JPH0237201A - 予燃焼器付サイクロン石炭燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は石炭灰の溶融状態での除去および低Ｎｏに化燃
焼を目的とするサイクロン石炭燃焼装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 第５〜８図は第１の従来技術の例で、特開昭６０−９３
２１２等に記載されているアメリカ式およびドイツ式サ
イクロンファーネスである。

第５図はアメリカ式サイクロンファーネスの側断面図、
第６図は第５図におけるｂ・ｂ線矢視断面図である。第
７図はドイツ式サイクロンファーネスの側断面図、第８
図は第７図におけるＣ・Ｃ線矢視断面図である。第５〜
８図において、５１は燃焼炉、５２は砕炭および１次空
気投入口、５３は２次空気送入口、５４は３次空気送入
口、５５はバッフルである。第５〜６図において燃焼炉
５１の前壁中央部に形設された投入口５２から投入され
た砕炭は１次空気および３次空気によって旋回を与えら
れて炉内に入り、高温雰囲気の中で着火される。燃焼炉
５１の上部には燃焼炉５１の内壁の接線方向に２次空気
送入口５３が形設されており、砕炭および１次空気投入
口５２から投入された砕炭の旋回方向と同方向に旋回し
ながら燃焼用２次空気を送入する。これによって砕炭は
ほぼ燃焼炉５１の周壁に沿って旋回しながら燃焼し、燃
焼灰は高温雰囲気のもとて溶融状態となって周壁に沿っ
て炉底に流下し、燃焼灰の大部分を除去された燃焼ガス
はバッフル５５の中央部から２次炉側に流出する。第７
〜８図のドイツ式すイクロンファネスにおいては円筒状
の燃焼炉５１の周壁にほぼ燃焼炉５１の接線方向に砕炭
および１次空気投入口５２が形設されており、投入され
た砕炭は燃焼炉５１の内壁に沿ってほぼ燃焼炉５１の軸
と直角方向に旋回する。更に砕炭および１次空気投入口
５２の上部には燃焼炉５１の接線方向に２次空気送入口
５３が形設されており、燃焼炉５１の内周壁に沿って燃
焼炉５１の軸にほぼ直角方向に燃焼用２次空気が送入さ
れ、投入口５２から投入された砕炭と同方向に旋回しな
がら燃焼を行ない、高温雰囲気のもとて燃焼灰を溶融状
態にして周内壁に沿って流下させ、燃焼灰の大部分を除
去された燃焼ガスはバッフル５５の中央部から２次炉側
に流出する。

第９図は第２の従来技術の例で、特開昭６１−１９１８
０５に記載されているイオウ含有燃料を燃焼する３段階
法による燃焼炉の系統図である。第９図において６１は
第１段燃焼室、６２は第、２段燃焼室、６３は第３段燃
焼室、６４は燃ｙ＋混合物と第１段燃焼室用空気の入口
、６５は廃棄口、６６は導管、６７は入口、６８は第２
段燃焼室用空気入口、６つはスラグ廃棄口、７０は出口
、７１は入口、７２は第３段燃焼室用空気入口、７３は
出口である。燃料と添加剤を含む燃料混合物と第１段階
の燃焼のための空気が入口６４から室６１に投入される
。その際燃焼用空気量を投入した燃料混合物の理論燃焼
空気量の７５％程度以下とする。これによって燃料中の
灰成分は溶融されることなく、燃料中の添加剤とイオウ
とは結きして室６１の底部に固体の形で堆積されるとと
もに、その化合物は燃料中にある灰形成物質から生じる
灰の大きな粒子とともに廃棄口６５を経由して室６１か
ら選択的に外部に排出される。またこの灰形成物買は１
紋粉砕粒状灰の形成を生じ、これは室６１内部に渦巻き
効果を形成するように導入された燃焼用空気のサイクロ
ン効果により、灰の微粉砕粒子の形で可燃性燃料中に懸
濁して渫持される。室６１を出た微粉砕灰および可燃性
ガスは導管６６を経由して第２段燃焼室６２に送入され
る。入口６７から室６２に送入された微粉砕炭および可
燃性ガスは第２段燃焼用空気入ロ６８から送入された燃
焼用空気と混合されて第２段燃焼室６２中でガスのサイ
クロン効果を渫つ。

