JP7139095B2 - boiler - Google Patents
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Description
本発明は、発電用または工場用などのために蒸気を生成するためのボイラに関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a boiler for generating steam for power generation, factories, or the like.
従来、微粉炭及び一次空気を炉内へ投入する燃料バーナと、燃料バーナの外周から2次空気を噴射する燃料バーナ用2次ポートとを備える固体燃料焚きバーナが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の固体燃料焚きバーナは、燃料バーナ用2次ポートの上下に配置された一対の2次空気投入ポートを備えている。 Conventionally, a solid fuel-fired burner is known which includes a fuel burner for charging pulverized coal and primary air into the furnace and a secondary port for the fuel burner for injecting secondary air from the outer periphery of the fuel burner (for example, patent Reference 1). The solid fuel-fired burner of Patent Literature 1 has a pair of secondary air injection ports arranged above and below the secondary port for the fuel burner.
特許文献1の固体燃料焚きバーナでは、燃料バーナ用2次ポートの上下から2次空気が供給される。そのため、燃料バーナにより形成される火炎の上方および下方は、燃料に対する空気量が比較的多い領域となる。
一方、特許文献1の固体燃料焚きバーナは、燃料バーナ用2次ポートの左右に2次空気投入ポートを備えていない。そのため、燃料バーナにより形成される火炎の右方および左方は、燃料に対する空気量が比較的少ない領域となる。
In the solid fuel-fired burner of Patent Document 1, secondary air is supplied from above and below the secondary port for the fuel burner. Therefore, the areas above and below the flame formed by the fuel burner have a relatively large amount of air relative to the fuel.
On the other hand, the solid fuel-fired burner of Patent Document 1 does not have secondary air input ports on the left and right sides of the secondary port for the fuel burner. Therefore, the right and left sides of the flame formed by the fuel burner are areas where the amount of air relative to the fuel is relatively small.
特許文献1の固体燃料焚きバーナでは、燃料バーナにより形成される火炎の右方および左方が燃料に対する空気量が比較的少ない還元雰囲気の領域となった場合、隣接する火炉壁に腐食が生じやすいという問題がある。これは、還元雰囲気の領域において、微粉炭中の硫黄分(S分)が硫化水素(H2S)へ転換して火炉壁へ接触するからである。 In the solid fuel-fired burner of Patent Document 1, when the right and left sides of the flame formed by the fuel burner become regions of a reducing atmosphere with a relatively small amount of air relative to the fuel, the adjacent furnace walls are likely to be corroded. There is a problem. This is because the sulfur content (S content) in the pulverized coal is converted to hydrogen sulfide (H 2 S) and contacts the furnace wall in the region of the reducing atmosphere.
また、特許文献1の固体燃料焚きバーナを備えるボイラは、固体燃料焚きバーナが4箇所のコーナー部に配置される旋回燃焼方式を採用している。そのため、旋回方向の上流側の固体燃料焚きバーナの火炎が下流側の固体燃料焚きバーナの火炎に干渉し、燃焼が阻害されて燃焼特性が悪化してしまう可能性がある。 In addition, the boiler equipped with solid fuel-fired burners disclosed in Patent Document 1 employs a swirling combustion system in which solid fuel-fired burners are arranged at four corner portions. Therefore, there is a possibility that the flame of the solid fuel-fired burner on the upstream side in the turning direction interferes with the flame of the solid fuel-fired burner on the downstream side, hindering combustion and deteriorating the combustion characteristics.
本発明は、上述した課題を解決するものであり、硫化水素の発生による火炉壁の腐食、および隣接する他の燃焼バーナの火炎による干渉を抑制可能な燃焼バーナを備えたボイラを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a boiler equipped with a combustion burner capable of suppressing corrosion of the furnace wall due to the generation of hydrogen sulfide and interference by flames of other adjacent combustion burners. With the goal.
