JPH0235885B2 - - Google Patents

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JPH0235885B2
JPH0235885B2 JP59054662A JP5466284A JPH0235885B2 JP H0235885 B2 JPH0235885 B2 JP H0235885B2 JP 59054662 A JP59054662 A JP 59054662A JP 5466284 A JP5466284 A JP 5466284A JP H0235885 B2 JPH0235885 B2 JP H0235885B2
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JP
Japan
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combustion
air
furnace
burner
coal
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JP59054662A
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English (en)
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JPS60200007A (ja
Inventor
Motofumi Kaminaka
Hiroyuki Takashima
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP5466284A priority Critical patent/JPS60200007A/ja
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Publication of JPH0235885B2 publication Critical patent/JPH0235885B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23MCASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00Casings; Linings; Walls
    • F23M5/08Cooling thereof; Tube walls
    • F23M5/085Cooling thereof; Tube walls using air or other gas as the cooling medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/02Disposition of air supply not passing through burner

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(発明の技術分野) 本発明は、石炭を細かく粉砕した、いわゆる微
粉炭の燃焼方法に関する。 (発明の技術的背景とその問題点) 微粉炭燃料は窒素含有量が多く燃焼において
Fuel―NOxを発生しやすい。NOxの発生を抑制
する方法としては従来より種々の方法が提案され
ているが、微粉炭のように燃料中に多量の窒素化
合物を含有するものについては二段燃焼方式が有
効であるといわれている。二段燃焼方式は、燃焼
用空気を2段階に分けて供給し、1段目において
低空気比の条件で燃焼を行なわせ、その後所定の
空気比になるように不足分の空気を火炎中あるい
は火炎末端部に混合するように供給し、段階的に
燃焼を完結させるものである。すなわち、1段目
において、燃焼を低酸素濃度の下で燃焼させ、燃
焼温度の低下と燃焼速度をゆるめることによつて
NOx発生を抑制するとともに、2段目において
低温度領域で燃焼させることによつてNOxの生
成を低減するものである。 このように、二段階方式はNOxの生成を低減
する点において有効である。ところが、燃料過剰
燃焼の雰囲気中では石炭灰の融点が低下し、溶融
した石炭灰がバーナ口周辺の耐火部分に付着、堆
積して燃焼上の障害をひき起すいわゆるクリン
カ・トラブルや、炉壁管への溶融灰の付着による
スラツギング・トラブル等を生じやすい。この理
由から、微粉炭燃焼において二段階方式はもつぱ
ら炉内温度の低いボイラー等に使用されており、
炉内温度が高く上記のトラブルの生じやすい固定
耐火壁炉に適用されている例はほとんどない。 (発明の目的) そこで、本発明の目的は、ボイラーのように炉
内が水管に囲まれており炉内温度が低い炉のみで
なく、炉壁が固定耐火壁で形成された炉内温度の
高い(たとえば1200℃以上の)燃焼炉において
も、クリンカ・トラブルやスラツギング・トラブ
ルをひき起すことなく低NOx燃焼を可能とした
