JP7229796B2 - BFG burner device, boiler provided with same, and method of operating BFG burner device - Google Patents
BFG burner device, boiler provided with same, and method of operating BFG burner device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7229796B2 JP7229796B2 JP2019017051A JP2019017051A JP7229796B2 JP 7229796 B2 JP7229796 B2 JP 7229796B2 JP 2019017051 A JP2019017051 A JP 2019017051A JP 2019017051 A JP2019017051 A JP 2019017051A JP 7229796 B2 JP7229796 B2 JP 7229796B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bfg
- gas
- burner
- wind box
- bfg burner
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C1/00—Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air
- F23C1/12—Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air gaseous and pulverulent fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C5/00—Disposition of burners with respect to the combustion chamber or to one another; Mounting of burners in combustion apparatus
- F23C5/08—Disposition of burners
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
- F23C7/02—Disposition of air supply not passing through burner
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
- F23C9/08—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for reducing temperature in combustion chamber, e.g. for protecting walls of combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
- F23L7/002—Supplying water
- F23L7/005—Evaporated water; Steam
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2202/00—Fluegas recirculation
- F23C2202/30—Premixing fluegas with combustion air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2203/00—Flame cooling methods otherwise than by staging or recirculation
- F23C2203/30—Injection of tempering fluids
Description
本開示は、BFGバーナ装置、これを備えたボイラ、及びBFGバーナ装置の運転方法に関するものである。 The present disclosure relates to a BFG burner apparatus, a boiler having the same, and a method of operating a BFG burner apparatus.
石炭焚きボイラなどの大型のボイラは、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火炉の周方向に沿って配設されている。また、石炭焚きボイラは、火炉の鉛直方向上方に煙道が連結されており、この煙道に蒸気を生成するための熱交換器が配置されている。そして、燃焼バーナが火炉内に燃料と空気(酸化性ガス)との混合気を噴射することで火炎が形成され、燃焼ガスが生成されて煙道に流れる。燃焼ガスが流れる領域に熱交換器が設置され、熱交換器を構成する伝熱管内を流れる水や蒸気を加熱して過熱蒸気が生成される。 A large-sized boiler such as a coal-fired boiler has a hollow, vertically installed furnace, and a plurality of combustion burners are arranged on the furnace wall along the circumferential direction of the furnace. In the coal-fired boiler, a flue is connected vertically above the furnace, and a heat exchanger for generating steam is arranged in the flue. Then, the combustion burner injects a mixture of fuel and air (oxidizing gas) into the furnace to form a flame and generate combustion gas that flows into the flue. A heat exchanger is installed in a region where the combustion gas flows, and superheated steam is generated by heating water or steam flowing inside the heat transfer tubes constituting the heat exchanger.
近年、エネルギー資源の有効利用の観点から、製鉄過程で発生し、高炉から副生ガスとして得られるガス(高炉ガス:BFG(Blast Furnace Gas))も、ボイラにおいて燃料として用いられるようになってきている(例えば特許文献1)。しかし、BFGは発熱量が低く(低カロリーであり)燃焼性が悪いことと、流量と組成に時間変動があるため、BFGを燃焼させるバーナ(BFGバーナ)の他に、他の燃料(例えば石炭等の炭素含有固体燃料)を燃焼するバーナ(例えば石炭バーナ)を用いて混焼することが一般的である。 In recent years, from the viewpoint of effective utilization of energy resources, the gas generated in the steelmaking process and obtained as a by-product gas from the blast furnace (blast furnace gas: BFG (Blast Furnace Gas)) has also come to be used as fuel in boilers. (For example, Patent Document 1). However, BFG has a low calorific value (low calorie) and poor combustibility, and there are time fluctuations in the flow rate and composition. Co-firing using a burner (for example, a coal burner) that burns a carbon-containing solid fuel such as a carbon-containing solid fuel is common.
ここで、図4A,4B,図5を示し、ボイラの火炉において石炭とBFGとを混焼する場合に発生する課題について説明する。図4Aは参考例としてのBFGバーナ及び石炭バーナの空気系統図であり、図4Bは参考例としてのBFGバーナ及び石炭バーナの火炉側から見た正面図である。 Here, referring to FIGS. 4A, 4B, and 5, problems that occur when coal and BFG are co-fired in a boiler furnace will be described. FIG. 4A is an air system diagram of a BFG burner and a coal burner as a reference example, and FIG. 4B is a front view of the BFG burner and a coal burner as a reference example viewed from the furnace side.
図4A,4Bに示すように、石炭とBFGとを混焼するボイラ110は、火炉111を構成する火炉壁に設けられ、その上部段に例えば4段設けられた石炭バーナ121,122,123,124と、下部段に例えば3段設けられたBFGバーナ161,162,163とを備える。各石炭バーナ121,122,123,124の装着位置に風箱136が、そして各BFGバーナ161,162,163の装着位置に風箱168がそれぞれ設けられている。各BFGバーナ161,162,163は、各BFGバーナ161,162,163にそれぞれ設けられた風箱ダンパ(不図示)を介して接続されたのち、ダンパ164を介して上流側の空気ダクト137に接続される。また、各石炭バーナ121,122,123,124も同様に、各石炭バーナ121,122,123,124にそれぞれ設けられた風箱ダンパ(不図示)を介してダンパ165に接続され、ダンパ165を介して上流側の空気ダクト137に接続される。このような構成により、空気ダクト137から空気が石炭バーナ121,122,123,124、及びBFGバーナ161,162,163にそれぞれ分配されて供給される。供給される空気の温度は、通常運転時に例えば約300℃から350℃である。
As shown in FIGS. 4A and 4B, a
図4Bに示すように、石炭バーナ121は、微粉炭等の燃料を搬送用の一次空気(搬送用ガス)とともに噴出する燃料ノズル191と、燃料ノズル191の周囲に設けられ、燃料ノズル191の外周側に二次空気(燃焼用空気)の流路を形成する二次空気ノズル192と、を備えた構造となっている(他の石炭バーナ122,123,124も同様の構造である)。一方、BFGバーナ161は、BFGの燃焼性を高めるためにバーナノズルが格子状となっており、BFGの流路と燃焼用空気の流路とが交互に形成され、炉内に噴出したBFGと燃焼用空気とが混合して燃焼する構造となっている(他のBFGバーナ162,163も同様の構造である)。
As shown in FIG. 4B , the