上記の目的を達成するための本発明のボイラが備える燃焼バーナは、軸線に沿って筒状に延びるとともに炭素含有固体燃料を粉砕した燃料と1次空気とを混合した燃料ガスを火炉へ供給する燃料ガス流路を形成する燃料ノズルと、前記軸線に沿って筒状に延びるとともに前記燃料ノズルの外側から前記火炉へ2次空気を供給する2次空気流路を形成する2次空気ノズルと、前記2次空気ノズルの上方および下方に配置され、前記火炉へ2次空気を供給する一対の2次空気供給ポートと、を備え、前記燃料ガス流路および前記2次空気流路が、前記軸線に直交する断面が矩形状の流路であり、前記燃料ガス流路の右方および左方に位置する前記2次空気流路の前記火炉への開口部の流路幅の合計が、前記燃料ガス流路の上方および下方に位置する前記2次空気流路の前記火炉への開口部の流路幅の合計よりも大きく、前記2次空気ノズルの右方および左方には、前記火炉へ2次空気を供給する他の2次空気供給ポートが配置されていない。 The combustion burner provided in the boiler of the present invention for achieving the above object extends cylindrically along the axis and supplies fuel gas obtained by mixing fuel obtained by pulverizing carbon-containing solid fuel and primary air to the furnace. a fuel nozzle forming a fuel gas flow path; a secondary air nozzle extending cylindrically along the axis and forming a secondary air flow path for supplying secondary air from the outside of the fuel nozzle to the furnace; a pair of secondary air supply ports disposed above and below the secondary air nozzle for supplying secondary air to the furnace, wherein the fuel gas flow path and the secondary air flow path extend along the axis; The cross section perpendicular to the is a rectangular channel, and the sum of the channel widths of the openings to the furnace of the secondary air channels located to the right and left of the fuel gas channel is the fuel To the right and left of the secondary air nozzles, which are larger than the sum of the channel widths of the openings to the furnace of the secondary air channels located above and below the gas channel, and to the furnace No other secondary air supply port is provided to supply secondary air.
本発明のボイラによれば、燃料ガスを火炉へ供給する燃料ガス流路の右方および左方に位置する2次空気流路の火炉への開口部の流路幅の合計が、燃料ガス流路の上方および下方に位置する2次空気流路の火炉への開口部の流路幅の合計よりも大きい。そのため、2次空気投入ポートが配置されない燃料ガス流路の右方および左方から火炉へ供給される2次空気の流量が増加し、燃焼バーナの右方または左方の火炉壁に隣接する領域で生成される硫化水素(H2S)が減少する。これにより、硫化水素の発生による火炉壁の腐食が抑制される。また、本発明のボイラによれば、2次空気投入ポートが配置されない燃料ガス流路の右方および左方から火炉へ供給される2次空気の流量が増加し、隣接する他の燃焼バーナの火炎による干渉を抑制することができる。 According to the boiler of the present invention, the sum of the channel widths of the openings to the furnace of the secondary air channels located to the right and left of the fuel gas channel for supplying the fuel gas to the furnace is equal to the fuel gas flow. greater than the sum of the channel widths of the openings to the furnace of the secondary air channels located above and below the channel. Therefore, the flow rate of the secondary air supplied to the furnace from the right and left sides of the fuel gas passage where the secondary air input port is not arranged increases, and the area adjacent to the furnace wall on the right or left side of the combustion burner Hydrogen sulfide (H2S) produced at is reduced. This suppresses corrosion of the furnace wall due to generation of hydrogen sulfide. Further, according to the boiler of the present invention, the flow rate of the secondary air supplied to the furnace from the right and left sides of the fuel gas passage where the secondary air input port is not arranged is increased, and the flow rate of the other adjacent combustion burners is increased. Flame interference can be suppressed.
本発明のボイラにおいては、前記燃料ガス流路の右方に位置する前記2次空気流路の前記火炉への開口部の流路幅が、前記燃料ガス流路の左方に位置する前記2次空気流路の前記火炉への開口部の流路幅と等しくてもよい。
燃料ガス流路の右方に位置する2次空気流路の開口部の流路幅と燃料ガス流路の左方に位置する2次空気流路の開口部の流路幅とを一致させることにより、火炉壁に隣接する領域での硫化水素の発生による火炉壁の腐食と、隣接する他の燃焼バーナの火炎による干渉とをそれぞれ適切に抑制することができる。
In the boiler of the present invention, the passage width of the opening of the secondary air passage located on the right side of the fuel gas passage to the furnace is equal to the width of the second air passage located on the left side of the fuel gas passage. It may be equal to the channel width of the opening of the secondary air channel to the furnace.
The channel width of the opening of the secondary air channel located on the right side of the fuel gas channel and the channel width of the opening of the secondary air channel located on the left side of the fuel gas channel should be matched. As a result, corrosion of the furnace wall due to generation of hydrogen sulfide in the region adjacent to the furnace wall and interference due to flames of other adjacent combustion burners can be appropriately suppressed.
