F1,F2,F3,F4の外側に空気を吹き込んで空気流A1,A2,A3,A4を形成可能である。
In this embodiment, the protective
本実施形態では、燃焼装置12と保護ガス供給装置61とが一体に構成されることで、燃焼バーナ21,22,23に保護ガスノズル62,63,64が装着されることで、燃焼バーナ21,22,23及び保護ガスノズル62,63,64が燃焼バーナとして構成される。ここで、上方の3段の燃焼バーナ21,22,23に保護ガスノズル62,63,64を設けたが、この構成に限定されるものではない。ボイラ10の形態に応じて上方の1段の燃焼バーナ21にのみ保護ガスノズル62を設けてもよく、また、全ての燃焼バーナ21,22,23,24,25に保護ガスノズルを設けてもよい。
In the present embodiment, the
そして、火炉11に供給する1次空気量(搬送用空気量)、2次空気量、追加燃料用空気量、追加空気量、保護ガス量としての空気量は、ボイラの形態に応じて設定されている。即ち、ボイラの形態に応じて燃焼バーナ21,22,23,24,25が吹き込む1次空気量及び2次空気量、追加燃焼用空気ノズル42,43が吹き込む追加燃料用空気量、追加空気ノズル52が吹き込む追加空気量が設定され、保護ガスノズル62が吹き込む保護ガス量は、追加空気量の一部が用いられる。
The primary air amount (transport air amount) supplied to the
上述したように、燃焼バーナ21,22,23,24,25は、微粉炭と搬送用空気が混合した微粉燃料混合気(燃料ガス)及び2次空気を火炉11内に向けて吹き込むことで火炎旋回流を形成することができる。また、追加燃焼用空気ノズル42,43は、燃焼バーナ21,22,23,24,25の上段で、追加燃焼用空気を火炉11内に向けて吹き込むことができる。また、追加空気ノズル52は、燃焼バーナ21,22,23,24,25の上方で、追加空気を火炉11内に向けて吹き込むことができる。
As described above, the
また、保護ガスノズル62,63,64は、燃焼バーナ21,22,23,24,25と同位置で、保護ガスとしての空気を火炉11の内壁面に沿って水平に吹き込むことができる。すると、図4に示すように、保護ガスノズル62a,62b,62c,62dは、燃焼バーナ21a,21b,21C,21dからの火炎F1,F2,F3,F4と、各炉壁11A,11B,11C,11Dの内壁面との間に空気流A1,A2,A3,A4を形成する。そのため、空気流A1,A2,A3,A4により火炎F1,F2,F3,F4が火炉11の内壁面に直接接触することが抑制され、特に、内壁面における水平方向中間部領域11a,11b,11c,11dの加熱が防止される。
Further, the
なお、本実施形態の燃焼装置12を構成する各燃焼バーナ21,22,23,24,25は、中心部に油燃料を噴射可能な油ノズルと、この油ノズルの外側に微粉燃料混合気を噴射可能な燃料ノズルと、この燃料ノズルの外側に2次空気を噴射可能な2次空気ノズルを有している。従って、ボイラ起動時に、各燃焼バーナ21,22,23,24,25は、油燃料を火炉11内に噴射して火炎を形成し、その後、微粉燃料混合気と2次空気を火炉11内に噴射して火炎を形成している。
In addition, each
そして、図1に示すように、火炉11は、上部に煙道70が連結されており、この煙道70に、対流伝熱部として排ガスの熱を回収するための過熱器(スーパーヒータ)71,72、再熱器(リヒータ)73,74、節炭器(エコノマイザ)75,76,77が設けられており、火炉11での燃焼で発生した排ガスと水との間で熱交換が行われる。
As shown in FIG. 1, the
煙道70は、その下流側に熱交換を行った排ガスが排出される排ガス管78が連結されている。この排ガス管78は、空気ダクト37との間にエアヒータ79が設けられ、空気ダクト37を流れる空気と、排ガス管78を流れる排ガスとの間で熱交換を行い、燃焼バーナ21,22,23,24,25に供給する燃焼用空気を昇温することができる。
The
そして、排ガス管78は、図示しないが、脱硝装置、電気集塵機、誘引送風機、脱硫装置が設けられ、下流端部に煙突が設けられている。
And although the
