JPH0289912A - 微粉炭焚濃淡燃焼装置 - 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、微粉石炭焚き炉に用いられる燃焼装置に係り
、特に難燃性石炭燃料の安定燃焼に好適な燃焼装置に関
する。

〔従来の技術〕

従来、ボイラ等に用いられる微粉炭燃焼システムでは、
分級器が内蔵されている微粉砕機（以下ミルと称す）に
よって粉砕された石炭を微粉炭バーナに直接供給する燃
焼システムが実用化されている。このシステムでは、ミ
ルに供給される原炭の乾燥用、ミル内における分級用及
びバーナへの微粉炭の搬送用として加熱空気がミルに導
入される。この加熱空気の量および温度は、原炭の水分
、粉砕性、燃料性等に応じて決定される。第５図瓜ミル
負荷に対するミルからバーナに供給される微粉炭（Ｃ）
と空気（Ａ）の重量比（以下Ｃ／Ａと称す）を示す、第
５図から明らかなようにミル負荷の低下に伴ってＣ／Ａ
が低くなっており、微粉炭の輸送および分級、石炭の乾
燥等には一定以上の加熱空気が必要であることから止む
を得ない現象である。

第６図は石炭の着火安定性を石炭中の固定炭素分と揮発
分との重量比によって求められる燃料比（ＦＲ）とＣ／
Ａとの関係によって示す、ボイラ等に一般的に使用され
る石炭燃料の燃料比（ＦＲ）は、０．８〜２．５程度で
あり、２．５以上の高燃料比炭および４以上の無煙炭の
ように燃料比が高くなるにしたがって石炭中の揮発分が
少なくなるため、Ｃ／Ａを高くしないと安定に着火でき
ない、このため、前記した第５図に示す特性を有するミ
ルを用いた場合、燃料比の高い石炭および同図中に示す
ように低負荷域におけるＣ／Ａが低い状態では、着火が
不安定となり、ボイラの安全運転上問題が大きい。

このような問題点に対処するための燃焼システムとして
、特開昭６１−１９２１１３号公報、実開昭６２−２４
２０９号公報等に記載のものが提案されている。これら
の燃焼システムは、原理的には、ミルから性成する低Ｃ
／Ａの微粉炭流を、慣性力を利用してＣ／Ａの高い流体
（濃厚流体）と、Ｃ／Ａの低い流体（希薄流体）に分岐
し、濃厚流体を燃焼させるバーナで火炎安定化させるシ
ステムである。

第７図は上記した燃焼システムの例を示し、ミル１１に
空気１０と石炭７６が導入され、ミル１１からの燃料配
管１５の途中に、慣性力を利用した分離器として、例え
ば、サイクロン分離器７１が設置されている。サイクロ
ン分離器７１で慣性力によって高Ｃ／Ａ化された濃厚流
体は高Ｃ／Ａ燃料配管７２を経てｍ厚流体用バーナに導
入さ担微粉炭の大部分が除去された低Ｃ／Ａの流体は、
流量調整ダンパ７４を有する低Ｃ／Ａ燃料配管７３を介
して希薄流体用バーナに導入される。　第８図（Ａ）、
（Ｂ）は、サイクロン分離器における出口管径と限界粒
子径および捕集効率との関係を標準型サイクロン寸法お
よび操作条件を基に算出したものである。ここで、大容
量バーナとして、例えば、５ｔ／ｈの燃料量を考慮する
と、サイクロン径は１５００ｍ＋ｅ、出口管径は６７０
■程度となる。この場合、第８図から遠心力によって分
離できる粒子径が２５μｍとなり、微粉炭の粒径分布を
２００メツシュパス９０％、分布指数ｎ＝２とすると、
捕集効率は５５％にも低下する。したがって、捕集効率
が５５％程度であるため、このサイクロン分離器におい
ては、単に気流が２分されるのるであり、高Ｃ／Ａの濃
厚流体を得ることは実際には困難である。