石炭の微粉炭とBFGとを混焼するボイラにおいては、石炭専焼の場合に100%負荷を賄える構成とされている。そして、BFGは製鉄過程で発生する副生ガスであり、流量と組成が変動するため、BFGを例えばボイラ負荷の最大50%負荷として各バーナの使用本数を切替えて運転している。具体的には、BFGの流量が減少した場合は、BFGの流量に応じて使用するBFGバーナ161,162,163の本数を減らし、その分の負荷を石炭バーナ121,122,123,124で補うように運転する。一方、BFGの流量が増加した場合は、例えば石炭バーナ121,122,123,124の本数を減らし、一部を停止して運転をする。
A boiler for co-firing pulverized coal and BFG is configured to cover a 100% load in the case of coal-only firing. BFG is a by-product gas generated in the iron-making process, and since the flow rate and composition fluctuate, the BFG is operated by switching the number of burners used, for example, with a maximum load of 50% of the boiler load. Specifically, when the flow rate of BFG decreases, the number of
石炭の微粉炭とBFGとを混焼する場合、ボイラ全体への燃料供給量に対応してボイラ全体への燃焼用酸素の供給量割合を一定とし、具体的には燃焼用空気(酸化性ガス)の供給量は所定量で一定とする。ただし、BFGは気体燃料であることから、微粉炭に比べて燃焼性がよく、炉内側で早く酸素を消費してしまい、BFGバーナ161,162,163よりも下流側で行われる微粉炭の燃焼に必要な酸素を奪うことで、微粉炭の未燃分が増加してしまう。従って、BFGバーナ161,162,163へ供給する燃焼用空気量はBFGを専焼させる場合に比べて少なく設定する。
When co-firing coal pulverized coal and BFG, the ratio of the amount of combustion oxygen supplied to the entire boiler is kept constant corresponding to the amount of fuel supplied to the entire boiler. Specifically, combustion air (oxidizing gas) The supply amount of is constant at a predetermined amount. However, since BFG is a gaseous fuel, it is more combustible than pulverized coal, and consumes oxygen quickly inside the furnace. By depriving the oxygen necessary for the process, the unburned portion of the pulverized coal increases. Therefore, the amount of combustion air to be supplied to the
この場合、全石炭バーナ121,122,123,124と全BFGバーナ161,162,163で混焼する際に、ボイラへの空気供給量全体に対して、例えば各バーナの専焼状態での必要空気量を混焼状態に変更するには、次のように変更する。具体的には、ボイラへの空気供給量全体に対して、例えば全石炭バーナ121,122,123,124が単体で専焼状態で燃焼する際の燃焼用空気供給量が70%、全BFGバーナ161,162,163が単体で専焼状態で燃焼する際の燃焼用空気供給量が30%の標準条件にあった場合を例にする。石炭バーナ121,122,123,124への燃焼用空気供給量は、石炭専焼としての必要分から増加させる(例えば70%を80~85%へ増加させる)。そして、BFGバーナ161,162,163への燃焼用空気供給量は、BFG専焼としての必要分を減少させる(例えば30%を15~20%に減少させる)ことで、微粉炭とBFGとの燃焼性の違いを補正することができる。
In this case, when co-firing all the
この場合、次の新たなる課題が発生する可能性がある。図5を示してこの課題についてより詳しく説明する。図5は、参考例としてのBFGバーナの概略側断面図であり、BFGバーナ161の炉内側である先端部170の内部は、BFGの流路と燃焼用空気の流路とが交互に形成され、炉内に噴出したBFGと燃焼用空気とが混合して燃焼する構造となっている。なお、図5中、実線矢印はBFGの流れを、破線矢印は燃焼用空気の流れを、点線矢印は未燃ガスの流れをそれぞれ示す。また、図5中、紙面右方向は炉外側を示し、紙面左方向は炉内側を示している。
In this case, the following new problem may arise. This problem will be explained in more detail with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic side cross-sectional view of a BFG burner as a reference example, and the inside of the
図5に示すように、BFGバーナ161は、炉外側において、BFGの流路を形成するBFGノズル166を備えており、BFGノズル166の上下方向には、BFGノズル166の外周側に燃焼用空気の流路を形成する風箱168が接続されている。また、BFGバーナ161は、炉内側において、例えば鉛直方向に2段、幅方向に6列の流路が形成されるように内部が区画部169によって区画された先端部170を備えている。先端部170の内部に区画された各流路とBFGノズル166及び風箱168との間は、先端部170の内部に区画された各流路において、BFGの流路と燃焼用空気の流路とが鉛直方向及び幅方向のそれぞれで交互に形成されるように接続部171によってそれぞれ接続されている。先端部170と接続部171と風箱168との接続部分、接続部171とBFGノズル166との接続部分、及び区画部169と接続部171との接続部分はそれぞれ溶接等により接続されている(溶接構造部分等が形成されている)。
As shown in FIG. 5, the BFG
図5においては、例えば紙面上方のBFGバーナ161が運転中であり、下方のBFGバーナ162はBFGの供給が停止中となっている。停止中の下方のBFGバーナ162においては、対応する風箱ダンパが閉じられているものの、微量の燃焼用空気がBFGノズル166と風箱168との間に形成された流路に漏れて流通している。
In FIG. 5, for example, the BFG
BFGバーナ161への燃焼用空気供給量を減らすと燃焼用空気の流速が低下するため、BFGの燃焼時に未燃ガスNGが発生し易くなる場合がある(例えば、BFG専焼時の燃焼用空気流速に対し、混焼時は燃焼用空気量を減少することで65%から50%の流速へ減少となる)。このとき、石炭バーナ121,122,123,124で微粉炭燃焼時の灰分が鉛直下方側にあるBFGバーナ162側ヘ流入しやすくなる。BFGの供給が停止中のBFGバーナ(図5ではBFGバーナ162)があると、流れてきた灰分が停止中のBFGバーナ162の先端部170に蓄積し、BFGバーナ162の先端部分が閉塞してしまう可能性がある。
When the amount of combustion air supplied to the
また、BFGの供給が停止中のBFGバーナ(図5ではBFGバーナ162)があることで、BFGの未燃ガスNGの一部が停止中のBFGバーナ162及び風箱168の内側ヘ流入してしまう場合がある。すると、停止中のBFGバーナ162の風箱168に流入する微量の燃焼用空気が、BFGバーナ162及び風箱168の内部に流入した未燃ガスNGと反応して燃焼してしまう場合がある(図5では燃焼B)。これにより、BFGバーナ162及び風箱168が不均一に温度上昇をして、BFGバーナ162及び風箱168を備えたBFGバーナ装置を損傷する可能性がある。特に、BFGバーナ162内の溶接構造部分である形状変化部分にクラックが発生し易く、この部分が局所的に温度上昇をして、BFGバーナ162の運転時にBFGと燃焼用空気とが反応して更にクラックが拡大する可能性があり、この場合にはBFGバーナ装置の寿命が低下する課題があった。
In addition, since there is a BFG burner (BFG
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、BFGの供給が停止中のBFGバーナ及び風箱の内部に流入したBFGの未燃ガスが内部で燃焼し、BFGバーナ装置が損傷することを防止することができるBFGバーナ装置及びBFGバーナ装置の運転方法を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of such circumstances, and the unburned gas of the BFG that has flowed into the BFG burner and the wind box during which the supply of BFG is stopped is burned inside, and the BFG burner device is It is an object of the present invention to provide a BFG burner device and a method of operating the BFG burner device that can prevent damage.
上記課題を解決するために、本開示は以下の手段を採用する。
本開示のBFGバーナ装置は、火炉の壁面に設けられ、前記火炉内で高炉ガスを燃焼させるBFGバーナと、該BFGバーナと連通して接続され、前記BFGバーナに酸化性ガスを供給する風箱と、前記風箱に接続され、前記風箱に不燃ガスを導入するガス導入ラインと、前記BFGバーナへの前記高炉ガスの供給が停止しているときに前記ガス導入ラインに前記不燃ガスを流すガス供給制御部と、を備えている。
In order to solve the above problems, the present disclosure employs the following means.
The BFG burner device of the present disclosure includes a BFG burner provided on a wall surface of a furnace for burning blast furnace gas in the furnace, and a wind box connected in communication with the BFG burner to supply oxidizing gas to the BFG burner. a gas introduction line connected to the wind box for introducing non-combustible gas into the wind box; and flowing the non-combustible gas to the gas introduction line when the supply of the blast furnace gas to the BFG burner is stopped and a gas supply control unit.