このように構成された石炭焚きボイラ10にて、微粉炭機31,32,33,34,35が駆動すると、生成された微粉炭が搬送用空気と共に微粉炭供給管26,27,28,29,30を通して燃焼バーナ21,22,23,24,25に供給される。また、加熱された燃焼用空気が空気ダクト37から風箱36を介して各燃焼バーナ21,22,23,24,25に供給される。また、加熱された燃焼用空気が空気ダクト37から分岐した各分岐空気ダクト44,53,65により追加燃焼用空気ノズル42,43、追加空気ノズル52、保護ガスノズル62に供給される。
When the pulverized
すると、燃焼バーナ21,22,23,24,25は、微粉炭と搬送用空気とが混合した微粉燃料混合気と2次空気を火炉11に吹き込み、このときに着火することで燃焼領域Aに火炎旋回流を形成することができる。また、このとき、追加燃焼用空気ノズル42,43は、追加燃焼用空気を火炉11に吹き込むことで、燃焼領域Aを適正に形成することができる。この火炉11では、微粉燃料混合気と2次空気及び追加燃焼用空気が燃焼して火炎旋回流が生じ、燃焼領域Aで火炎旋回流が生じると、火炉11内を燃焼ガス(排ガス)が旋回しながら上昇して還元領域Bに至る。
Then, the
このとき、火炉11にて、燃焼バーナ21,22,23,24,25は、空気の供給量が微粉炭の供給量に対して理論空気量未満となるように設定されることで、燃焼領域Aの上方の還元領域Bが還元雰囲気に保持される。そのため、微粉炭の燃焼により発生したNOxがこの還元領域Bで還元される。
At this time, in the
そして、追加空気ノズル52は、追加空気を火炉11の還元領域Bの上方に吹き込む。すると、燃焼完結領域Cにて、排ガスと追加空気が反応することで微粉炭の酸化燃焼が完結され、微粉炭の燃焼によるNOxの発生量が低減される。
The
ところで、火炉11の燃焼領域Aや還元領域Bでは、低酸素雰囲気で、且つ、高温雰囲気となることから、腐食成分である硫化水素(H2S)が発生しやすく、炉壁の内面に腐食が発生するおそれがある。そこで、本実施形態では、火炉11にて、保護ガスノズル62,63,64が燃焼領域Aにある内壁面に沿って空気を吹き込む。この空気は、炉壁に沿って火炎旋回流より外側に吹き込まれることから、火炎が火炉11の内壁面に直接接触することがなく、炉壁の低温化により腐食の発生が抑制される。
By the way, in the combustion region A and the reduction region B of the
また、保護ガスノズル62,63,64から火炉11の内壁面と火炎旋回流との間に空気が吹き込まれることで、この領域が高酸素領域となり、硫化水素の発生が抑制されることから、炉壁の腐食が抑制される。更に、火炉11は、燃焼領域Aや還元領域Bの壁面近傍が高酸素雰囲気で、且つ、低温雰囲気に抑制されることから、フライアッシュの溶融を抑制することができ、スラッギングを防止することができる。
Further, since air is blown between the inner wall surface of the
なお、保護ガスノズル62,63,64は、還元領域Bに空気が上昇することで、この還元領域Bを乱すことが考えられるが、保護ガスノズル62,63,64から空気は、火炎旋回流の外側であることから、この空気がNOx還元作用に悪影響を及ぼすことはほとんどない。
The
そして、図示しない給水ポンプから供給された水は、節炭器75,76,77によって予熱された後、図示しない蒸気ドラムに供給され火炉壁の各水管(図示せず)に供給される間に加熱されて飽和蒸気となり、図示しない蒸気ドラムに送り込まれる。更に、図示しない蒸気ドラムの飽和蒸気は過熱器71,72に導入され、燃焼ガスによって過熱される。過熱器71,72で生成された過熱蒸気は、図示しない発電プラント(例えば、タービン等)に供給される。また、タービンでの膨張過程の中途で取り出した蒸気は、再熱器73,74に導入され、再度過熱されてタービンに戻される。なお、火炉11をドラム型(蒸気ドラム)として説明したが、この構造に限定されるものではない。
The water supplied from a water supply pump (not shown) is preheated by the
その後、煙道70の節炭器75,76,77を通過した排ガスは、排ガス管78にて、図示しない脱硝装置にて、触媒によりNOxなどの有害物質が除去され、電気集塵機で粒子状物質が除去され、脱硫装置により硫黄分が除去された後、煙突から大気中に排出される。
Thereafter, the exhaust gas that has passed through the