また、第９図に示すようにミル出口燃料配管１５の曲が
りを利用し、微粉炭燃料を曲がり部の慣性力によって、
高Ｃ／Ａ燃料と低Ｃ／Ａ燃料とに分離し、それぞれ高Ｃ
／Ａ燃料配管９１および低Ｃ／ＡｔＩＡ料配管９２に導
入する方法がある。

第１０図は、この方法を用いた時の分級効率を、微粉炭
燃料の曲がり部入口流速を横軸に採って整理したグラフ
である。第１０図から、分級効率８０％以上を得るには
流速６０ｍ／ｓ以上にしなければならないことがわかる
。しかしながら、微粉炭燃料を６０ｍ／ｓ以上の流速で
供給すること豪実機等では微粉粒子による配管の摩耗等
が問題となり実用的ではない。

〔発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術のうち、サイクロン方式の場合、サイクロ
ンの効率が高い時にこそ成り立つものであり、難燃性の
高燃料比炭及びＣ／Ａが低下する低負荷時の対策として
、微粉炭粒度の微細化及び装置の大型化による効率低下
について配慮されておらず、実用に際しては実際のＣ／
Ａが低下し、火炎の安定性が保てず、火炎の吹き飛びに
より火炎検出器が誤動作する、未燃損失が増加する等の
トラブルを生じ易い問題があった。

また、配管の曲り部を利用した方式の場合に瓜流速を過
剰に大きくしなければならない点と、微粉炭を必要以上
に微細化しすぎると分級効率が著しく低下してしまうと
いった問題があった。

本発明の目的は、微粉炭粒度の微細化、実用流速下（通
常１５〜２０ｍ／ｓ）等でも高Ｃ／Ａ化が可能な微粉炭
焚濃淡燃焼装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記した目的は、ミル出口の燃料配管の途中に駆動装置
により回転又は微粉炭燃料の流れによって回転し、これ
によって微粉炭燃料中の微粉炭を、強制的に分離する回
転体を設け、この回転体下流側に高Ｃ／Ａ燃料配管と低
Ｃ／Ａ燃料配管を分岐させることに達成される。

（作用〕 ミル出口燃料配管の途中に設置した回転体は、その遠心
力により、微粉炭と空気との二相流のうち、微粉炭だけ
を配管の外周方向へ飛散させることができる。このため
、回転体の後流において４１配管の外周側が高Ｃ／Ａ化
された微粉炭燃料となり、中心側は低Ｃ／Ａ化された微
粉炭燃料となる。

また、回転体を内蔵する分離器では、微粉炭燃料の流速
を過剰に高めることなく実用流速化でも十分に微粉炭燃
料の高Ｃ／Ａ化が可能であり、微粉炭による機器の摩耗
等が低減する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の微粉炭燃料供給装置の一実施例を示す
系統図であり、微粉炭を燃焼する無煙炭ボイラに適用し
た例を示している。

この装置において、石炭バンカ１２内の原炭はシュート
１３ａを経て計量フィーダ１４に供給され、所定の原炭
がシュート１３ｂを介してミル１１に導入されるように
なっている。

ミル出口燃料配管１５の下流端には、分離器１６が設置
され、分離器１６に連通した高Ｃ／Ａ燃料配管１７は火
炉ｌに設置された濃厚流体用バナ２に連通している。ま
た、分離器１６に連通した低Ｃ／Ａ燃料配管１８は、火
炉１に接続されている。

燃焼用空気ダクト８は、押込送風機（ＦＤＰ）６、空気
予熱器５ａを経て３つの流路に分岐さねそれぞれの分岐
ダクトには流量調整ダンパ７ａが介設されている。また
、燃焼用空気ダクト８は一次空気フアン９、空気予熱器
５ｂを経て一次空気ダクト１０として、ミル１１内の加
熱空気入口部（図示せず）に連通している。なお、空気
予熱器５ｂに対して分岐管が配設され、この分岐管に流
量調節ダンパ７ｂが介設されている。また、ボイラ火炉
１の排ガスダクト４は空気予熱器５ａ、５ｂを経て系外
に接続されている。