本開示のBFGバーナ装置においては、BFGバーナの風箱に不燃ガスを導入するガス導入ラインが接続されており、ガス供給制御部により、BFGバーナへのBFGの供給が停止しているときにガス導入ラインに不燃ガスが流される。これにより、BFGの供給が停止中のBFGバーナの炉内側先端部から不燃ガスが吹き出されるため、停止中のBFGバーナ及び風箱の内部にBFG(高炉ガス)の未燃ガスが流入することを防止することができる。従って、BFGバーナ及び風箱の内部に流入したBFGの未燃ガスが内部で酸化性ガスと燃焼してBFGバーナ及び風箱が不均一に温度上昇をして、BFGバーナ装置が損傷することを防止することができる。これにより、BFGバーナ装置の損傷による補修作業やBFGバーナ装置のメンテナンス作業の発生を抑制することができる。また、BFGバーナ装置内の溶接構造部分にクラックが発生することを防止することができるので、BFGバーナ運転時にBFGと酸化性ガスとが反応して局所的な温度上昇をして、上記のクラックが拡大することを防止することができるため、BFGバーナ装置を長寿命とすることができる。また、BFGバーナの風箱に不燃ガスを導入するガス供給制御部は、例えばダンパや、ダンパを制御する制御装置により構成されて、風箱への不燃ガスの導入流量を調整することができる。 In the BFG burner device of the present disclosure, a gas introduction line for introducing noncombustible gas is connected to the wind box of the BFG burner, and the gas supply control unit controls the gas supply when the supply of BFG to the BFG burner is stopped. A non-combustible gas is flowed through the introduction line. As a result, unburned gas is blown out from the tip of the inside of the furnace of the BFG burner whose supply of BFG is stopped, so that unburned BFG (blast furnace gas) gas flows into the inside of the stopped BFG burner and wind box. can be prevented. Therefore, the unburned gas of BFG flowing into the inside of the BFG burner and the wind box burns with the oxidizing gas inside, and the temperature of the BFG burner and the wind box rises unevenly, and the BFG burner device is damaged. can be prevented. As a result, repair work due to damage to the BFG burner device and maintenance work for the BFG burner device can be suppressed. In addition, since it is possible to prevent cracks from occurring in the welded structure portion in the BFG burner device, the BFG reacts with the oxidizing gas during operation of the BFG burner, causing a local temperature rise and causing the above cracks. can be prevented from expanding, the life of the BFG burner device can be extended. Also, the gas supply control unit for introducing the non-combustible gas into the wind box of the BFG burner is composed of, for example, a damper and a control device that controls the damper, and can adjust the flow rate of the non-combustible gas introduced into the wind box.
上記BFGバーナ装置において、前記風箱には、前記風箱の温度を測定する温度計が設けられており、前記不燃ガスの前記風箱への導入流量は、前記温度計の測定値が所定の設定値以下となるように調整される。 In the above BFG burner device, the wind box is provided with a thermometer for measuring the temperature of the wind box, and the flow rate of the incombustible gas introduced into the wind box is determined by the measured value of the thermometer. Adjusted to be below the set value.
不燃ガスの風箱への導入流量が、風箱に設けられた温度計の測定値が所定の設定値以下となるように調整されていれば、風箱内の温度を設定値以下に維持することができる。これにより、BFGバーナ装置の損傷をより確実に防止することができる。また、所定の設定値は、例えばBFGバーナの風箱を構成する構成部材(例えば炭素鋼や低合金鋼)の耐久温度(例えば400℃以下)となるように設定してもよい。 If the flow rate of non-combustible gas introduced into the wind box is adjusted so that the reading of the thermometer installed in the wind box is below a predetermined set value, the temperature inside the wind box is maintained below the set value. be able to. This makes it possible to more reliably prevent damage to the BFG burner device. Further, the predetermined set value may be set so as to be the endurable temperature (for example, 400° C. or less) of the constituent members (for example, carbon steel or low alloy steel) that constitute the wind box of the BFG burner, for example.
上記BFGバーナ装置において、前記BFGバーナは、前記火炉の壁面に設けられ、炭素含有固体燃料を燃焼する主燃料バーナの鉛直下側の近傍に配置されていることが好ましい。 In the above BFG burner device, it is preferable that the BFG burner is provided on the wall surface of the furnace and arranged in the vicinity of the vertically lower side of the main fuel burner that burns the carbon-containing solid fuel.
本開示のBFGバーナ装置においては、BFGの供給が停止中のBFGバーナの炉内側先端部からガスが吹き出されるように構成されている。従って、BFGバーナが、炭素含有固体燃料(例えば微粉炭)を燃焼する主燃料バーナの鉛直下方側の近傍(例えば微粉炭を燃焼する石炭バーナの鉛直下方)に配置されている場合、炭素含有固体燃料の燃焼時に生じた灰分がBFGバーナ側に流れてきても、流れてきた灰分が停止中のBFGバーナの先端部に蓄積してしまうことを防止できる。即ち、灰分によるBFGバーナの先端部の閉塞(灰詰まり)を防止することができる。 The BFG burner apparatus of the present disclosure is configured such that gas is blown out from the tip portion inside the furnace of the BFG burner during which the supply of BFG is stopped. Therefore, when the BFG burner is arranged in the vicinity of the vertically lower side of the main fuel burner that burns carbon-containing solid fuel (for example, pulverized coal) (for example, vertically below the coal burner that burns pulverized coal), the carbon-containing solid fuel Even if the ash generated during fuel combustion flows toward the BFG burner, it is possible to prevent the flowing ash from accumulating at the tip of the stopped BFG burner. That is, clogging (ash clogging) of the tip of the BFG burner with ash can be prevented.
本開示のBFGバーナ装置においては、前記不燃ガスは、前記高炉ガスおよび/または炭素含有固体燃料の燃焼により生じた排ガス由来のガス再循環ガスまたは蒸気であることが好ましい。 In the BFG burner apparatus of the present disclosure, the non-combustible gas is preferably gas recycle gas or steam derived from exhaust gas produced by combustion of the blast furnace gas and/or carbon-containing solid fuel.
ガス導入ラインに流される不燃ガスとしては、例えば火炉内での燃料の燃焼により生じた排ガス由来のGR(ガス再循環)ガスや、蒸気を挙げることができる。GRガスは、火炉に供給する酸化性ガスの酸素濃度を調整できるものとして、例えばボイラの節炭器入口から抽出された排ガスが、送風機で昇圧されて再度火炉へ投入されるものであり、火炉の底部付近に導入されるようになっているものである。火炉へ投入されるGRガスの一部を風箱に導入しても、火炉に導入されるGRガスの総量は変わらないので、上記のようなガス導入ラインを風箱に接続しても、火炉内での燃焼性能への影響を少なくすることができる。また、GRガスが導入されるようになっていないボイラでは、不燃ガスとして、蒸気を利用することができる。風箱に蒸気を導入する場合、所内用蒸気を利用する構成とすることで、ボイラ設備の大幅な改造が不要となるため、低コストとすることができる。 Examples of the non-combustible gas flowing through the gas introduction line include GR (gas recirculation) gas derived from exhaust gas generated by combustion of fuel in the furnace, and steam. GR gas can adjust the oxygen concentration of the oxidizing gas supplied to the furnace. It is designed to be introduced near the bottom of the Even if part of the GR gas introduced into the furnace is introduced into the wind box, the total amount of GR gas introduced into the furnace does not change. It is possible to reduce the influence on the combustion performance inside. Steam can be used as the non-combustible gas in a boiler that is not adapted to introduce GR gas. When steam is introduced into the wind box, it is possible to reduce costs by adopting a configuration in which steam for internal use is used, which eliminates the need for major modification of the boiler equipment.
本開示のボイラは、上記のBFGバーナ装置を備える。 The boiler of the present disclosure comprises the BFG burner apparatus described above.