このように第1実施形態のボイラにあっては、中空形状をなして鉛直方向に沿って設置される火炉11と、微粉燃料混合気を火炉11内に向けて吹き込むことで火炎旋回流を形成可能な燃焼バーナ21,22,23,24,25と、燃焼バーナ21,22,23,24,25より上方で追加空気を火炉11内に向けて吹き込む追加空気ノズル52と、燃焼バーナ21,22,23,24,25による微粉燃料混合気の吹き込み方向より炉壁側に空気(保護ガス)を吹き込む保護ガスノズル62,63,64とを設けている。
As described above, in the boiler according to the first embodiment, a flame swirl flow is formed by blowing the pulverized fuel mixture into the
従って、燃焼バーナ21,22,23,24,25が火炉11内に微粉燃料混合気を吹き込んで着火することで火炎旋回流が形成され、発生した燃焼ガスが燃焼領域Aから旋回しながら上昇する。微粉燃料混合気は、空気量が微粉炭燃料に対して理論空気量未満となるように設定されることで、燃焼領域Aの上方に還元領域Bが形成され、ここで、微粉炭燃料の燃焼により発生したNOxが還元される。その後、追加空気ノズル52が火炉11内に向けて追加空気を吹き込むことで、微粉炭の酸化燃焼が完結される。このとき、保護ガスノズル62から燃焼領域Aで、火炉11の内壁面に沿って水平方向に空気を吹き込むことで、燃焼ガスと火炉11の内壁面との直接的な接触が抑制され、炉壁の腐食を防止して耐久性を向上することができる。
Accordingly, the
第1実施形態のボイラでは、燃焼バーナ21,22,23として、燃料ガスを吹き込み可能な燃料ノズル81と、燃料ノズル81の外側から2次空気を吹き込み可能な2次空気ノズル82とを設け、保護ガスノズル62,63,64を2次空気ノズル82における一側部のみに配置し、火炎旋回流の外側に向けて空気を吹き込み可能としている。従って、燃焼バーナ21,22,23と保護ガスノズル62,63,64を一体に構成することで、装置の小型化及び低コスト化を可能とすることができる。
In the boiler according to the first embodiment, as the
第1実施形態のボイラでは燃焼バーナ21,22,23,24,25を火炉11の角部に配置し、保護ガスノズル62,63,64を燃焼バーナ21,22,23と同位置に配置し、一方の内壁面に沿って空気を噴射する。従って、燃焼バーナ21,22,23と保護ガスノズル62,63,64を火炉11の角部に配置したとき、保護ガスノズル62,63,64は、一方の内壁面に沿って空気を噴射するため、火炎旋回流と火炉11の内壁面との間に適正に空気を供給することができる。
In the boiler of the first embodiment, the
第1実施形態のボイラでは、ボイラの形態に応じて燃焼バーナ21,22,23,24,25から吹き込む燃焼用空気量と追加空気ノズル52から吹き込む追加空気量とが設定され、保護ガスノズル62,63,64から吹き込む空気量を追加空気量の一部から用いている。従って、空気を追加空気の一部から確保することで、火炉11に供給する空気量を変更することがなく、安定したボイラ効率を維持することができる。
In the boiler of the first embodiment, the amount of combustion air blown from the
また、第1実施形態の燃焼バーナにあっては、燃料ノズル81と2次空気ノズル82と保護ガスノズル62を一体にして構成している。従って、装置の小型化及び低コスト化を可能とすることができる。
Moreover, in the combustion burner of 1st Embodiment, the
[第2実施形態]
図5は、第2実施形態の石炭焚きボイラにおける燃焼領域を表す平面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a plan view illustrating a combustion region in the coal fired boiler according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as embodiment mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.