本発明のボイラは、前記燃料ガス流路の右方および左方に位置する前記2次空気流路の前記火炉への開口部の流路幅の合計が、前記燃料ガス流路の上方および下方に位置する前記2次空気流路の前記火炉への開口部の流路幅の合計の1.5倍以上かつ6倍以下である。 In the boiler of the present invention, the total channel width of the openings to the furnace of the secondary air channels positioned to the right and left of the fuel gas channel is above and below the fuel gas channel. not less than 1.5 times and not more than 6 times the total width of the passages of the openings to the furnace of the secondary air passages located at .
本発明のボイラは、鉛直方向に沿って設置されるとともに4つの壁面により形成される火炉と、該火炉の前記4つの壁面のそれぞれに対して設置された上記のいずれかの燃焼バーナと、を備え、前記燃焼バーナが、前記火炉の中心に対して偏角を設けて前記燃料ガスを吹き込み、前記火炉の中心回りに旋回する旋回流を形成する。 The boiler of the present invention comprises a furnace installed along the vertical direction and formed by four wall surfaces, and any one of the above combustion burners installed on each of the four wall surfaces of the furnace. The combustion burner blows the fuel gas at an angle with respect to the center of the furnace to form a swirling flow swirling around the center of the furnace.
本発明のボイラによれば、旋回流を形成するように火炉の4つの壁面のそれぞれに対して設置される燃焼バーナのそれぞれにおいて、燃料ガスを火炉へ供給する燃料ガス流路の右方および左方に位置する2次空気流路の火炉への開口部の流路幅の合計が、燃料ガス流路の上方および下方に位置する2次空気流路の火炉への開口部の流路幅の合計よりも大きい。そのため、2次空気投入ポートが配置されない燃料ガス流路の右方および左方から火炉へ供給される2次空気の流量が増加し、燃焼バーナの右方または左方の火炉壁に隣接する領域で生成される硫化水素(H2S)が減少する。これにより、硫化水素の発生による火炉壁の腐食が抑制される。また、本発明のボイラによれば、2次空気投入ポートが配置されない燃料ガス流路の右方および左方から火炉へ供給される2次空気の流量が増加し、隣接する他の燃焼バーナの火炎による干渉を抑制することができる。 According to the boiler of the present invention, in each of the combustion burners installed on each of the four wall surfaces of the furnace so as to form a swirl flow, the fuel gas flow path for supplying the fuel gas to the furnace The sum of the flow channel widths of the openings to the furnace of the secondary air flow channels positioned toward the front is the sum of the flow channel widths of the openings to the furnace of the secondary air flow channels positioned above and below the fuel gas flow channel. Greater than sum. Therefore, the flow rate of the secondary air supplied to the furnace from the right and left sides of the fuel gas passage where the secondary air input port is not arranged increases, and the area adjacent to the furnace wall on the right or left side of the combustion burner The hydrogen sulfide (H 2 S) produced at is reduced. This suppresses corrosion of the furnace wall due to generation of hydrogen sulfide. Further, according to the boiler of the present invention, the flow rate of the secondary air supplied to the furnace from the right and left sides of the fuel gas passage where the secondary air input port is not arranged is increased, and the flow rate of the other adjacent combustion burners is increased. Flame interference can be suppressed.
本発明によれば、硫化水素の発生による火炉壁の腐食、および隣接する他の燃焼バーナの火炎による干渉を抑制可能な燃焼バーナを備えたボイラを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the boiler provided with the combustion burner which can suppress the corrosion of the furnace wall by generation of hydrogen sulfide, and interference by the flame of another adjacent combustion burner can be provided.
以下に添付図面を参照して、本発明の燃焼バーナの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。 Preferred embodiments of the combustion burner of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present invention is not limited by this embodiment, and when there are a plurality of embodiments, the invention also includes a configuration in which each embodiment is combined.
本発明の一実施形態の燃焼バーナが適用された微粉炭焚きボイラは、炭素含有固体燃料として石炭を粉砕した微粉炭を用い、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ボイラである。 A pulverized coal-fired boiler to which a combustion burner of one embodiment of the present invention is applied uses pulverized coal as a carbon-containing solid fuel, burns this pulverized coal with a combustion burner, and dissipates the heat generated by this combustion. It is a boiler that can be recovered.