本開示のボイラであれば、上述のBFGバーナ装置を備えているため、BFGバーナ及び風箱の内部に流入したBFGの未燃ガスが内部で燃焼し、BFGバーナ装置が損傷することを防止することができる。これにより、BFGバーナ装置を長寿命とすることができる。従って、経済性の高いボイラとなる。 Since the boiler of the present disclosure includes the above-described BFG burner device, the unburned BFG gas that has flowed into the BFG burner and the wind box is burned inside, and the BFG burner device is prevented from being damaged. be able to. As a result, the life of the BFG burner device can be extended. Therefore, it becomes a highly economical boiler.
本開示のBFGバーナ装置の運転方法は、火炉の壁面に設けられ、前記火炉内で高炉ガスを燃焼させるBFGバーナと、該BFGバーナと連通して接続され、前記BFGバーナに酸化性ガスを供給する風箱と、前記風箱に接続され、前記風箱に不燃ガスを導入するガス導入ラインと、を備えたBFGバーナ装置の運転方法において、前記BFGバーナへの前記高炉ガスの供給が停止しているときに、前記ガス導入ラインに前記不燃ガスを導入するガス導入工程を有する。 A method of operating a BFG burner apparatus of the present disclosure includes a BFG burner provided on a wall surface of a furnace and configured to burn blast furnace gas in the furnace, and a BFG burner connected in communication with the BFG burner to supply oxidizing gas to the BFG burner. and a gas introduction line connected to the wind box for introducing non-combustible gas into the wind box, wherein the supply of the blast furnace gas to the BFG burner is stopped. a gas introduction step of introducing the non-combustible gas into the gas introduction line when the gas introduction line is closed.
本開示のBFGバーナ装置の運転方法は、BFGバーナへのBFGの供給が停止しているときに、風箱に接続されたガス導入ラインに不燃ガスを導入するガス導入工程を有する。これにより、BFGの供給が停止中のBFGバーナの炉内側先端部から不燃ガスが吹き出されるため、停止中のBFGバーナ及び風箱の内部にBFG(高炉ガス)の未燃ガスが流入することを防止することができる。従って、BFGバーナ及び風箱の内部に流入したBFGの未燃ガスが内部で酸化性ガスと燃焼し、BFGバーナ及び風箱が不均一に温度上昇をして、BFGバーナ装置が損傷することを防止することができる。これにより、BFGバーナ装置の損傷による補修作業やBFGバーナ装置のメンテナンス作業の発生を抑制することができる。また、BFGバーナ装置内の溶接構造部分にクラックが発生することを防止することができるので、BFGバーナ運転時にBFGと酸化性ガスとが反応して局所的な温度上昇をして、上記のクラックが拡大することを防止することができるため、BFGバーナ装置を長寿命とすることができる。また、ガス導入工程は、例えばダンパや、ダンパを制御する制御装置により構成されて、風箱への不燃ガスの導入流量を調整することができるガス供給制御部により行うこともできる。 A method of operating a BFG burner apparatus of the present disclosure includes a gas introduction step of introducing non-combustible gas into a gas introduction line connected to a wind box when the supply of BFG to the BFG burner is stopped. As a result, unburned gas is blown out from the tip of the inside of the furnace of the BFG burner whose supply of BFG is stopped, so that unburned BFG (blast furnace gas) gas flows into the inside of the stopped BFG burner and wind box. can be prevented. Therefore, the unburned gas of BFG flowing into the inside of the BFG burner and the wind box burns with the oxidizing gas inside, and the temperature of the BFG burner and the wind box rises unevenly, and the BFG burner device is damaged. can be prevented. As a result, repair work due to damage to the BFG burner device and maintenance work for the BFG burner device can be suppressed. In addition, since it is possible to prevent cracks from occurring in the welded structure portion in the BFG burner device, the BFG reacts with the oxidizing gas during operation of the BFG burner, causing a local temperature rise and causing the above cracks. can be prevented from expanding, the life of the BFG burner device can be extended. Also, the gas introduction step can be performed by a gas supply control unit, which is composed of, for example, a damper and a control device for controlling the damper, and can adjust the flow rate of the incombustible gas introduced into the wind box.
本開示のBFGバーナ装置及びBFGバーナ装置の運転方法によれば、BFGの供給が停止中のBFGバーナの微粉炭灰分による閉塞を抑制でき、停止中のBFGバーナ及び風箱の内部に流入した未燃ガスが内部で燃焼し、BFGバーナ装置が損傷することを防止することができる。 According to the BFG burner device and the operation method of the BFG burner device of the present disclosure, it is possible to suppress the clogging of the BFG burner by the pulverized coal ash while the BFG supply is stopped, and the dust that has flowed into the stopped BFG burner and the wind box. It is possible to prevent the combustion gas from burning inside and damaging the BFG burner device.
以下に添付図面を参照して、本開示に係る好適な実施形態について図面を参照して説明する。なお、この実施形態により本開示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。また、本明細書中、GR(ガス再循環)はGas Recirculationの略称である。 Preferred embodiments according to the present disclosure will be described below with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present disclosure is not limited by this embodiment, and when there are a plurality of embodiments, the present disclosure also includes a combination of each embodiment. Also, in this specification, GR (gas recirculation) is an abbreviation for Gas Recirculation.
〔ボイラ〕
図1は、本実施形態の混焼ボイラを表す概略構成図である。
〔boiler〕
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the co-firing boiler of the present embodiment.
本実施形態のボイラは、石炭を粉砕した微粉炭を微粉燃料(炭素含有固体燃料)として用い、この微粉炭を石炭バーナ(主燃料バーナ)により燃焼させるとともに、高炉で発生したBFG(高炉ガス)をBFGバーナにより燃焼させる(混焼)。本実施形態のボイラは、これらの燃焼により発生した熱を回収して給水や蒸気と熱交換して過熱蒸気を生成することが可能な混焼ボイラである。以降の説明で、上や上方とは鉛直方向上側を示し、下や下方とは鉛直方向下側を示すものである。 The boiler of the present embodiment uses pulverized coal obtained by pulverizing coal as pulverized fuel (carbon-containing solid fuel), burns this pulverized coal with a coal burner (main fuel burner), and generates BFG (blast furnace gas) generated in a blast furnace. is burned with a BFG burner (co-firing). The boiler of the present embodiment is a mixed combustion boiler capable of recovering the heat generated by the combustion of these components and exchanging heat with feed water or steam to generate superheated steam. In the following description, "up" and "up" indicate the upper side in the vertical direction, and "down" and "lower side" indicate the lower side in the vertical direction.