第2実施形態において、図5に示すように、石炭焚きボイラは、火炉11と燃焼装置101とを有している。燃焼装置101は、この火炉11を構成する火炉壁(伝熱管)の下部に設けられている。この燃焼装置101は、火炉壁に装着された複数の燃焼バーナ102を有しており、図示しないが、第1実施形態の燃焼装置12(図1)と同様に、周方向に沿って4個の燃焼バーナが均等間隔で配設されたものが1セットとして、鉛直方向に沿って5セット、つまり、5段配置されている。なお、この燃焼バーナ102は、CUF(Circular Ultra Firing)燃焼方式であり、火炉11の形状や一つの段における燃焼バーナの数、段数はこの実施形態に限定されるものではない。
In 2nd Embodiment, as shown in FIG. 5, the coal fired boiler has the
燃焼バーナ101は、火炉11における4つの炉壁に設けられる燃焼バーナ102a,102b,102c,102dから構成されている。各燃焼バーナ102a,102b,102c,102dは、火炉11の炉壁の水平方向に対して一方の角部側(微粉燃料混合気の吹き込み方向側)に寄って配置されている。この燃焼バーナ102a,102b,102c,102dは、微粉炭供給管26から分岐した各分岐管26a,26b,26c,26dが連結されると共に、空気ダクト37から分岐した各分岐管37a,37b,37c,37dが連結されている。
The
従って、火炉11の各角部にある各燃焼バーナ102a,102b,102c,102dは、火炉11に対して、微粉炭と搬送用空気が混合した微粉燃料混合気を吹き込むと共に、その微粉燃料混合気の外側に燃焼用空気を吹き込む。そして、各燃焼バーナ102a,102b,102c,102dからの微粉燃料混合気に着火することで、4つの火炎F1,F2,F3,F4を形成することができ、この火炎F1,F2,F3,F4は、火炉11の上方から見て反時計周り方向に旋回する火炎旋回流となる。
Therefore, each
また、図示しないが、火炉11は、第1実施形態と同様に、燃焼装置101の上段部に追加燃焼用空気供給装置が設けられると共に、燃焼装置12より上方に追加空気供給装置が設けられている。この追加燃焼用空気供給装置と追加空気供給装置は、第1実施形態の追加燃焼用空気供給装置41と追加空気供給装置51と同様であるため、詳細な説明は省略する。
Although not shown, the
火炉11は、燃焼装置101と同位置に保護ガス供給装置103が設けられている。この保護ガス供給装置103は、火炉壁に装着された複数の保護ガスノズル104を有している。この保護ガスノズル104は、周方向に沿って4個均等間隔で配設されたものが1セット、つまり、1段配置されている。この保護ガス供給装置103は、火炉11に対して保護ガス(Wall Protection Air)としての空気を吹き込むものである。
The
保護ガスノズル103は、火炉11における4つの炉壁に設けられる保護ガスノズル104a,104b,104c,104dから構成されている。各保護ガスノズル104a,104b,104c,104dは、火炉11の炉壁の水平方向に対して一方の角部側(微粉燃料混合気の吹き込み方向側)に寄って配置されている。この場合、各保護ガスノズル104a,104b,104c,104dは、燃焼バーナ102a,102b,102c,102dと一体に構成されている。ここで、燃焼バーナ102a,102b,102c,102dは、第1実施形態の燃焼バーナ21aと同様に、燃料ノズルと2次空気ノズル82とを有し、保護ガスノズル104a,104b,104c,104dは、2次空気ノズルにおける一側部のみに配置されている。各保護ガスノズル104a,104b,104c,104dは、第3分岐空気ダクト65から分岐した各分岐管63a,63b,63c,63dが連結されている。従って、各保護ガスノズル104a,104b,104c,104dは、燃焼バーナ102a,102b,102c,102dが吹き込んだ微粉燃料混合気の外側で、火炉11の内壁面に沿って水平に空気を吹き込むことができる。この場合、保護ガスノズル104(104a,104b,104c,104d)が吹き込む空気量は、全空気量比で1%〜5%程度であり、ノズル流速は、20m/s〜100m/sである。