図1に示すように、本実施形態の微粉炭焚きボイラ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と煙道13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を構成する火炉壁の下部に燃焼装置12が設けられている。
As shown in FIG. 1 , a pulverized coal-fired
燃焼装置12は、火炉壁に装着された複数の燃焼バーナ100A,100B,100C,100D,100Eを有している。本実施例にて、この燃焼バーナ100A,100B,100C,100D,100Eは、火炉11が延びる鉛直方向を中心軸とした周方向に沿って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5セット(5段)配置されている。なお、ここでは5セットとしたが、6セットあるいはその他の任意のセット数とすることができる。
そして、各燃焼バーナ100A,100B,100C,100D,100Eは、微粉炭供給管26,27,28,29,30を介して微粉炭機(ミル;粉砕機)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が微粉炭供給管26,27,28,29,30から燃焼バーナ100A,100B,100C,100D,100Eに供給される。
Each of the
また、火炉11は、各燃焼バーナ100A,100B,100C,100D,100E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(2次空気供給管)37の一端部が連結されており、この空気ダクト37には、他端部に送風機38が装着されている。更に、火炉11は、各燃焼バーナ100A,100B,100C,100D,100Eの装着位置より鉛直方向上方にアディショナル空気ノズル39が設けられている。このアディショナル空気ノズル39には、空気ダクト37から分岐した分岐空気ダクト40の端部が連結されている。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100A,100B,100C,100D,100Eに供給することができると共に、送風機38により送られた燃焼用空気(追加空気)を分岐空気ダクト40からアディショナル空気ノズル39に供給することができる。
Further, the
そのため、燃焼装置12にて、各燃焼バーナ100A,100B,100C,100D,100Eは、微粉炭と搬送用空気(1次空気)とを混合した微粉燃料混合気(燃料ガス)を火炉11内に吹き込み可能であると共に、燃焼用空気を火炉11内に吹き込み可能となっている。燃焼装置12は、点火トーチ(図示略)により微粉燃料混合気に点火することで、火炎を形成することができる。
Therefore, in the
火炉11は、鉛直方向上部に煙道13が連結されており、この煙道13に、対流伝熱部として燃焼ガスの熱を回収するための熱交換器である過熱器(スーパーヒータ)41,42、再熱器43,44及び節炭器(エコノマイザ)45,46,47が設けられており、火炉11での燃焼で発生した燃焼ガスと水や蒸気との間で熱交換が行われる。
The
煙道13は、そのガス流れ下流側に熱交換を行った燃焼ガスが排ガスとして排出される排ガス管48が連結されている。この排ガス管48は、空気ダクト37との間にエアヒータ49が設けられ、空気ダクト37を流れる空気と、排ガス管48を流れる排ガスとの間で熱交換を行い、燃焼バーナ100A,100B,100C,100D,100Eに供給する燃焼用空気を昇温することができる。なお、排ガス管48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。
The
従って、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(1次空気)と共に微粉炭供給管(燃料供給管)26,27,28,29,30を通して燃焼バーナ100A,100B,100C,100D,100Eに供給される。また、加熱された燃焼用空気(2次空気)が空気ダクト37から風箱36を介して各燃焼バーナ100A,100B,100C,100D,100Eに供給される共に、分岐空気ダクト40からアディショナル空気ノズル39に供給される。搬送用空気(1次空気)は微粉炭が着火しないよう温度が低く、燃焼用空気(2次空気)はエアヒータ49で加熱されているので、1次空気および微粉燃料混合気よりも温度が高い。
Therefore, when the
すると、燃焼バーナ100A,100B,100C,100D,100Eは、微粉炭と搬送用空気とが混合した微粉燃料混合気(燃料ガス)を火炉11に吹き込むと共に燃焼用空気を火炉11に吹き込み、このときに着火することで火炎を形成することができる。また、アディショナル空気ノズル39は、追加空気を火炉11に吹き込み、微粉炭に対する空気の量を適正化させる燃焼制御を行うことができる。この火炉11では、微粉燃料混合気と燃焼用空気とが燃焼して火炎が生じ、この火炉11内の鉛直方向下部の領域で火炎が生じると、燃焼ガス(排ガス)がこの火炉11内を上昇し、煙道13に排出される。
Then, the
即ち、燃焼バーナ100A,100B,100C,100D,100Eは、微粉炭混合気と燃焼用空気(2次空気)を火炉11における燃焼領域に吹き込み、このときに着火することで燃焼領域に火炎旋回流が形成される。そして、この火炎旋回流は、旋回しながら上昇して還元領域に至る。アディショナル空気ノズル39は、追加空気を火炉11における還元領域の鉛直上方に吹き込む。この火炉11では、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、内部が還元雰囲気に保持される。そして、微粉炭の燃焼により発生したNOxが火炉11で還元され、その後、追加空気(アディショナルエア)が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。
That is, the