第２図は、第１図における分離器１６の一実施例を示す
断面図である。この分離器１６においては、ミル出口燃
料配管１５の曲がり部２１に設置された回転体２２は管
外部にある駆動装置２３により回転し、回転数は駆動装
置２３に接続した回転制御計２４で制御されるようにな
っている。

そして、曲り部２１を構成する配管内に低Ｃ／Ａ燃料配
管１８が配設されており、この低Ｃ／Ａ燃料配管１日は
、回転軸２５と同軸的に配置されている。また、曲り部
２１に延設され、かつ低Ｃ／Ａ燃料配管１８に対して直
角方向に位置する高Ｃ／Ａ燃料配管１７が配設されてい
る。

次に上記のように構成される装置の作用について説明す
る。

石炭バンカ１２内の原炭はシュート１３ａを経て計量フ
ィーダ１４に供給され、ボイラ負荷に必要な所定量の原
炭がシュート１３ｂを介してミル１１に導入される。一
方、燃焼用空気ダクト８からの空気の一部は、−次空気
フ１ン９を経て流量調整ダンパ７ｂにより空気予熱器５
ｂ側に導入される流量が調整され、この空気予熱器５ｂ
で予熱され、所定温度の加熱空気が１次空気ダクト１０
を経てミル１１に導入される。この加熱空気は、ミル１
１において、原炭の乾燥、分級および輸送用に利用され
る。

ミル１１からの微粉炭はミル出口燃料配管１５を経て一
次空気と共に分離器１６に送られる。このとき、回転体
２２は駆動装置２３により強制的に回転動作すると共に
回転数制御計２４によりその回転数が制御される。

この回転体２２の回転に伴い、微粉炭燃料を形成する微
粉炭と空気との二相流のうち、微粉炭のみが曲がり部２
１の配管内の外周方向に飛散する。

この結果、高Ｃ／Ａ化された燃料は分離器１６の配管外
周側に生成され、高Ｃ／Ａ燃料配管１７を経てｅ４厚流
体用バーナ２に導入される。一方、分離器１６の配管中
心部では微粉炭が少なくなり、低Ｃ／Ａ化された燃料は
、低Ｃ／Ａ燃料配管１８経てボイラ火炉１に導入される
。なお、ここには図示していないが、低Ｃ／Ａ化された
燃料の一部又は全量をミル１１へ再循環させてもよい。

ここで、第３図に分離器１６を用いたときの回転体２２
の回転数と、高Ｃ／Ａ燃料配管１７中のＣ／Ａ値との関
係特性図を示す。なお、分離器１６人口での条件は、Ｃ
／Ａ＝０．５、流速ｖ＝２Ｑ　ｍ　／　ｓ　、微粉炭粒
度は２００メンシュパス９０ｗｔ％である。第３図から
明らかなように回転体２２の回転数の増加と共に高Ｃ／
Ａ燃料配管Ｉ７内の微粉炭燃料のＣ／Ａは高くなってい
る。

また、安定着火面から高Ｃ／Ａ化が望まれ、Ｃ／Ａをほ
ぼ１．０以上とするためには回転体２２の回転数を２０
０回／分以上とすることが望ましいことがわかる。この
ように第２図に示す実施例では、回転体２２の回転数を
制御することによって所望のＣ／Ａを容易に設定するこ
とができる。

燃焼用空気は、押込送風器（ＦＤＰ）６、空気予熱器５
ａ、流１１調整ダンパ７ａを経て濃厚流体用バーナ２お
よびボイラ火炉１に供給される。ボイラ排ガスは、図示
していない蒸気の過熱器、再熱器、給水過熱節炭器等で
熱交換し冷却された後、排ガスダクト４を経て空気予熱
器５ａ、５ｂで１次空気および燃焼用空気の加熱に利用
された後、図示していない集塵器、誘引通風器等を経て
煙突より排出される。