１１００℃以上の温度で室６２内で燃焼を行ない、更に
燃料有価物の燃焼ならびに粒状法の溶融を行ない、室６
２の周壁を被覆する溶融スラグを形成する。溶融スラグ
は壁面を降下して室６２の底部に滞留し、スラグ廃棄口
６９を経て外部に排出される。室６２に送入される燃焼
用空気によるサイクロン効果によって微細灰粒子は溶融
スラグと被覆壁に接触させられ、溶融スラグと融解物に
粘着する、室６２内で粒状物買の大部分を除去された燃
焼ガスは出ロア０、入ロア１を経由して第３段燃焼室６
３に送入される。室６３内へ送入されたガスは第３段燃
焼室用空気人ロア２から送入された燃焼用空気と混きさ
れ燃焼を完了する。室６３からの排気は出ロア３を通る
ガス中の粒子の量に応じて大気中あるいは粒子の処理設
備へ接続する出ロア３から流出する。

［発明が解決しようとする課題］ このように上記従来の技術においても、粉砕された石炭
を燃焼炉内で燃焼空気とともに旋回させて燃焼し、高温
雰囲気のもとて燃焼灰を溶融状態にして炉底から排出さ
せ、ダスト含有量を低減させた高温の燃焼ガスを下流側
に連通して配設した２次炉等に送入させることが可能で
あった。しかしながら上記従来の技術においては下記の
ごとき解決されるべき課題を有していた。まず第１の実
施例においては燃焼炉本体の空間が大きいことにより、
着火、保炎性能が不安定であること、単一の燃焼炉内で
一挙に燃焼を行なうことによる燃焼ガスの急激な膨張に
より、燃焼ガスあるいは燃焼灰等の旋回力が低下し、そ
れに伴って燃焼室内における燃焼灰の除去率が低下する
という不具合を有していた。また第２の実施例において
は燃料と添加剤を含む燃料混合物を全量第１段燃焼室内
に投入し、各段燃焼室毎に燃焼用空気を送入して燃焼を
行なうことによって、各段燃焼室の雰囲気温度をそれぞ
れの目的に対応した値に維持させている。

そのため、例えば第１段燃焼室においては送入する空気
量を投入燃料混合物の燃焼必要空気量の７５％以下とし
、該燃焼室内の温度を８００〜１０５０℃に保持してい
る。このため第１段燃焼室内における着火および保炎が
低温のために不安定になり易いほか、第２段燃焼室に流
入する燃焼ガスが比較的低温であることにより第２段燃
焼室用空気による燃焼が安定し難く、また負荷が低下し
た際に燃料混合物と送入空気との比率を定格負荷時と同
じに保った場合には第１段燃焼室内の燃焼ガス温度が低
下し、逆に第１段燃焼室内の燃焼ガス温度を確保するた
めに送入空気量を増加した場合には局部的に高温部が生
じ、燃焼灰の一部が第１段燃焼室内で溶融するとともに
第２段燃焼室内の燃焼温度を燃焼灰の溶融する高温に維
持することが困難になるという不具合を有していた。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するための手段は、前記特許請求の範囲
第１〜３項に記載した予燃焼器付サイクロン石炭燃焼装
置である。すなわち、１、横型円筒状サイクロン型燃焼
炉本体と、堅型円筒状サイクロン型予燃焼器と、燃焼炉
本体と予燃焼器との接続ダクトからなり、予燃焼器内に
燃料および燃焼用空気の全量を投入する手段を設けたこ
とを特徴とする予燃焼器１寸サイクロン石炭燃焼装置。

２、予燃焼器の頂部に燃料と、１次および２次の燃焼用
空気の投入口を形設し、予燃焼器の側壁部に３次の燃焼
用空気の送入口を形設した請求項１．記載の予燃焼器付
サイクロン石炭燃焼装置。

３、予燃焼器の頂部に燃料と、１次、２次および３次の
燃焼用空気の投入口を形設するとともに、予燃焼器の側
壁部にも燃料と１次、２次および３次の燃焼用空気の投
入口を形設し、それぞれの投入口から投入する燃料およ
び燃焼用空気の配分を調節する手段を有する請求項１．
記載の予燃焼器１寸サイクロン石炭燃焼装置。

である。以下１本発明の作用等について実施例に基づい
て説明する。

［実施例］ 第１〜４図は本発明に基づ〈実施例を示すもので、第１
図は第１の実施例における予燃焼器１寸サイクロン石炭
燃焼装置の側断面図、第２図は第１図におけるａ−ａ線
矢視断面図、第３図は第２の実施例における予燃焼器付
サイクロン石炭燃焼装置の側断面図、第４図は第３の実
施例における予燃焼器付サイクロン石炭燃焼装置の側断
面図である９第１〜４図において、１は竪型予燃焼器、
２は燃焼炉本体、３は微粉炭・チャー・旋回空気投入口
、４は中間バッフル、５は八ツ。フル、６はスラグ流下
口、７は２次炉、８は微粉炭・チャー・１次空気および
２次空気投入口、９は３次空気送入口、１０は１次微粉
炭・チャーおよび燃焼用空気投入口、１１は２次微粉炭
・チャーおよび燃焼用空気投入口である。まず第１〜２
図に示す第１の実施例について説明する。燃焼炉本体２
の上流側上部に収設した竪型予熱器１の頂部に微粉炭・
チャー・旋回空気投入口３が形設されている。旋回空気
は微粉炭あるいはチャーを搬送し、燃焼する１次空気と
燃焼用空気としての２次乃至３次空気からなっている。