The
そのため、燃焼バーナ102a,102b,102c,102dは、微粉燃料混合気(燃料ガス)及び2次空気を火炉11内に向けて吹き込むことで火炎旋回流を形成する。保護ガスノズル104a,104b,104c,104dは、燃焼バーナ102a,102b,102c,102dより外側で、保護ガスとしての空気を火炉11の内壁面に沿って水平に吹き込む。すると、保護ガスノズル104a,104b,104c,104dは、燃焼バーナ102a,102b,102c,102dからの火炎F1,F2,F3,F4と、火炉11の内壁面との間に空気流A1,A2,A3,A4を形成する。そのため、空気流A1,A2,A3,A4により火炎F1,F2,F3,F4が火炉11の内壁面に直接接触することがなく、炉壁の低温化により腐食の発生が抑制される。
Therefore, the
また、保護ガスノズル104a,104b,104c,104dから火炉11の内壁面と火炎旋回流との間に空気が吹き込まれることで、この領域が高酸素領域となり、硫化水素の発生が抑制されることから、炉壁の腐食が抑制される。更に、火炉11は、還元領域Bの壁面近傍が高酸素雰囲気で、且つ、低温雰囲気に抑制されることから、フライアッシュの溶融を抑制することができ、スラッギングを防止することができる。
Further, since air is blown between the inner wall surface of the
このように第2実施形態のボイラにあっては、燃焼バーナ102a,102b,102c,102dと同位置で火炉11の内壁面に沿って水平に空気(保護ガス)を吹き込む保護ガスノズル104a,104b,104c,104dを設け、燃焼バーナ102a,102b,102c,102dと保護ガスノズル104a,104b,104c,104dを炉壁に配置し、保護ガスノズル104a,104b,104c,104dが一方の内壁面に沿って保護ガスを噴射している。
Thus, in the boiler according to the second embodiment, the
従って、保護ガスノズル104a,104b,104c,104dから火炉11の内壁面に沿って空気を吹き込むことで、燃焼ガスと火炉11の内壁面との直接的な接触が抑制され、炉壁の腐食を防止して耐久性を向上することができる。また、燃焼バーナ102a,102b,102c,102dと保護ガスノズル104a,104b,104c,104dを火炉11の炉壁に配置したとき、保護ガスノズル104a,104b,104c,104dは、火炉11の内壁面に沿って空気を噴射するため、火炎旋回流と火炉11の内壁面との間に適正に空気を供給することができる。
Therefore, by blowing air from the
[第3実施形態]
図5は、第3実施形態の石炭焚きボイラにおける燃焼領域を表す平面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
[Third Embodiment]
FIG. 5 is a plan view illustrating a combustion region in the coal fired boiler according to the third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as embodiment mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.