本実施形態において、図1に示すように、混焼ボイラ10は、火炉11と燃焼装置12と煙道13を有している。火炉11は、例えば四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置されている。火炉11を構成する火炉壁(伝熱管)は、複数の蒸発管とこれらを接続するフィンとで構成され、給水や蒸気と熱交換することにより火炉壁の温度上昇を抑制している。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the
燃焼装置12は、火炉11を構成する火炉壁の下部側に設けられている。本実施形態では、燃焼装置12は、火炉壁に装着された複数の石炭バーナ(例えば21,22,23,24)及び複数のBFGバーナ(例えば61,62,63)を有している。例えば石炭バーナ21,22,23,24及びBFGバーナ61,62,63は、周方向に沿って均等間隔で配設されたものが1セットとして、鉛直方向に沿って複数段配置されている。本実施形態では、石炭バーナが4段(4本/段)、BFGバーナが3段(4本/段)設けられている。但し、火炉の形状や一つの段における石炭バーナ及びBFG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
各石炭バーナ21,22,23,24は、微粉炭供給管26,27,28,29を介して粉砕機(ミル)31,32,33,34に連結されている。この粉砕機31,32,33,34は、図示しないが、例えばハウジング内に回転テーブルが駆動回転可能に支持され、この回転テーブルの上方に複数のローラが回転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。石炭が複数のローラと回転テーブルとの間に投入されると、ここで所定の微粉炭の大きさに粉砕され、搬送用ガス(一次空気、酸化性ガス)により図示しない分級機に搬送されて分級された微粉炭を微粉炭供給管26,27,28,29から石炭バーナ21,22,23,24に供給することができる。
Each
各BFGバーナ61,62,63は、BFG(高炉ガス)供給配管30を介してBFG(高炉ガス)供給タンク35と連結されている。BFG供給タンク35により、BFGバーナ61,62,63にBFGが供給される。
Each
また、火炉11は、各石炭バーナ21,22,23,24の装着位置に風箱36が、そして各BFGバーナ61,62,63の装着位置に風箱68がそれぞれ設けられている。風箱36,68には空気ダクト37の一端部が連結されている。空気ダクト37は、他端部に送風機38が設けられている。
Further, the
更に、火炉11は、各石炭バーナ21,22,23,24の装着位置より上方にアディショナル空気ノズル39が設けられている。アディショナル空気ノズル39に空気ダクト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(燃料ガス燃焼用空気/二次空気、酸化性ガス)を空気ダクト37から風箱36,68に供給し、風箱36から各石炭バーナ21,22,23,24に、そして風箱68から各BFGバーナ61,62,63にそれぞれ供給することができる。また、送風機38により送られた燃焼用追加空気(アディショナル空気)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
煙道13は、火炉11の鉛直方向上部に連結されている。煙道13は、燃焼ガスの熱を回収するための熱交換器として、例えば過熱器41,42,43、再熱器44,45、蒸発器46、節炭器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各熱交換器を流通する給水や蒸気との間で熱交換が行われる。なお、図1では煙道13内の各熱交換器(過熱器41,42,43、再熱器44,45、蒸発器46、節炭器47)の位置を正確に示しているものではない。
The
煙道13は、その下流側に熱交換を行った燃焼ガスが排出されるガスダクト48が連結されている。ガスダクト48は、空気ダクト37との間にエアヒータ(空気予熱器)49が設けられ、空気ダクト37を流れる空気と、ガスダクト48を流れる燃焼ガスとの間で熱交換を行い、石炭バーナ21,22,23,24及びBFGバーナ61,62,63に供給する燃焼用空気を昇温することができる。
A
ボイラ10は、ガス再循環ダクト72と、送風機73と、を有する。ガス再循環ダクト72は、一方の端部が煙道13の蒸発器46の下流側に接続され、他方の端部が火炉11の底部に接続されている。送風機73は、ガス再循環ダクト72に接続され、煙道13を流れる排ガスの一部(GRガス:ガス再循環ガス)を送風機73で加圧して火炉11に供給する。ボイラ10は、ガス再循環ダクト72と、送風機73とで排ガスの一部を火炉11内に供給可能とすることで、火炉11に供給する空気の酸素濃度を調整することができる。これにより、火炉11中の燃焼ガス量が調整される。火炉11内での燃焼で発生した燃焼ガスの温度が約1,200℃である場合、GRガスの温度は例えば約350℃から500℃となる。
The
ガス再循環ダクト72における送風機73の下流側は分岐して、風箱68に接続されている(ガス導入ライン74)。ボイラ10においては、ガス再循環ダクト72からガス導入ライン74を介して、風箱68にGRガスを導入可能な構成となっている。
The downstream side of the
また、煙道13は、エアヒータ49より上流側の位置に脱硝触媒50が設けられている。脱硝触媒50は、アンモニア、尿素水等の窒素酸化物を還元する作用を有する還元剤を煙道13内に供給し、還元剤が供給された燃焼ガスを窒素酸化物と還元剤との反応を促進させることで、燃焼ガス中の窒素酸化物を除去、低減するものである。そして、煙道13に連結されるガスダクト48は、エアヒータ49より下流側の位置に煤塵処理装置(電気集塵機、脱硫装置)51、誘引送風機52などが設けられ、下流端部に煙突53が設けられている。
A
一方、微粉炭燃料は、粉砕機31,32,33,34が駆動すると、生成された微粉炭が搬送用ガスと共に微粉炭供給管26,27,28,29を通して石炭バーナ21,22,23,24に供給される。また、加熱された燃焼用空気(酸化性ガス)が空気ダクト37から風箱36を介して各石炭バーナ21,22,23,24に供給される。すると、石炭バーナ21,22,23,24は、微粉炭と搬送用ガス(一次空気、酸化性ガス)とが混合した微粉燃料混合気を火炉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。このとき、BFGバーナ61,62,63には、BFG及び燃焼用空気が供給されて、BFGが燃焼されることにより、石炭とBFGとの混焼が行われる。これにより、火炉11内の下部で火炎が生じ、燃焼ガスがこの火炉11内を上昇し、煙道13に排出される。なお、酸化性ガスとして、本実施形態では空気を用いる。空気よりも酸素割合が多いものや逆に少ないものであってもよく、燃料流量との適正化を図ることで使用可能になる。
On the other hand, when the
その後、燃焼ガスは、煙道13に配置される過熱器41,42,43、再熱器44,45、蒸発器46、節炭器47で熱交換した後、脱硝触媒50により窒素酸化物が還元除去され、煤塵処理装置51で粒子状物質が除去されると共に硫黄分が除去された後、煙突53から大気中に排出される。
After that, the combustion gas undergoes heat exchange in
次に、図2A,2Bを示して本実施形態のBFGバーナ装置についてより具体的に説明する。
図2Aは、図1のボイラにおけるBFGバーナ及び石炭バーナの空気系統図である。図2Bは、図1のボイラにおけるBFGバーナ及び石炭バーナの火炉側から見た正面図である。
Next, the BFG burner device of this embodiment will be described more specifically with reference to FIGS. 2A and 2B.
2A is an air system diagram of a BFG burner and a coal burner in the boiler of FIG. 1. FIG. 2B is a front view of the BFG burner and the coal burner in the boiler of FIG. 1 as viewed from the furnace side; FIG.