微粉炭あるいは子キー等の燃料と１〜３次空気は、全量
前記投入口３からスワラ−等によって強い旋回を与えら
れて竪型予燃焼器１の頂部中心部から予燃焼器１の軸方
向に投入される。投入された燃料は小容積の予燃焼器１
内で十分な熱負荷のもとで着火し、予燃焼器１内の滞留
時間が短いことによって完全に燃焼を完結しない状態で
旋回しつつ流下し、ダクトを経て燃焼炉本体２内に流下
する。従って予燃焼器１内では高熱負荷状態のもとで、
高温雰囲気を保持し、燃料および燃焼用空気に適度な旋
回力を与えることにより、燃料の安定した着火および保
炎が保たれる。着火して燃焼状態になった燃料は燃焼用
空気および燃焼ガスの温度上昇による容積の増加に伴な
い速度を増した状態でダクトを経由して燃焼炉本体２に
、燃焼炉本体２の円筒断面の接線方向に流入する。燃焼
炉本体２に流入した着火状態の燃料は高温雰囲気の中で
強い旋回を行ないながら燃焼し、燃焼灰を溶融状態にし
て周内壁に沿って流下させ、スラグ流下口６から炉外に
排出させるとともに、燃焼灰の大部分を除去された燃焼
ガスはバッフル５の中央部から２次炉７側に流出する。

燃焼炉本体２の中央部には炭種あるいは負荷に応じて必
要な場合には中間バッフル４を形設することもある。予
燃焼器１内では燃料の安定した着火および医炎を行ない
、燃焼状態の燃料と高温の燃焼用空気および燃焼ガスを
燃焼炉本体２に供給することを目的としているものの一
部の燃料が高熱負荷のもとで燃焼し燃焼灰が溶融するこ
ともあるが、予燃焼器１が燃焼炉本体２の上部に収設さ
れており、予燃焼器１と燃焼炉本体２とを連通させるダ
クトが垂直に収設されているため、予燃焼室１内で溶融
した燃焼灰は燃焼炉本体２内に自由に流下し、ダクトを
閉塞させろことはない。

次に第２の実施例について説明する。第３図において燃
焼炉本体２の上流側上部に収設した竪型予燃焼器１の頂
部に微粉炭・チャー・１次空気および２次空気投入口８
が形設されている。

微粉炭あるいはチャー等の燃料の全量と１．２次空気の
全量は前記投入口８からスワラ−等によって強い旋回を
与えられて予燃焼器１の頂部中心部から予燃焼器１の軸
方向に投入される。

投入された燃料は小容積の予燃焼器１内で十分な熱負荷
のもとで着火し、１．２次空気によって燃料の一部を燃
焼した状態で予燃器１内を流下する。予燃焼器１の下流
側側壁には燃焼用３次空気の送入口９が形設されており
、予燃焼器に投入される全空気量の１．２次空気を除く
残りの空気ｌを、予燃焼器１の周方向から炉内ガスの旋
回方向に沿って送入する。これによって予燃焼器１内の
滞留時間が短いことと、燃焼完結に必要な３次空気の送
入位置が予燃焼器１の下流側にあることによって燃焼を
完結しない燃焼状態の燃料と高温の燃焼用空気および燃
焼ガスは速度を増した状態でダクトを経由して燃焼炉本
体２に、燃焼炉本体２内の円筒断面の接線方向に流入す
る。燃焼炉本体２内に流入した着火状態の燃料は高温雰
囲気の中で強い旋回を行ないながら燃焼し、燃焼灰を溶
融状態にして周内壁に沿って流下させ、スラグ流下口６
から炉外に排出させるとともに、燃焼灰の大部分を除去
された燃焼ガスはバッフル５の中央部から２次炉７側に
流出する。燃焼炉本体２の中央部には炭種あるいは負荷
に応じて修業な場合には中間バッフル４を形設すること
もある。予燃焼器１内では燃料の安定した着火および保
炎を行ない、燃焼状態の燃料と高温の燃焼用空気および
燃焼ガスを燃焼炉本体２に供給することを目的としてい
るものの一部の燃料が高熱負荷のもとで燃焼し燃焼灰が
溶融することもあるが、予燃焼器１が燃焼炉本体２の上
部に収設されており、予燃焼器１と燃焼炉本体２とを連
通させるダクトが垂直に収設されているため、予燃焼室
１内で溶融した燃焼灰は燃焼炉本体２内に自由に流下し
、ダクトを閉塞させることはない。予燃焼炉１における
１〜３次の燃焼用空気の配分は、定格負荷時でおよそ１
次：１０％、２次：２５％。