第3実施形態において、図6に示すように、石炭焚きボイラは、火炉11と燃焼装置101とを有している。燃焼装置101は、この火炉11を構成する火炉壁(伝熱管)の下部に設けられている。この燃焼装置101は、火炉壁に装着された複数の燃焼バーナ102を有しており、図示しないが、第2実施形態と同様に、CUF燃焼方式である。
In 3rd Embodiment, as shown in FIG. 6, the coal fired boiler has the
燃焼バーナ102は、火炉11における4つの炉壁に設けられる燃焼バーナ102a,102b,102c,102dから構成されており、微粉炭供給管26から分岐した各分岐管26a,26b,26c,26dが連結されると共に、空気ダクト37から分岐した各分岐管37a,37b,37c,37dが連結されている。
The combustion burner 102 is composed of
火炉11は、燃焼装置101と追加空気供給装置との間に保護ガス供給装置111が設けられている。この保護ガス供給装置111は、火炉壁に装着された複数の保護ガスノズル112を有している。この保護ガスノズル112は、周方向に沿って4個均等間隔で配設されている。この保護ガス供給装置111は、火炉11に対して保護ガス(Wall Protection Air)としての空気を吹き込むものである。
In the
保護ガスノズル112は、火炉11における4つの炉壁に設けられる保護ガスノズル112a,112b,112c,112dから構成されている。各保護ガスノズル112a,112b,112c,112dは、火炉11の炉壁の水平方向に対して一方の角部側(微粉燃料混合気の吹き込み方向側)に寄って配置されている。この場合、各保護ガスノズル112a,112b,112c,112dは、火炉11における燃焼バーナ102a,102b,102c,102dと同位置で、且つ、燃焼バーナ102a,102b,102c,102dによる微粉燃料混合気の吹き込み方向側に配置される。各保護ガスノズル112a,112b,112c,112dは、第3分岐空気ダクト65から分岐した各分岐管65a,65b,65c,65dが連結されている。従って、各保護ガスノズル112a,112b,112c,112dは、燃焼バーナ21,22,23,24,25が吹き込んだ微粉燃料混合気の外側で、火炉11の内壁面に沿って水平に空気を吹き込むことができる。
The protective gas nozzle 112 is composed of
本実施形態にて、保護ガス供給装置111は、保護ガスノズル112a,112b,112c,112dが火炉11の内壁面と各燃焼バーナ102a,102b,102c,102dからの火炎との間に空気を吹き込み、空気流A1,A2,A3,A4を形成するものである。各保護ガスノズル112a,112b,112c,112dは、第3分岐空気ダクト65から分岐した各分岐管65a,65b,65c,65dが連結されている。そして、各保護ガスノズル112a,112b,112c,112dは、火炉11の内壁面に沿って水平に空気を吹き込むことができる。この場合、保護ガスノズル112(112a,112b,112c,112d)が吹き込む空気量は、全空気量比で1%〜5%程度であり、ノズル流速は、20m/s〜100m/sである。
In this embodiment, in the protective
そのため、燃焼バーナ102a,102b,102c,102dは、微粉燃料混合気(燃料ガス)及び2次空気を火炉11内に向けて吹き込むことで火炎旋回流を形成する。保護ガスノズル112a,112b,112c,112dは、燃焼バーナ102a,102b,102c,102dより外側で、保護ガスとしての空気を火炉11の内壁面に沿って水平に吹き込む。すると、保護ガスノズル112a,112b,112c,112dは、燃焼バーナ102a,102b,102c,102dからの火炎F1,F2,F3,F4と、火炉11の内壁面との間に空気流A1,A2,A3,A4を形成する。そのため、空気流A1,A2,A3,A4により火炎F1,F2,F3,F4が火炉11の内壁面に直接接触することがなく、炉壁の低温化により腐食の発生が抑制される。
Therefore, the
また、保護ガスノズル112a,112b,112c,112dから火炉11の内壁面と火炎旋回流との間に空気が吹き込まれることで、この領域が高酸素領域となり、硫化水素の発生が抑制されることから、炉壁の腐食が抑制される。更に、火炉11は、還元領域Bの壁面近傍が高酸素雰囲気で、且つ、低温雰囲気に抑制されることから、フライアッシュの溶融を抑制することができ、スラッギングを防止することができる。
Further, since air is blown between the inner wall surface of the
このように第3実施形態のボイラにあっては、燃焼バーナ102a,102b,102c,102dと同位置で火炉11の内壁面に沿って水平に空気(保護ガス)を吹き込む保護ガスノズル112a,112b,112c,112dを設け、燃焼バーナ102a,102b,102c,102dを炉壁に配置し、保護ガスノズル112a,112b,112c,112dを燃焼バーナ102a,102b,102c,102dより外側で且つ火炉11の内壁面に沿って空気を噴射している。
As described above, in the boiler according to the third embodiment, the
従って、保護ガスノズル112a,112b,112c,112dから火炉11の内壁面に沿って空気を吹き込むことで、燃焼ガスと火炉11の内壁面との直接的な接触が抑制され、炉壁の腐食を防止して耐久性を向上することができる。また、燃焼バーナ102a,102b,102c,102dと保護ガスノズル112a,112b,112c,112dを火炉11の炉壁に配置したとき、保護ガスノズル112a,112b,112c,112dは、火炉11の内壁面に沿って空気を噴射するため、火炎旋回流と火炉11の内壁面との間に適正に空気を供給することができる。
Accordingly, by blowing air from the
[第4実施形態]
図7は、第4実施形態の石炭焚きボイラを表す概略構成図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
FIG. 7 is a schematic configuration diagram illustrating a coal fired boiler according to a fourth embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the same function as embodiment mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.