このとき、給水ポンプ(図示略)から供給された水は、節炭器45,46,47によって予熱された後、蒸気ドラム(図示略)に供給され火炉壁の各水管(図示略)に供給される間に加熱されて飽和蒸気となり、蒸気ドラムに送り込まれる。更に、蒸気ドラムの飽和蒸気は過熱器41,42に導入され、燃焼ガスによって過熱される。過熱器41,42で生成された過熱蒸気は、発電プラントのタービン(図示略)に供給される。また、タービンでの供給した水蒸気の膨張過程の中途で取り出した蒸気は、再熱器43,44に導入され、再度過熱されてタービンに戻され膨張して、タービンが回転駆動する。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。
At this time, the water supplied from the feed water pump (not shown) is preheated by the
その後、煙道13の節炭器45,46,47を通過した排ガスは、排ガス管48にて、脱硝装置(図示略)にて、供給したアンモニアと触媒により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。
After that, the exhaust gas that has passed through 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100A,100B,100C,100D,100E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100Aについてのみ説明する。
Here, the
燃焼バーナ100Aは、図2に示すように、火炉11を形成する4つの壁面に設けられる燃焼バーナ100Aa,100Ab,100Ac,100Adから構成されている。各燃焼バーナ100Aa,100Ab,100Ac,100Ad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の各壁面にある各燃焼バーナ100Aa,100Ab,100Ac,100Adは、火炉11に対して、微粉炭と搬送用空気(1次空気)が混合した微粉燃料混合気を火炉11中心に対して僅かな偏角を設けて吹き込むと共に、その微粉燃料混合気の外側に燃焼用空気(2次空気)を吹き込む。そして、各燃焼バーナ100Aa,100Ab,100Ac,100Ad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)反時計回り方向に旋回する火炎旋回流となる。ここでは、反時計回り方向に旋回するものとしたが、時計回りに旋回する火炎旋回流となるように各燃焼バーナ100Aa,100Ab,100Ac,100Adを配置してもよい。
Therefore, the combustion burners 100Aa, 100Ab, 100Ac, and 100Ad on each wall surface of the
次に、燃焼バーナ100Aについて詳細に説明する。
図3の部分縦断面図および図4に正面図に示すように、本実施形態の燃焼バーナ100Aは、燃料ノズル110と、2次空気ノズル120と、一対の2次空気供給ポート130A,130Bと、を備える。なお、図3の縦断面図は、図4に示す燃焼バーナ100AのI-I矢視断面図となっている。
Next, the
As shown in the partial longitudinal sectional view of FIG. 3 and the front view of FIG. 4, the
燃料ノズル110は、軸線X1に沿って筒状に延びるように形成される部材である。燃料ノズル110は、その内部に微粉炭供給管26から供給される微粉燃料混合気を火炉11へ供給する燃料ガス流路111を形成する。燃料ガス流路111は、軸線X1に直交する断面が矩形状の流路となっている。
燃料ノズル110が火炉11に面する開口部分の形状は、微粉燃料混合気のガス流通方向と同方向に直管状に延びる形状となっている。図3に示すように、燃料ノズル110の鉛直方向の高さは、H1で一定となっている。これは、微粉燃料混合気に含まれる微粉炭が燃料ガス流路111の中心軸(軸線X1)に対して外周側へ導かれることを抑制するためである。
The opening of the
2次空気ノズル120は、軸線X1に沿って筒状に延びるように形成されるとともに燃料ノズル110の軸線X1に対して外側を取り囲むように配置される部材である。2次空気ノズル120は、その内周面と燃料ノズル110の外周面との間に火炉11へ2次空気を供給する環状の2次空気流路121を形成する。2次空気流路121は、軸線X1に直交する断面が矩形状の流路となっている。
The
2次空気ノズル120は、風箱36から供給される2次空気を、2次空気流路121を介して火炉11へ供給する。2次空気ノズル120の鉛直方向の高さは、基端側がH2で一定であり、先端側でH2からH3まで低くなる形状となっている。
The
2次空気供給ポート130Aは、2次空気ノズル120の鉛直方向の上方に配置され、火炉11へ2次空気を供給するものである。2次空気供給ポート130Bは、2次空気ノズル120の鉛直方向の下方に配置され、火炉11へ2次空気を供給するものである。2次空気供給ポート130A,130Bは、風箱36から供給される2次空気を火炉11へ供給する。2次空気供給ポート130A,130Bの高さは、基端側がH4で一定であり、先端側でH4からH5まで低くなる形状となっている。
The secondary air supply port 130</b>A is arranged vertically above the
次に、2次空気流路121の火炉11への開口部の流路幅について説明する。図5は、図4に示す燃焼バーナ100Aの2次空気流路121の火炉11への開口部の流路幅を示す正面図である。ここで、W1は燃料ノズル110の開口部の水平方向の幅であり、W2は2次空気ノズル120の開口部の水平方向の幅である。
Next, the channel width of the opening of the