３次コロ５％であり、１次と２次との合計燃焼空気量を
全空気量の３５％とすることにより、投入口８から流入
する空気の旋回流における接線速度を軸方向速度に対し
て適度に保ち、強度な循環領域を形成せしめるとともに
、燃料の拡散を十分に行なうことによって、燃料の安定
した着火および保炎を確保させている。また部分負荷時
においては旋回力を維持し、安定した着火、保炎状態を
保持するための１次および２次の燃焼空気量に調整し、
予燃焼器に投入される全空気量の残りの空気量は３次空
気を増減させることによって行なっている。

さらに第３の実施例について説明する。第４図において
燃焼炉本体−２の上流側上部に収設した竪型予燃焼器１
の頂部に１次微粉炭・チャーおよび燃焼用空気投入口１
０が形設されるとともに、予燃焼器１の下流側側壁には
２次微粉炭・チャーおよび燃焼用空気投入口１１が形設
されている。定格負荷燃焼時に必要な微粉炭あるいはチ
ャー等の燃料の量の約１／３の量の燃料と、当該燃料を
燃焼するのに必要な燃焼用空気は前記投入口１０からス
ワラ−等によって強い旋回を与えられて予燃焼器１の頂
部中心部から予燃焼器１の軸方向に投入される。投入さ
れた燃料は小容積の予燃焼器１内で十分な熱負荷旋回流
のもとで着火、保炎し、１〜３次等の燃焼用空気によっ
て燃焼を継続しながら予燃焼器１内を流下する。予燃焼
器１の下流側側壁には前記の投入口１１が形設されてお
り、その時の負荷に必要な燃料量から投入口１ｏがら投
入された燃料、量を差し引いた残りの燃料と、当該燃料
を燃焼するのに必要な燃焼用空気を予燃焼器１の円筒断
面の接線方向に、上流側から流下して来る燃焼ガス等の
旋回方向と同一方向に予燃焼器１内に投入する。投入さ
れた燃料は上流がら来る高温の１次燃焼ガスにより十分
な熱負荷のもとで着火し燃焼するが、投入口１１が予燃
焼器１の出口部に近い位置に収設されていることにより
、燃焼を完結しない状態で高温の燃焼用空気および燃焼
ガスとともに速度を増した状態でダクトを経由して、燃
焼炉本体２に、燃料炉本体、２の円筒断面の接線方向に
流入する。負荷変動時に予燃焼器１における着火あるい
は保炎が不安定になった場合には投入口１０および１１
から投入する燃焼用２次あるいは３次空気の配分を調節
することによって安定化させる。燃焼炉本体２内に流入
した着火状態の燃料は高温雰囲気の中で強い旋回を行な
いながら燃焼し、燃焼灰を溶融状態にして周内壁に沿っ
て流下させスラグ流下口６から炉外に排出させるととも
に、燃焼灰の大部分を除去された燃焼ガスはバッフル５
の中央部から２次炉７側に流出する。

燃焼炉本体２の中央部には炭種あるいは負荷に応じて必
要な場合には中間バッフル４を形設することもある。予
燃焼器１内では燃料の安定した着火および保炎を行ない
、燃焼状態の燃料と高温の燃焼用空気および燃焼ガスを
高速で燃焼炉本体２に供給し、燃焼炉本体２に直接燃料
を投入する際の急激な熱膨張による旋回力の低下を防ぐ
ことを目的としているものの一部の燃料が高熱負荷のも
とで燃焼し燃焼灰が溶融することもあるが、予燃焼器１
が燃焼炉本体２の上部に収設されており、予燃焼器１と
燃焼炉本体２とを連通させるダクトが垂直に収設されて
いるため、予燃焼室１内で溶融した燃焼灰は燃焼炉本体
２内に自由に流下し、ダクトを閉塞させることはない。