微粉炭燃焼方法を提供することにある。 (発明の構成) この目的を達成するために、本発明は、燃焼炉
のバーナ火炎形成領域に対して、炉壁に形成した
多数の火炎の噴出方向に傾斜した噴出孔群から二
段燃焼用空気を噴出させ、火炎に均等に混合する
とともに、実質的にバーナ取付部全周の噴出口群
から火炎噴射方向に冷却用空気を噴出させて前記
噴出孔からの空気とともに炉壁の冷却を図ること
を特徴とするものである。 (発明の具体例) つぎに、本発明の具体例を図面に基いて説明す
る。 第1図は本発明に係る微粉炭燃焼方法を示す模
式的断面図である。 図中1は微粉炭バーナを示す。本発明に使用さ
れる微粉炭バーナ1としては、たとえば実開昭58
−132314号公報に開示されている微粉炭バーナが
好適である。このバーナは、バーナ本体の中心部
に助燃性または可燃性の気体を噴出する噴出口を
有し、この噴出口から助燃性または可燃性の気体
を旋回させつつ噴出し、噴出口の外周に設けた微
粉炭噴出口から微粉炭を噴出するようになつてい
る。 2は燃焼炉の炉壁を示し、耐火材で形成されて
いる。3は炉壁外周に形成された鉄皮であり、鉄
皮3と炉壁2との間には環状の空気流通空間4を
形成するためにリム3aが設けられている。5は
冷却用空気噴射ノズルであり、バーナ1外周の炉
壁2に沿つて周方向に等間隔で数個(通常6個以
上)設けられており、このノズルから、バーナ口
周辺の耐火材部分およびバーナ取付部近傍の火炎
形成部における炉壁の実質的に全周に対して冷却
用空気を噴出し、上記耐火材部分および炉壁を石
炭灰溶融温度以下に冷却するとともに、火炎中に
この冷却用空気を均質に混入できるようになつて
いる。冷却用空気噴出により冷却を施すべき部位
としては、炉壁部の石炭溶解開始温度以上になる
箇所である。さらに具体的には、燃焼条件によつ
ても異なるが、1000万kcal/h程度のバーナを使
用する場合には、バーナから1〜2.5m程度の範
囲である。少なくともバーナ火口径(たとえば
588φmm)の4倍以内の範囲を冷却することが必
要である。 6は二段燃焼用空気噴出孔を示し、火炎中に空
気を均質に混入せしめることができるよう炉壁2
の軸方向および周方向に多数設けられている。こ
の二段燃焼用空気噴出孔6からの空気も炉壁冷却
に寄与することができる。図示の実施例では、空
気噴出孔6の噴出方向に角度がもたせてあるが、
これは噴出孔6からの空気が火炎中に均質に混合
されるようにするためである。7は冷却用および
二段燃焼用空気の導管であり、上記の冷却用空気
噴出ノズル5に連通するとともに、上記の環状空
気流通空間4を介して二段燃焼用空気噴出孔6に
連絡している。導管7から冷却用空気噴出ノズル
5に連絡する冷却用空気流路と、導管7から二段
燃焼用空気噴出孔6に至る二段燃焼用空気流路と
は、バーナ1近傍の炉壁2と鉄皮6間に延在する
隔壁8により仕切られている。導管7から各流路
に配分される空気量は、各流路に設けた弁5a,
6aによりそれぞれ調節される。一般には、噴出
口5からは燃焼用空気の5〜50%が噴出速度10
m/s以上の速度で噴出され、噴出孔6からは燃
焼用空気の10〜60%が噴出速度5m/s以上で噴
出される。噴出口5からの空気量/噴出孔6から
の空気量は0.2〜2である。通常は弁5a,6a
を全開状態で操業できるよう構成されているが、
石炭性状が著しく異なる石炭種を使用する場合た
とえば石炭灰の付着しやすい石炭種を使用する場
合には、冷却用空気配分が通常より多くなるよう
各弁5a,6aの開度が調節される。一方、火炎
着火性の悪い石炭種の場合には、冷却用空気が多
いと火炎が冷却されすぎて失火する虞れがあるた
め、冷却用空気配分を通常より少なくする。 なお、冷却用および二段燃焼用空気導管7に導
入される気体としては通常の燃焼用空気のほか排
ガス混入空気を使用することもできる。後者の場
合には、燃焼ガスの一部を混入することにより酸
素濃度を下げて燃焼させ、燃焼温度の低下と燃焼
速度を遅くすることによつてNOxの生成を抑制
できる効果がある。 上記したように、本発明によれば、バーナ取付
部近傍の火炎形成領域の炉壁に沿つて燃焼用空気
の一部を噴出し、炉壁を冷却して溶融灰の付着を
防止するとともに、炉壁からの輻射熱を低減し、
バーナ近傍の火炎局部高温部の生成を抑制して
NOxの低減を達成することができる。さらにク
リンカ・トラブルおよびスラツキング・トラブル
を防止できる。しかも、バーナー取付部のみなら
ず、炉壁周壁からも二段燃焼用空気を斜め前方に
送入することで、上記効果が一層顕在化する。 なお、バーナ1より噴出される微粉炭中には一
部粗粒子炭が含まれているが、粗粒子炭は燃焼ガ
スとともにすべてが炉外に排出されるわけではな
く、一部は炉底に蓄積する。このようにして形成
される炉底の蓄積灰は、長期間放置されると、火
炎からの放射熱により焼き締まり炉壁に悪影響を
およぼすこととなり、除去も困難になる。このた
め、1ケ月に1度程度の頻度で微粉炭の燃焼を停
止し、炉内の蓄積灰を除去する作業が必要であつ