ここで、燃料ガス流路111の右方に位置する2次空気流路121の火炉11への開口部の流路幅をWrとし、燃料ガス流路111の左方に位置する2次空気流路121の火炉11への開口部の流路幅をWlとする。また、燃料ガス流路111の上方に位置する2次空気流路121の火炉11への開口部の流路幅をHuとし、燃料ガス流路111の下方に位置する2次空気流路121の火炉11への開口部の流路幅をHdとする。
Here, the channel width of the opening of the
そして、本実施形態においては、Wr,Wl,Hu,Hdの間に以下の条件式(1)が成り立つように燃料ガス流路111および2次空気流路121を形成する。
Hu+Hd<Wr+Wl (1)
この条件は、燃料ガス流路111の右方および左方に位置する2次空気流路121の火炉11への開口部の流路幅の合計が、燃料ガス流路111の上方および下方に位置する2次空気流路121の火炉11への開口部の流路幅の合計よりも大きいという条件である。条件式(1)が成り立つようにすることで、2次空気供給ポート130A,130Bが配置されない燃料ガス流路111の右方および左方から火炉へ供給される2次空気の流量が増加する。
In this embodiment, the
Hu+Hd<Wr+Wl (1)
This condition is that the sum of the channel widths of the openings to the
ここで、WrとWlとが同じ流路幅となるように燃料ガス流路111および2次空気流路121を形成してもよい。燃料ガス流路111の右方に位置する2次空気流路121の流路幅Wrと燃料ガス流路111の左方に位置する2次空気流路121の流路幅Wlとを一致させることにより、火炉壁に隣接する領域での硫化水素の発生による火炉壁の腐食と、隣接する他の燃焼バーナの火炎による干渉とをそれぞれ適切に抑制することができる。
Here, the
また、WrとWlとが異なる流路幅となるように燃料ガス流路111および2次空気流路121を形成してもよい。図2に示すように、本実施形態の燃焼バーナ100Aは、燃焼バーナ100Aを火炉11からみた場合、燃料ガス流路111の左方に火炉壁が配置され、燃料ガス流路111の右方から旋回流の上流側の他の燃焼バーナ100Aの火炎による干渉を受ける。
Further, the
そのため、火炎の干渉よりも硫化水素の発生による火炉壁の腐食の影響が大きい場合には、WlをWrよりも広くするのが望ましい。燃料ガス流路111の左方に位置する2次空気流路121から供給される2次空気を増加することで、硫化水素の発生による火炉壁の腐食を抑制することができる。
Therefore, when the influence of corrosion of the furnace wall due to the generation of hydrogen sulfide is greater than the flame interference, it is desirable to make Wl wider than Wr. By increasing the amount of secondary air supplied from the secondary
また、硫化水素の発生による火炉壁の腐食よりも火炎の干渉の影響が大きい場合には、WrをWlよりも広くするのが望ましい。燃料ガス流路111の右方に位置する2次空気流路121から供給される2次空気を増加することで、旋回流の上流側の他の燃焼バーナ100Aの火炎による干渉を抑制することができる。
Further, when the influence of flame interference is greater than the corrosion of the furnace wall due to the generation of hydrogen sulfide, it is desirable to make Wr wider than Wl. By increasing the secondary air supplied from the secondary
また、本実施形態においては、更に以下の条件式(2)が成り立つように燃料ガス流路111および2次空気流路121を形成するのが望ましい。
1.5≦(Wr+Wl)/(Hu+Hd)≦6 (2)
この条件は、燃料ガス流路111の右方および左方に位置する2次空気流路121の火炉11への開口部の流路幅が、燃料ガス流路111の上方および下方に位置する2次空気流路121の火炉11への開口部の流路幅の1.5倍以上かつ6倍以下であるという条件である。条件式(2)が成り立つようにすることで、燃料ガス流路111の右方および左方に位置する2次空気流路121の開口部の流路幅を燃料ガス流路111の上方および下方に位置する2次空気流路121の開口部の流路幅よりも十分に大きくすることができる。
Further, in this embodiment, it is desirable to form the
1.5≦(Wr+Wl)/(Hu+Hd)≦6 (2)
This condition is that the width of the openings of the secondary
ここで、比較例の燃焼バーナについて説明する。図6は、比較例の燃焼バーナの2次空気流路の開口部の流路幅を示す正面図である。
本実施形態の燃焼バーナ100Aと比較例の燃焼バーナの双方において、燃料ノズル110の形状は同一である。燃料ノズル110が火炉11に面する開口部の形状は、幅W1で高さH1の矩形状となっている。
Here, a combustion burner of a comparative example will be described. FIG. 6 is a front view showing the channel width of the opening of the secondary air channel of the combustion burner of the comparative example.