第4実施形態において、図7に示すように、石炭焚きボイラ10は、火炉11と燃焼装置12とを有している。燃焼装置12は、火炉壁に装着された複数の燃焼バーナ21,22,23,24,25を有している。各燃焼バーナ21,22,23,24,25は、微粉炭供給管26,27,28,29,30を介して微粉炭機31,32,33,34,35に連結されている。火炉11は、各燃焼バーナ21,22,23,24,25の装着位置に風箱36が設けられており、この風箱36に空気ダクト37が連結されている。
In 4th Embodiment, as shown in FIG. 7, the coal fired
また、火炉11は、燃焼装置12の上段部に追加燃焼用空気供給装置41が設けられている。この追加燃焼用空気供給装置41は、火炉壁に装着された複数の追加燃焼用空気ノズル42,43を有している。追加燃焼用空気ノズル42,43は、空気ダクト37から分岐した第1分岐空気ダクト44の端部が連結されている。また、火炉11は、燃焼装置12より上方に追加空気供給装置51が設けられている。この追加空気供給装置51は、火炉壁に装着された複数の追加空気ノズル52を有している。追加空気ノズル52は、空気ダクト37から分岐した第2分岐空気ダクト53の端部が連結されている。
Further, the
火炉11は、燃焼装置12と同位置に保護ガス供給装置61が設けられている。この保護ガス供給装置61は、火炉壁に装着された複数の保護ガスノズル62,63,64を有している。本実施形態にて、この保護ガスノズル62,63,64は、火炉11から排出された排ガスの少なくとも一部を保護ガスとして用いる。保護ガスノズル62,63,64は、排ガス管78に継続する排気系80から分岐した第3分岐空気ダクト66の端部が連結されている。この場合、保護ガスノズル62,63,64が吹き込む空気量は、全空気量比で1%〜5%程度であり、ノズル流速は、20m/s〜100m/sである。
The
そのため、燃焼バーナ21,22,23,24,25は、微粉燃料混合気及び2次空気を火炉11内に向けて吹き込み、このときに着火することで燃焼領域Aに火炎旋回流を形成する。このとき、追加燃焼用空気ノズル42,43は、追加燃焼用空気を火炉11に吹き込むことで、燃焼領域Aを適正に形成する。この火炉11では、微粉燃料混合気と2次空気及び追加燃焼用空気が燃焼して火炎旋回流が生じ、燃焼領域Aで火炎旋回流が生じると、火炉11内を燃焼ガス(排ガス)が旋回しながら上昇して還元領域Bに至る。
Therefore, the
このとき、火炉11にて、燃焼バーナ21,22,23,24,25は、空気の供給量が微粉炭の供給量に対して理論空気量未満となるように設定されることで、燃焼領域Aの上方の還元領域Bが還元雰囲気に保持される。そのため、微粉炭の燃焼により発生したNOxがこの還元領域Bで還元される。
At this time, in the
そして、追加空気ノズル52は、追加空気を火炉11の還元領域Bの上方に吹き込む。すると、燃焼完結領域Cにて、排ガスと追加空気が反応することで微粉炭の酸化燃焼が完結され、微粉炭の燃焼によるNOxの発生量が低減される。
The
また、火炉11にて、保護ガスノズル62,63,64が燃焼領域Aにある内壁面に沿って排ガスを吹き込む。この排ガスは、火炎旋回流より外側に吹き込まれることから、火炎が火炉11の内壁面に直接接触することがなく、炉壁の低温化により腐食の発生が抑制される。
Further, in the
このように第4実施形態のボイラにあっては、微粉燃料混合気を火炉11内に向けて吹き込む燃焼バーナ21,22,23,24,25と、燃焼バーナ21,22,23,24,25の上段で追加燃焼用空気を火炉11内に向けて吹き込む追加燃焼用空気ノズル42,43と、燃焼バーナ21,22,23,24,25より上方で追加空気を火炉11内に向けて吹き込む追加空気ノズル52と、燃焼バーナ21,22,23,24,25と追加空気ノズル52との間で火炉11の内壁面に沿って水平に排ガス(保護ガス)を吹き込む保護ガスノズル62,63,64とを設けている。
As described above, in the boiler according to the fourth embodiment, the
従って、保護ガスノズル62,63,64から火炉11の内壁面に沿って水平に排ガスを吹き込むことで、燃焼ガスと火炉11の内壁面との直接的な接触が抑制され、炉壁の腐食を防止して耐久性を向上することができる。また、保護ガスノズル62,63,64は、保護ガスとして排ガスを火炉11に供給することで、火炉11の内壁面の高温化を抑制することができる。
Accordingly, the exhaust gas is blown horizontally along the inner wall surface of the