［発明の効果コ 本発明は以上説明したように構成されているので１．以
下に記載されるような効果を奏する。

まず、第１〜２図に示す予燃焼器付サイクロン石炭燃焼
装置においては、燃料および燃焼用空気の全量を小容積
の予燃焼器頂部中心部から投入し、着火して燃焼状態に
なった燃料を燃焼を完結させない状態で燃焼用空気およ
び燃焼ガスとともに高流速で燃焼炉本体に円筒断面の接
線方向から流入させ燃焼させることにより、常に安定し
た燃料の着火および保炎を行ない得るとともに、燃焼炉
本体内における溶融した燃焼灰の除去を確実に実施し得
ると言う効果を有する。次に第３図に示す下流側側壁に
燃焼用３次空気の送入口を形設した竪型予燃焼器付サイ
クロン石炭燃焼装置においては、予燃焼器頂部中心部か
ら投入する空気量を定格負荷時全必要燃焼空気量の約３
５％とすることにより予燃焼器内における軸流速が小さ
くなり、強い旋回力を保持した燃焼用空気によって常に
安定した燃料の着火および保炎が得られると言う効果を
有する。

また第４図に示す燃料および燃焼用空気の投入口を２段
に分割し、上段は予燃焼器頂部中心部から投入し、下段
は側壁から予燃焼器の円筒断面の接線方向から投入する
竪型予燃焼器付サイクロン石炭燃焼装置においては、上
段の投入口から予燃焼器内に投入する燃料および燃焼用
空気の量を負荷に関係なく常に定格負荷時の約１／３程
度に保持し、負荷変動は下段の投入口から投入させる燃
料および燃焼用空気の量を変化させて行なうことにより
、負荷変化に関係なく常に良好な燃焼状態を保持し得る
ほか、負荷変動時に上段あるいは下段の投入口部におい
て着火、保炎の不安定状態が生じた場合には、燃焼用２
次あるいは３次空気の配分を調節することによって安定
化させ得るという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明に基づ〈実施例を示すもので、第１
図は第１の実施例における予燃焼器はサイクロン石炭燃
焼装置の側断面図、第２１２Ｉは第１図におけるａ・ａ
線矢視断面図、第３図は第２の実施例における予燃焼器
付サイクロン石炭燃焼装置の側断面、第４図は第３の実
施例における予燃焼炉器付サイクロン石炭燃焼装置の側
断面図である。 第５〜９図は従来技術の例である。 １・・・・・・竪型予燃焼器、２・・・・・・燃焼炉本
体、３・・・・・・微粉炭・チャー・旋回空気投入口、
４・・・・・・中間バッフル、５・・・・・・バッフル
、６・・・・・・スラグ流下口、７・・・・・・２次炉
、８・・・・・・微粉炭・チャー・１次空気および２次
空気投入口、９・・・・・・３次空気送入口、１０・・
・・・・１次微粉炭・チャーおよび燃焼用空気投入口、
１１・・・・・・２次微粉炭・チャーおよび燃焼用空気
投入口、５１・・・・・・燃焼炉、５２・・・・・・砕
炭および１次空気投入口、５３・・・・・・２次空気送
入口、５４・・・・・・３次空気送入口、５５・・・・
・・バッフル、６１・・・・・・第１段燃焼室、６２・
・・・・第２段燃焼室、６３・・・・・・第３段燃焼室
、６４・・・・・・燃料混合物と第１段燃焼室用空気の
入口、６５・・・・・・廃棄口、６６・・・・・導管、
６７・・・・・・入口、６８・・・・・・第２段燃焼室
用空気入口、６９・・・・・・スラグ廃棄口、７０・・
・・・・出口、７１・・・・・・入口、７２・・・・・
・第３段燃焼室用空気入口、７３・・・・・・出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、横型円筒状サイクロン型燃焼炉本体と、堅型円筒状
   サイクロン型予燃焼器と、燃焼炉本体と予燃焼器との接
   続ダクトからなり、予燃焼器内に燃料および燃焼用空気
   の全量を投入する手段を設けたことを特徴とする予燃焼
   器付サイクロン石炭燃焼装置。 ２、予燃焼器の頂部に燃料と、１次および２次の燃焼用
   空気の投入口を形設し、予燃焼器の側壁部に３次の燃焼
   用空気の送入口を形設した請求項１、記載の予燃焼器付
   サイクロン石炭燃焼装置。 ３、予燃焼器の頂部に燃料と、１次、２次および３次の
   燃焼用空気の投入口を形設するとともに、予燃焼器の側
   壁部にも燃料と１次、２次および３次の燃焼用空気の投
   入口を形設し、それぞれの投入口から投入する燃料およ
   び燃焼用空気の配分を調節する手段を有する請求項１、
   記載の予燃焼器付サイクロン石炭燃焼装置。