図2A,2Bに示すように、ボイラ10は、火炉11を構成する火炉壁の上部段に例えば4段設けられた石炭バーナ21,22,23,24と、下部段に例えば3段設けられたBFGバーナ61,62,63とを備える。各BFGバーナ61,62,63は、各BFGバーナ61,62,63にそれぞれ設けられた風箱ダンパ(不図示)を介して接続されたのち、ダンパ64を介して上流側の空気ダクト37に接続される。また、石炭バーナ21,22,23,24も同様に、各石炭バーナ21,22,23,24にそれぞれ設けられた風箱ダンパ(不図示)を介してダンパ65に接続され、ダンパ65を介して上流側の空気ダクト37に接続される。このような構成により、空気ダクト37から空気が石炭バーナ21,22,23,24、及びBFGバーナ61,62,63にそれぞれ分配されて供給される。供給される空気の温度は、例えば約300℃から350℃である。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the
各BFGバーナ61,62,63と、ダンパ64との間の接続点よりも下流側には、不燃ガス用のガス導入ライン74がそれぞれ(計3箇所)接続されている。これらのガス導入ライン74は各ダンパ75を介して上流側で互いに接続されたのち、さらに上流側に位置する図2A中不図示のガス再循環ダクト72に接続されている。このような構成において、各ダンパ75の開度を調整することで、各BFGバーナ61,62,63に流すGRガスの流量が個別に調整可能となっている。各ダンパ75の開度の調整は、ガス供給制御装置76により行われる。ガス供給制御装置76は、停止しているBFGバーナ(例えば63)を検出したときに、対応するダンパ75を開き、ガス導入ライン74を介してBFGの供給が停止中のBFGバーナ63にGRガスを流す制御を行う。本実施形態のガス供給制御部77は、ダンパ75及びガス供給制御装置76により構成されている。
Gas introduction lines 74 for non-combustible gas are connected to each of the
ガス供給制御装置76は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ROMやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、DVD-ROM、半導体メモリ等である。
The gas
以上説明したBFGバーナ61,62,63、風箱68(図2B中不図示)、ガス導入ライン74、及びガス供給制御部77により、本実施形態のBFGバーナ装置81が構成されている。
The
図2Bに示すように、石炭バーナ21は、燃料を搬送用の一次空気とともに火炉内へ噴出する燃料ノズル91と、燃料ノズル91の周囲に設けられ、燃料ノズル91の外周側に二次空気(燃焼用空気)の流路を形成する二次空気ノズル92と、を備えた構造となっている(他の石炭バーナ22,23,24も同様の構造である)。一方、BFGバーナ61は、BFGの燃焼性を高めるためにバーナノズルが格子状となっており、BFGの流路と燃焼用空気の流路とが交互に形成され、炉内に噴出したBFGと燃焼用空気とが混合して燃焼する構造となっている(他のBFGバーナ62,63も同様の構造である)。
As shown in FIG. 2B, the
次に、図3を示し、本実施形態のBFGバーナ装置における風箱へのガス導入制御についてより具体的に説明する。図3は、図1のボイラにおけるBFGバーナ装置の概略側断面図である。なお、図3中、紙面右方向は炉外側を示し、紙面左方向は炉内側を示している。 Next, referring to FIG. 3, the gas introduction control to the wind box in the BFG burner device of this embodiment will be described more specifically. 3 is a schematic side sectional view of a BFG burner apparatus in the boiler of FIG. 1; FIG. In FIG. 3, the right side of the paper indicates the outside of the furnace, and the left side of the paper indicates the inside of the furnace.
図3に示すように、BFGバーナ61は、炉外側において、BFGの流路を形成するBFGノズル66を備えており、BFGノズル66の上下方向には、BFGノズル66の外周側に燃焼用空気の流路を形成する風箱68が接続されている。また、BFGバーナ61は、炉内側において、例えば鉛直方向に2段、幅方向に6列の流路が形成されるように内部が区画部69によって区画された先端部70を備えている。先端部70の内部に区画された各流路とBFGノズル66及び風箱68との間は、先端部70の内部に区画された各流路において、BFGの流路と燃焼用空気の流路とが鉛直方向および幅方向のそれぞれで交互に形成されるように接続部71によってそれぞれ接続されている。先端部70と接続部71と風箱68との接続部分、接続部71とBFGノズル66との接続部分、及び区画部69と接続部71との接続部分はそれぞれ溶接等により接続されている(溶接構造部分等が形成されている)。なお、図3に示すBFGバーナ61は、BFGの供給が停止中となっている。また、先端部70を区画部69によって区画する段数や列数はこれに限定されない。
As shown in FIG. 3, the
風箱68の材質としては、例えば炭素鋼や低合金鋼等を挙げることができる。BFGバーナ61(具体的には、BFGノズル66、区画部69、先端部70、及び接続部71)の材質としては、例えばステンレス鋼を挙げることができる。
Examples of materials for the
図3に示すBFGバーナ装置81においては、図3中に破線の丸で囲まれた箇所の温度を測定する温度計78が複数設けられている(図3中では設ける温度計78の一部を省略して代表例のみを示している)。温度計78の出力は、ガス供給制御装置76に送られるように構成されている。ガス供給制御装置76は、BFGバーナ61のBFGの供給の停止を検出した上で、これらの温度計78の出力に基づいて、各ダンパ75の開閉及び開度を制御する。この際、GRガスの風箱68への導入流量が、温度計78の測定値が所定の設定値以下となるように調整する。本実施形態に係るボイラ10においては、風箱68の材質の耐久性をもとに、温度計78(特に、風箱68に設けられた温度計78)の所定の測定値が400℃以下となるように、GRガスの風箱68への導入流量が調整されてもよい。なお、上記の設定値は、風箱68やBFGバーナ61の材質に加えて、構造により適宜決定されてもよい。
In the
〔BFGバーナ装置の運転方法〕
次に、本開示のBFGバーナ装置の運転方法の一例について説明する。
本開示のBFGバーナ装置の運転方法は、上述のBFGバーナ装置において、ガス導入工程を行うBFGバーナ装置の運転方法である。ガス導入工程においては、BFGバーナへのBFGの供給が停止しているときに、ガス導入ラインに不燃ガスを導入する。
[Method of operating BFG burner device]
Next, an example of a method of operating the BFG burner apparatus of the present disclosure will be described.
A method of operating a BFG burner apparatus of the present disclosure is a method of operating a BFG burner apparatus for performing a gas introducing step in the above-described BFG burner apparatus. In the gas introduction step, non-combustible gas is introduced into the gas introduction line while the supply of BFG to the BFG burner is stopped.
なお、以下では、図1に示すボイラ10において、本開示のBFGバーナ装置の運転方法を適用する場合を一例として説明するが、これに限定されない。
In addition, below, in the
(ガス導入工程)
ガス導入工程においては、BFGバーナ61へのBFGの供給が停止しているときに、ガス導入ライン74にGRガスを導入する。具体的には、停止中のBFGバーナ61に対し、BFGバーナ61に対応するダンパ75を開き、BFGバーナ61の風箱68にGRガスを導入する。GRガスの風箱68への導入流量は、例えばBFGバーナ装置81に設けられた温度計78の測定値が所定の設定値以下となるように調整する。
(Gas introduction process)
In the gas introduction step, the GR gas is introduced into the
上記のガス導入工程は、例えば風箱68への不燃ガスの導入流量を調整するダンパ75や、ダンパ75を制御する制御装置(ガス供給制御装置76)により構成されるガス供給制御部77により行うこともできる。
The above-described gas introduction step is performed by a gas
また、BFGバーナ61,62,63へのBFGの供給の停止に当たっては、例えば、BFGの流量が減少した場合は、BFGの流量に応じてBFGの燃焼に使用するBFGバーナ61,62,63の本数を減らし、その分の負荷を補うように運転する。具体的には、BFGの流量が減少した場合は、例えば最下段のBFGバーナ63から順に停止する。逆に、BFGバーナ61,62,63へのBFGの供給を増加して、BFGバーナ61,62,63を点火する場合は、例えば最上段のBFGバーナ61から順に点火する。一方、BFGの流量が増加した場合は、例えば石炭バーナ21,22,23,24は、最上段の石炭バーナ21から順に微粉炭の供給を停止する。
In addition, when stopping the supply of BFG to the
なお、上記した実施形態では、風箱68に導入する不燃ガスとして、GRガスを使用した場合を一例として説明したが、これに限定されない。例えば、風箱68に導入する不燃ガスとして、蒸気を使用する態様とすることもできる。風箱68に蒸気を導入する場合、所内用蒸気を利用する構成としてもよい。所内用蒸気を利用することで、ボイラ10の設備の大幅な改造が不要となるため、低コストとすることができる。また、導入する蒸気の温度としては、例えば約300℃から350℃とすることができる。
In the above-described embodiment, the GR gas is used as the incombustible gas introduced into the
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態のBFGバーナ装置81においては、BFGバーナ61の風箱68に不燃ガスを導入するガス導入ライン74が接続されており、ガス供給制御部77により、BFGバーナ61へのBFGの供給が停止しているときにガス導入ライン74に不燃ガスが流される。これにより、BFGの供給が停止中のBFGバーナ61の炉内側先端部70から不燃ガスが吹き出されるため、停止中のBFGバーナ61及び風箱68の内部にBFGの未燃ガスが流入することを防止することができる。従って、BFGバーナ61及び風箱68の内部に流入したBFGの未燃ガスが内部で酸化性ガス(燃焼用空気)と燃焼してBFGバーナ61及び風箱68が不均一に温度上昇をして、BFGバーナ装置81が損傷することを防止することができる。これにより、BFGバーナ装置81の損傷による補修作業やBFGバーナ装置81のメンテナンス作業の発生を抑制することができる。また、BFGバーナ装置81内の溶接構造部分にクラックが発生することを防止することができるので、BFGバーナ61運転時にBFGと燃焼用空気とが反応して局所的な温度上昇をして、上記のクラックが拡大することを防止することができるため、BFGバーナ装置81を長寿命とすることができる。BFGバーナ61の風箱68に不燃ガスを導入するガス供給制御部77は、例えばダンパ75や、ダンパ75を制御する制御装置(ガス供給制御装置76)により構成されて、風箱68への不燃ガスの導入流量を調整することができる。
With the configuration described above, according to this embodiment, the following effects are obtained.