なお、この第4実施形態では、保護ガスノズル62が火炉11から排出された排ガスを火炉11の内壁面に沿って吹き込むように構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、保護ガスノズル62が火炉11から排出された排ガスと空気ダクト37からの燃焼用空気とを混合した混合気を火炉11の内壁面に沿って吹き込むように構成してもよい。
In the fourth embodiment, the
また、上述した第4実施形態では、燃焼バーナの形態を第1実施形態のCCF燃焼方式としたが、第2、第3実施形態のCUF燃焼方式としてもよい。 In the above-described fourth embodiment, the form of the combustion burner is the CCF combustion system of the first embodiment, but it may be the CUF combustion system of the second and third embodiments.
また、上述した実施形態では、本発明のボイラを石炭焚きボイラとしたが、燃料としては、バイオマスや石油コークスを使用するボイラであってもよく、また、油焚きボイラに適用してもよい。 In the embodiment described above, the boiler of the present invention is a coal-fired boiler. However, the fuel may be a boiler using biomass or petroleum coke, or may be applied to an oil-fired boiler.
10 石炭焚きボイラ
11 火炉
12,101 燃焼装置
21,22,23,24,25,102 燃焼バーナ
26,27,28,29,30 微粉炭供給管
31,32,33,34,35 微粉炭機
36 風箱
37 空気ダクト
41 追加燃焼用空気供給装置
42,43 追加燃焼用空気ノズル
44 第1分岐空気ダクト
51 追加空気供給装置
52 追加空気ノズル
53 第2分岐空気ダクト
61,103,111 保護ガス供給装置
62,63,64,104,112 保護ガスノズル
65,66 第3分岐空気ダクト
DESCRIPTION OF
Claims (6)
固体燃料と燃焼用空気を混合した燃料ガスを前記火炉内に向けて吹き込むことで火炎旋回流を形成可能な上下方向に沿って複数段配置される燃焼バーナと、
前記燃焼バーナより上方で追加空気を前記火炉内に向けて吹き込む追加空気ノズルと、
前記複数段配置される燃焼バーナのうち最上段の前記燃焼バーナのみに対応して前記燃焼バーナの一側方に配置されて前記燃焼バーナによる燃料ガスの吹き込み方向より炉壁側に前記追加空気の一部を保護ガスとして吹き込む保護ガスノズルと、
を有することを特徴とするボイラ。 A furnace that is hollow and installed along the vertical direction;
Combustion burners arranged in multiple stages along the vertical direction capable of forming a flame swirl flow by blowing a fuel gas mixed with solid fuel and combustion air into the furnace,
An additional air nozzle that blows additional air into the furnace above the combustion burner;
The additional air is disposed on one side of the combustion burner corresponding to only the uppermost combustion burner among the combustion burners arranged in a plurality of stages, and the additional air is introduced to the furnace wall side from the blowing direction of the fuel gas by the combustion burner . A protective gas nozzle that blows part of it as protective gas ;
The boiler characterized by having.
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