The shape of the
本実施形態の燃焼バーナ100Aと比較例の燃焼バーナは、2次空気ノズル120の形状が異なっている。本実施形態の2次空気ノズル120と比較例の2次空気ノズル120aの開口部の高さはH3で同一である。一方、比較例の2次空気ノズル120aの幅W3は、本実施形態の2次空気ノズル120の幅W2よりも狭い。比較例においては、燃料ガス流路111の右方に位置する2次空気流路121aの火炉11への開口部の流路幅Wraと燃料ガス流路111の左方に位置する2次空気流路121aの火炉11への開口部の流路幅Wlaの合計と、燃料ガス流路111の上方に位置する2次空気流路121の火炉11への開口部の流路幅Huと燃料ガス流路111の下方に位置する2次空気流路121の火炉11への開口部の流路幅Hdの合計とが等しい。
The
このように、本実施形態の燃料ガス流路111の右方および左方に位置する2次空気流路121の火炉11への開口部の流路幅の合計(Wr+Wl)は、比較例の燃料ガス流路111の右方および左方に位置する2次空気流路121aの火炉11への開口部の流路幅の合計(Wra+Wla)よりも大きい。
In this way, the total channel width (Wr+Wl) of the openings to the
ここで、送風機38により送風される2次空気を火炉11へ送風する開口部の総面積をSとした場合、以下の条件式(3)が成り立つように本実施形態の燃料ガス流路111および2次空気流路121を形成するのが望ましい。
2≦[(Wr+Wl-Wra-Wla)・H3/S]・100≦10 (3)
この条件は、本実施形態の燃料ガス流路111の右方および左方に位置する2次空気流路121の火炉11への開口部の面積の合計(Wr+Wl)・H3から比較例の燃料ガス流路111の右方および左方に位置する2次空気流路121aの火炉11への開口部の面積の合計(Wra+Wla)・H3を減算した値を、2次空気を火炉11へ送風する開口部の総面積の2%以上かつ10%以下とする条件である。
Here, when the total area of the openings for blowing the secondary air blown by the
2≦[(Wr+Wl−Wra−Wla)・H3/S]・100≦10 (3)
This condition is obtained from the total area (Wr+Wl)·H3 of the openings to the
なお、送風機38により送風される2次空気を火炉11へ送風する開口部の総面積Sを一定とした場合、2次空気流路121に供給される2次空気の流量を増加させると、増加させた流量と同量の2次空気が2次空気供給ポート130A,130Bから減少する。これは、2次空気流路121に供給される2次空気と2次空気供給ポート130A,130Bに供給される2次空気とは、同一の供給源である風箱36に接続されているためである。
In addition, when the total area S of the openings for blowing the secondary air blown by the
以上説明した本実施形態の燃焼バーナ100Aが奏する作用および効果について説明する。
The operation and effects of the
本実施形態の燃焼バーナ100Aによれば、微粉燃料混合気を火炉11へ供給する燃料ガス流路111の右方および左方に位置する2次空気流路121の火炉11への開口部の流路幅の合計が、燃料ガス流路111の上方および下方に位置する2次空気流路121の火炉11への開口部の流路幅の合計よりも大きい。そのため、2次空気供給ポート130A,130Bが配置されない燃料ガス流路111の右方および左方から火炉11へ供給される2次空気の流量が増加し、燃焼バーナ100Aの右方または左方の火炉壁に隣接する領域で生成される硫化水素(H2S)が減少する。これにより、硫化水素の発生による火炉壁の腐食が抑制される。また、本実施形態の燃焼バーナ100Aによれば、2次空気供給ポート130A,130Bが配置されない燃料ガス流路111の右方および左方から火炉11へ供給される2次空気の流量が増加し、隣接する他の燃焼バーナの火炎による干渉を抑制することができる。
According to the
また、本実施形態の燃焼バーナ100Aにおいては、燃料ガス流路111の右方および左方に位置する2次空気流路121の火炉11への開口部の流路幅の合計が、燃料ガス流路111の上方および下方に位置する2次空気流路121の火炉11への開口部の流路幅の合計の1.5倍以上かつ6倍以下とするのが望ましい。
Further, in the
燃料ガス流路111の右方および左方に位置する2次空気流路121の開口部の流路幅の合計を燃料ガス流路111の上方および下方に位置する2次空気流路121の開口部の流路幅の合計よりも十分に大きくすることにより、火炉壁に隣接する領域での硫化水素の発生による火炉壁の腐食と、隣接する他の燃焼バーナの火炎による干渉とをより確実に抑制することができる。
The sum of the channel widths of the openings of the secondary
<他の実施形態>
本実施形態の燃焼バーナ100Aにおいては、火炉11に面する燃料ノズル110の先端の内部に保炎器を配置してもよい。保炎器は、例えば、鉛直方向に沿って延びる単数または複数の板状部材により形成される。保炎器を配置することにより、微粉燃料混合気の着火性能及び保炎性能を高めることができる。