第４図は、本発明の微粉炭焚濃淡燃焼装置における分離
器の他の実施例を示す断面図である０本実施例では、第
２図に示すような駆動装置２３及びそれに付随する回転
制御計２４がない、すなわち、固気二相流中に設置され
た回転体４１は、流れによって自然に回転し、この回転
によって微粉炭を分離濃縮しようとするものである。こ
の実施例では、Ｃ／Ａの制御は流速等によってなされる
。

また、この回転体４１の回転数は、回転軸４２、支柱４
４から回転数検出器４３に伝達されて検出されるので、
ミル出口燃料配管１５内の流速、流量等を計測すること
ができる。

（発明の効果〕 以上のように本発明によれば、固気二相流中に微粉炭を
強制的に分離する回転体を設けることにより、微粉炭燃
料の高Ｃ／Ａ化が可能となり、大容量、高燃料比炭（特
に無煙炭のような難燃性石炭）焚ボイラ、又は中間負荷
運用の低ＮＯｘ化バナに対する濃淡燃焼バ〜すでの燃料
供給法を容易に確立できる。更に本発明は、微粉炭燃料
の回転流によって微粉炭を分離するので粒子が外壁に沿
って流れる従来のサイクロン分＃器や曲り部を利用した
分離器に比べて摩耗の問題を回避できるよいう効果も有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図は第１
図における微粉炭分離器の一実施例を示す断面図、第３
図は第２図の分離器の特性を示すグラフ、第４図は第１
図における微粉炭分離器の他の実施例を示す断面図、第
５図はミル負荷とＣ／Ａとの関係を示すグラフ、第６図
は燃料比（ＦＲ）とＣ／Ａとの関係を示すグラフ、第７
図は従来の微粉炭焚濃淡燃焼装置の要部系統図、第８図
（Ａ）、（Ｂ）はサイクロン分離器の出口管径と限界粒
子径及び捕集効率との関係を示すグラフ、第９図は従来
の微粉炭分離器を示す概略的構成１第１０図は第９図の
微粉炭分離器の特性図である。 １・・・・・・ボイラ火炉、２・・・・・・濃厚流体用
バーナ、１２・・・・・・石炭バンカ、１４・・・・・
・計量フィーダ、１５・・・・・・ミル出口燃料配管、
１６・・・・・・分離器、Ｉ７・・・・・・高Ｃ／Ａ燃
料配管、工８・・・・・・低Ｃ／Ａ燃料配管、２Ｉ・・
・・・・曲がり部、２２．４１・・・・・・回転体、２
３・・・・・・駆動装置、２４・・・・・・回転制御径
、２５．４２・・・・・・回転軸、４３・・・・・・回
転数検出器。 代理人　　弁理士　　西　元　勝　− 第 図 第２図 第 図 ミル費荷ｃ％） 第６図 ヱ！！：糾尤（−） 第３ 図 第４ 図 第７図 ／２ 第８図 エロ菅イＬｆｍｍｌ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）石炭微粉砕機によって粉砕された石炭を、一定粒
   度に分級した後、気流によって直接バーナに供給して燃
   焼させるものにおいて、前記石炭微粉砕機出口の燃料配
   管の途中に該燃料中の微粉炭を強制的に分離する回転体
   を設置すると共に該回転体下流側を少なくとも高Ｃ／Ａ
   燃料配管と低Ｃ／Ａ燃料配管に分岐したことを特徴とす
   る微粉炭焚濃淡燃焼装置。
2. （２）前記回転体に駆動装置を設けると共に回転体の回
   転数を制御する回転数制御計を設けたことを特徴とする
   請求項（１）記載の微粉炭焚濃淡燃焼装置。
3. （３）前記回転体の回転数を検出する回転数検出器を設
   けたことを特徴とする請求項（１）記載の微粉炭焚濃淡
   燃焼装置。