た。本発明者らは、比較的早期のうちであれば、
高圧気体を蓄積灰に吹きつけるのみできわめて容
易に蓄積灰を炉外に除去できることを知見した。 そこで、この知見に基いて、高圧気体を冷却用
空気噴出口5から一定時間間隔で噴出して蓄積灰
を除去することがさらに提案される。高圧気体と
してはたとえば4〜5Kg/cm2の計装用圧空を用い
ることができる。噴出周期は炉内温度、石炭種等
により異なるが、数時間ごと、たとえば3時間に
1分程度の噴出を繰り返すことにより目的を達成
することができる。 なお、冷却用空気噴出口5より高圧気体を噴出
することが設備耐圧上好ましくなく、また噴出気
体の量を抑制したい場合には、噴出口5とは別系
統に高圧気体噴出口9を少なくとも炉底部に設置
すればよい。この場合には、噴出口9から、常時
噴出口が耐熱温度以上に加熱されないように、冷
却する量の気体を噴出するとともに、所定の噴出
周期で上記高圧気体を噴出して炉内の石炭灰をパ
ージする。 (実施例) つぎに、本発明による微粉炭燃焼方法の効果を
実施例により説明する。 本発明方法としては、第1図に示す装置を用い
て下記の条件により実験を行なつた。なお、効果
の比較のために、第1図の装置における弁5aを
全閉として冷却用空気を噴出しない実験および第
3図に示すように二段燃焼用空気を1ケ所のみか
ら混入した実験を比較例として示した。第3図に
おいて、1は微粉炭バーナ、2′は炉壁、6′は二
段燃焼用空気噴出孔、7′は二段燃焼用空気導管
である。 実験条件 (1) 石炭性状 灰分:9.8%,揮発分:29.8%,水分:3.6%,
固定炭素:56.8%,発熱量:6400kcal/Kg (2) 石炭粒度:200メツシユ篩通過物が85重量% (3) ガス燃料:コークス炉ガスと高炉ガスの混合
ガス(1500kcal/Nm3) (4) 燃焼炉仕様:内径2mφ×長さ6m (5) 燃焼用及び冷却用空気温度:常温 (6) 燃焼量 石炭:1200Kg/h,混合ガス:560Nm3/h(燃
焼量の10%) (7) 炉内温度:1200〜1300℃ 結果第1表に示すとおりである。
【表】 第1表から明らかなように、第3図に示した二
段燃焼用空気を1ケ所より混入する従来の二段燃
焼法の場合のNOx生成量180ppmに対し、第1図
の弁5aを全閉とし、二段燃焼用空気が火炎中に
均質に混入されるようにした場合のNOx生成量
は160ppmと約10%低減しているが、第1図の弁
5a,6aを全開とし、バーナ近傍部の炉壁に沿
つて冷却用空気を噴出した本発明法の場合、
NOx生成量は85ppmと比較例に比べ半減した。
又比較例では、バーナ取付部近傍が高温となり溶
融灰が付着し、炉内に石炭灰が大量に蓄積し、し
ばしば操業上のトラブルとなつたが、本発明法で
はバーナ取付部近傍には石炭灰の溶着はほとんど
なく、炉内の石炭灰の蓄積も従来法に比べはるか
に少なく、蓄積灰の除去も比較的容易であつた。 又、高圧気体として、圧力4〜5Kg/cm2の計装
用圧空を用い、噴出口8より、3時間に1分の割
合で高圧気体を噴出した場合には、炉内への石炭
灰の蓄積は、ほとんど認められず、3カ月以上の
微粉炭連続燃焼が可能であつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による微粉炭燃焼方法を示す模
式的断面図、第2図は第1図における―線矢
視断面図、第3図は従来の二段燃焼式微粉炭燃焼
方法を示す模的断面図である。 1…微粉炭バーナ、2,2′…炉壁、3…鉄皮、
3a…リム、4…環状空気流通空間、5…冷却用
空気噴出口、5a…弁、6,6′…二段燃焼用空
気噴出孔、6a…弁、7…冷却および二段燃焼用
空気導管、7′…二段燃焼用空気導管、8…隔壁、
9…高圧気体噴出口。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 燃焼炉のバーナ火炎形成領域に対して、炉壁
    に形成した多数の火炎の噴出方向に傾斜した噴出
    孔群から二段燃焼用空気を噴出させ、火炎に均等
    に混合するとともに、実質的にバーナ取付部全周
    の噴出口群から火炎噴射方向に冷却用空気を噴出
    させて前記噴出孔からの空気とともに炉壁の冷却
    を図ることを特徴とする微粉炭燃焼方法。
JP5466284A 1984-03-21 1984-03-21 微粉炭燃焼方法 Granted JPS60200007A (ja)

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JP5466284A JPS60200007A (ja) 1984-03-21 1984-03-21 微粉炭燃焼方法

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JPS60200007A JPS60200007A (ja) 1985-10-09
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