<Other embodiments>
In the
10 微粉炭焚きボイラ
11 火炉
12 燃焼装置
26,27,28,29,30 微粉炭供給管(燃料供給管)
31,32,33,34,35 微粉炭機(粉砕機)
36 風箱
37 空気ダクト(2次空気供給管)
38 送風機
49 エアヒータ(熱交換器)
100A,100B,100C,100D,100E 燃焼バーナ
110 燃料ノズル
111 燃料ガス流路
120 2次空気ノズル
121 2次空気流路
130A,130B 2次空気供給ポート
10 pulverized coal-fired
31, 32, 33, 34, 35 Coal pulverizer (pulverizer)
36
38
100A, 100B, 100C, 100D,
Claims (2)
該火炉の前記4つの壁面のそれぞれに対して設置された燃焼バーナと、を備え、
前記燃焼バーナが、前記火炉の中心に対して偏角を設けて燃料ガスを吹き込み、前記火炉の中心回りに旋回する旋回流を形成するボイラであって、
前記燃焼バーナは、
軸線に沿って筒状に延びるとともに炭素含有固体燃料を粉砕した燃料と1次空気とを混合した前記燃料ガスを前記火炉へ供給する燃料ガス流路を形成する燃料ノズルと、
前記軸線に沿って筒状に延びるとともに前記燃料ノズルの外側から前記火炉へ2次空気を供給する2次空気流路を形成する2次空気ノズルと、
前記2次空気ノズルの上方および下方に配置され、前記火炉へ2次空気を供給する一対の2次空気供給ポートと、を備え、
前記燃料ガス流路および前記2次空気流路が、前記軸線に直交する断面が矩形状の流路であり、
前記燃料ガス流路の右方および左方に位置する前記2次空気流路の前記火炉への開口部の流路幅の合計が、前記燃料ガス流路の上方および下方に位置する前記2次空気流路の前記火炉への開口部の流路幅の合計の1.5倍以上かつ6倍以下であり、
前記2次空気ノズルの右方および左方には、前記火炉へ2次空気を供給する他の2次空気供給ポートが配置されていないボイラ。 a furnace installed along the vertical direction and formed by four wall surfaces;
a combustion burner installed against each of the four walls of the furnace;
A boiler in which the combustion burner blows fuel gas at an angle to the center of the furnace to form a swirling flow that swirls around the center of the furnace,
The combustion burner is
a fuel nozzle extending cylindrically along an axis and forming a fuel gas flow path for supplying the fuel gas, which is a mixture of fuel obtained by pulverizing carbon-containing solid fuel and primary air, to the furnace;
a secondary air nozzle extending cylindrically along the axis and forming a secondary air flow path for supplying secondary air from the outside of the fuel nozzle to the furnace;
a pair of secondary air supply ports disposed above and below the secondary air nozzle to supply secondary air to the furnace;
the fuel gas channel and the secondary air channel are channels having a rectangular cross section orthogonal to the axis;
The sum of the channel widths of the openings of the secondary air channels located to the right and left of the fuel gas channel to the furnace is equal to the secondary air channel located above and below the fuel gas channel. 1.5 times or more and 6 times or less of the total width of the opening of the air flow path to the furnace,
A boiler in which no other secondary air supply ports for supplying secondary air to the furnace are arranged to the right and left of the secondary air nozzles.
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