In the
不燃ガスの風箱68への導入流量が、風箱68に設けられた温度計78の測定値が所定の設定値以下となるように調整されていれば、風箱68内の温度を設定値以下に維持することができる。これにより、BFGバーナ装置81の損傷をより確実に防止することができる。また、所定の設定値は、例えばBFGバーナ61の風箱68を構成する構成部材(例えば炭素鋼や低合金鋼)の耐久温度(例えば400℃以下)となるように設定してもよい。
If the flow rate of the non-combustible gas introduced into the
本実施形態のBFGバーナ装置81においては、BFGの供給が停止中のBFGバーナ61の炉内側先端部70からガスが吹き出されるように構成されている。従って、BFGバーナ61が、炭素含有固体燃料(例えば微粉炭)を燃焼する主燃料バーナ(石炭バーナ21,22,23,24)の鉛直下方側の近傍(例えば微粉炭を燃焼する石炭バーナ21,22,23,24の下方)に配置されている場合、炭素含有固体燃料の燃焼時に生じた灰分がBFGバーナ61側に流れてきても、流れてきた灰分が停止中のBFGバーナ61の先端部70に蓄積してしまうことを防止できる。即ち、灰分によるBFGバーナ61の先端部70の閉塞(灰詰まり)を防止することができる。
The
ガス導入ライン74に流される不燃ガスとしては、例えば火炉11内での燃料の燃焼により生じた排ガス由来のGRガスや、蒸気を挙げることができる。GRガスは、火炉11に供給する燃焼用空気(酸化性ガス)の酸素濃度を調整できるものとして、例えば混焼ボイラ10の節炭器47入口から抽出された排ガスが、送風機73で昇圧されて再度火炉11へ投入されるものであり、火炉11の底部付近に導入されるようになっているものである。火炉11へ投入されるGRガスの一部を風箱68に導入しても、火炉11に導入されるGRガスの総量は変わらないので、上記のようなガス導入ライン74を風箱68に接続しても、火炉11内での燃焼性能への影響を少なくすることができる。また、GRガスが導入されるようになっていないボイラでは、不燃ガスとして、蒸気を利用することができる。風箱68に蒸気を導入する場合、所内用蒸気を利用する構成とすることで、混焼ボイラ10設備の大幅な改造が不要となるため、低コストとすることができる。
Examples of the incombustible gas flowing through the
本実施形態の混焼ボイラ10であれば、上述のBFGバーナ装置81を備えているため、BFGバーナ61及び風箱68の内部に流入したBFGの未燃ガスが内部で燃焼し、BFGバーナ装置81が損傷することを防止することができる。これにより、BFGバーナ装置81を長寿命とすることができる。従って、経済性の高い混焼ボイラ10となる。
Since the
本実施形態のBFGバーナ装置81の運転方法は、BFGバーナ61へのBFGの供給が停止しているときに、風箱68に接続されたガス導入ライン74に不燃ガスを導入するガス導入工程を有する。これにより、BFGの供給が停止中のBFGバーナ61の炉内側先端部70から不燃ガスが吹き出されるため、停止中のBFGバーナ61及び風箱68の内部にBFGの未燃ガスが流入することを防止することができる。従って、BFGバーナ61及び風箱68の内部に流入したBFGの未燃ガスが内部で燃焼用空気と燃焼し、BFGバーナ61及び風箱68が不均一に温度上昇をして、BFGバーナ装置81が損傷することを防止することができる。これにより、BFGバーナ装置81の損傷による補修作業やBFGバーナ装置81のメンテナンス作業の発生を抑制することができる。また、BFGバーナ装置81内の溶接構造部分にクラックが発生することを防止することができるので、BFGバーナ61運転時にBFGと燃焼用空気とが反応して局所的な温度上昇をして、上記のクラックが拡大することを防止することができるため、BFGバーナ装置81を長寿命とすることができる。
The operating method of the
また、上記した実施形態では、BFGバーナが3段の場合を一例として説明したが、BFGバーナの段数はこれに限定されない。BFGバーナの段数は1段や2段としてもよいし、4段以上としてもよい。また、BFGバーナの設置位置も、上記した実施形態のような石炭バーナの下方に限定されない。具体的には、石炭バーナの上方にBFGバーナを設置してもよい。この場合は、石炭バーナで炭素含有固体燃料の燃焼時に生じた灰分がBFGバーナ側に流れて来ることがないので、流れてきた灰分が停止中のBFGバーナの先端部に蓄積してしまうことを防止できる。 Further, in the above-described embodiment, the case where the BFG burner has three stages has been described as an example, but the number of stages of the BFG burner is not limited to this. The number of stages of the BFG burner may be one, two, or four or more. Also, the installation position of the BFG burner is not limited to below the coal burner as in the above embodiment. Specifically, the BFG burner may be installed above the coal burner. In this case, since the ash generated when the carbon-containing solid fuel is burned in the coal burner does not flow to the BFG burner side, it is possible to prevent the flowing ash from accumulating at the tip of the stopped BFG burner. can be prevented.
また、上述した実施形態では、本開示のボイラを混焼ボイラとしたが、固体燃料としては、バイオマスや石油コークス、石油残渣などを使用するボイラであってもよい。また、燃料として固体燃料に限らず、重質油などの油焚きボイラにも使用することができる。 Further, in the above-described embodiment, the boiler of the present disclosure is a mixed combustion boiler, but the boiler may use biomass, petroleum coke, petroleum residue, or the like as the solid fuel. In addition, the fuel is not limited to solid fuel, and can be used for oil-fired boilers such as heavy oil.
10 混焼ボイラ(ボイラ)
11 火炉
12 燃焼装置
13 煙道
21,22,23,24 石炭バーナ(主燃料バーナ)
26,27,28,29 微粉炭供給管
30 BFG(高炉ガス)供給配管
31,32,33,34 粉砕機
35 BFG(高炉ガス)供給タンク
36,68 風箱
37 空気ダクト
38 送風機
39 アディショナル空気ノズル
40 分岐空気ダクト
41,42,43 過熱器(熱交換器)
44,45 再熱器(熱交換器)
46 蒸発器(熱交換器)
47 節炭器(熱交換器)
48 ガスダクト
49 エアヒータ
50 脱硝触媒
51 煤塵処理装置(電気集塵機、脱硫装置)
52 誘引送風機
53 煙突
61,62,63 BFGバーナ
64,65 ダンパ
66 BFGノズル
69 区画部
70 先端部
71 接続部
72 ガス再循環ダクト
73 送風機
74 ガス導入ライン
75 ダンパ
76 ガス供給制御装置
77 ガス供給制御部
78 温度計
81 BFGバーナ装置
91 燃料ノズル
92 二次空気ノズル
B 燃焼
NG 未燃ガス
10 Co-firing boiler (boiler)
11
26, 27, 28, 29 pulverized
44, 45 reheater (heat exchanger)
46 evaporator (heat exchanger)
47 Economizer (Heat Exchanger)
48
52 induced
Claims (5)
該BFGバーナと連通して接続され、前記BFGバーナに酸化性ガスを供給する風箱と、
前記風箱に接続され、前記風箱に不燃ガスを導入するガス導入ラインと、
前記BFGバーナへの前記高炉ガスの供給が停止しているときに前記ガス導入ラインに前記不燃ガスを流すガス供給制御部と、
を備え、
前記風箱には、前記風箱の温度を測定する温度計が設けられており、
前記不燃ガスの前記風箱への導入流量は、前記温度計の測定値が所定の設定値以下となるように調整されるBFGバーナ装置。 A BFG burner provided on the wall surface of the furnace and burning blast furnace gas in the furnace;
a windbox connected in communication with the BFG burner and supplying an oxidizing gas to the BFG burner;
a gas introduction line connected to the wind box for introducing non-combustible gas into the wind box;
a gas supply control unit for flowing the non-combustible gas into the gas introduction line when the supply of the blast furnace gas to the BFG burner is stopped;
with
The windbox is provided with a thermometer for measuring the temperature of the windbox,
A BFG burner apparatus in which a flow rate of the incombustible gas introduced into the wind box is adjusted so that the measured value of the thermometer is equal to or less than a predetermined set value.
前記BFGバーナへの前記高炉ガスの供給が停止しているときに、前記ガス導入ラインに前記不燃ガスを導入するガス導入工程を有し、
前記ガス導入工程において、前記不燃ガスの前記風箱への導入流量を、前記温度計の測定値が所定の設定値以下となるように調整するBFGバーナ装置の運転方法。 A BFG burner provided on the wall surface of the furnace and burning blast furnace gas in the furnace, a wind box connected in communication with the BFG burner and supplying oxidizing gas to the BFG burner, and a wind box connected to the wind box , a method for operating a BFG burner device comprising a gas introduction line for introducing noncombustible gas into the wind box , and a thermometer provided in the wind box for measuring the temperature of the wind box,
A gas introduction step of introducing the non-combustible gas into the gas introduction line when the supply of the blast furnace gas to the BFG burner is stopped ;
A method of operating a BFG burner device, wherein in the gas introduction step, the flow rate of the non-combustible gas introduced into the wind box is adjusted so that the measured value of the thermometer is equal to or less than a predetermined set value.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019017051A JP7229796B2 (en) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | BFG burner device, boiler provided with same, and method of operating BFG burner device |
CN202010074349.5A CN111520704B (en) | 2019-02-01 | 2020-01-22 | BFG burner device, operation method thereof and boiler having the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019017051A JP7229796B2 (en) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | BFG burner device, boiler provided with same, and method of operating BFG burner device |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020125859A JP2020125859A (en) | 2020-08-20 |
JP2020125859A5 JP2020125859A5 (en) | 2022-02-28 |
JP7229796B2 true JP7229796B2 (en) | 2023-02-28 |
Family
ID=71900350
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019017051A Active JP7229796B2 (en) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | BFG burner device, boiler provided with same, and method of operating BFG burner device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7229796B2 (en) |
CN (1) | CN111520704B (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005083724A (en) | 2003-09-11 | 2005-03-31 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Corrosion prevention method and apparatus of melting furnace secondary combustion chamber dust extractor |
JP2014169825A (en) | 2013-03-04 | 2014-09-18 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | Fuel control method under blast furnace open ceiling in blast furnace gas-fired boiler and fuel control device |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58185710U (en) * | 1982-06-04 | 1983-12-09 | 三菱重工業株式会社 | gas fuel combustion equipment |
JPH094817A (en) * | 1995-06-19 | 1997-01-10 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Combustion method of fuel oil and device therefor |
JP3073434B2 (en) * | 1995-10-26 | 2000-08-07 | 三菱重工業株式会社 | Blast furnace gas co-firing coal-fired boiler |
CN103486581A (en) * | 2013-06-28 | 2014-01-01 | 广东电网公司电力科学研究院 | Burning loss prevention method and device for turbulent burner |
CN203454183U (en) * | 2013-08-29 | 2014-02-26 | 北京硕人海泰能源环境技术有限公司 | Burner assembly for converter waste heat recovery boiler |
CN204438114U (en) * | 2014-12-26 | 2015-07-01 | 江苏德瑞环保科技有限公司 | Mix and burn special flow wide cut adaptation burner |
CN205299509U (en) * | 2015-12-08 | 2016-06-08 | 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 | Opposed firing boiler cooling system |
JP6987659B2 (en) * | 2018-01-31 | 2022-01-05 | 三菱パワー株式会社 | Boiler control device and control method |
-
2019
- 2019-02-01 JP JP2019017051A patent/JP7229796B2/en active Active
-
2020
- 2020-01-22 CN CN202010074349.5A patent/CN111520704B/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005083724A (en) | 2003-09-11 | 2005-03-31 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Corrosion prevention method and apparatus of melting furnace secondary combustion chamber dust extractor |
JP2014169825A (en) | 2013-03-04 | 2014-09-18 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | Fuel control method under blast furnace open ceiling in blast furnace gas-fired boiler and fuel control device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020125859A (en) | 2020-08-20 |
CN111520704B (en) | 2022-09-13 |
CN111520704A (en) | 2020-08-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5854620B2 (en) | Boiler and boiler operation method | |
JP7229796B2 (en) | BFG burner device, boiler provided with same, and method of operating BFG burner device | |
US20220325888A1 (en) | Combustion system comprising an annular shroud burner | |
JP6887917B2 (en) | Incinerator plant | |
JP2008164188A (en) | Pulverized coal combustion once-through boiler and power generation plant comprising the same | |
CN212775179U (en) | Bearing mechanism, damper mechanism, and boiler provided with damper mechanism | |
JP6246709B2 (en) | Combustion burner and boiler | |
JP5498434B2 (en) | Biomass fired boiler | |
WO2023188589A1 (en) | Burner and boiler | |
JP6087793B2 (en) | boiler | |
WO2023120397A1 (en) | Ammonia fuel boiler system | |
JP2022097122A (en) | Boiler and control method thereof | |
WO2018150701A1 (en) | Combustion burner and boiler with same | |
JP6284345B2 (en) | boiler | |
JP6087796B2 (en) | boiler | |
JP7258635B2 (en) | Boiler, boiler system and method of starting boiler | |
JP7379944B2 (en) | How to operate a swirl combustion boiler | |
WO2023095690A1 (en) | Ammonia fuel supply unit and boiler system | |
JP5986895B2 (en) | boiler | |
JP6109718B2 (en) | boiler | |
WO2023120700A1 (en) | Burner, boiler equipped with same, and method for operating burner | |
JP2024042834A (en) | Combustion equipment and boiler | |
JP2017146077A (en) | Boiler | |
JP2022112859A (en) | Operational state improvement system, power generation plant, operational state improvement method and operational state improvement program | |
KR20230170050A (en) | Operation methods of ammonia burning burners, boilers and boilers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A625 | Written request for application examination (by other person) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625 Effective date: 20220114 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20220121 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220202 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220906 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220913 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221031 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230117 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230215 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7229796 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |