JPH0317041B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、ボイラ炉などの炉を炉本体としそ
の炉本体の前炉として固体粒子を含有する燃料を
燃焼するサイクロン式燃焼炉を有する燃焼装置に
関する。

（従来技術） 従来からボイラ炉などの工業炉においては、炉
本体に前炉としてサイクロン式燃焼炉を設けてあ
り、こうした前炉つき工業炉は、その燃焼効果が
優れたものであることから、広く用いられてい
る。

こうした従来型のサイクロン式燃焼炉の構造を
示すものとして、たとえば、この出願に先立つて
提案した実願昭58−166784号の第１図および第２
図に示されたものがある。

この場合、微粉炭と空気とを、サイクロン式燃
焼炉内に供給するとともに、これらを高速旋回流
として効果的に混合して燃焼させることにより、
微粉炭を高い効率で燃焼させることができる。そ
の際、燃焼炉では高温燃焼が行なわれ、その高温
燃焼によつて発生する燃焼ガスは、燃焼室の下流
側に設けたスラグ除去バツフルの中央に位置する
ガス流出口を介して流出され、また、高温燃焼に
伴なつて発生する溶融スラグ（石炭炭）は、上記
旋回流を受けてスラグ除去バツフルの上流側外周
に至り、スラグ除去バツフルに形成したスラグ流
出口を介して流出される。

こうしたサイクロン方式では、燃焼炉内におい
て、石炭炭が旋回流を受けて溶融スラグ中に捕集
されるものと、十分な旋回流を受けず捕集に至ら
ないものとがある。これに対して、従来のサイク
ロン構造は、上記バツフルの下流側が、炉本体内
にダイレクトに開放され、流通規制のほとんどな
い状態とされていたため、バツフルのガス流出口
から流出する燃焼ガスに伴なつて、上記捕集され
ない石炭炭（一部にチヤーを含む）が炉本体へと
かなり多量に持ち込まれるおそれがあり、こうし
て持ち込まれた多量の石炭炭によつて、炉本体の
下流側に設けた伝熱管が摩耗したりするトラブル
が発生するおそれがあつた。

また、燃焼炉内の熱がバツフル部分を通して炉
本体側に放散されることを防ぐ機構がないため、
燃焼熱の保有性も損なわれ、その結果、炉内温度
を十分高く維持するにも限界があるため、燃焼炉
での燃焼を十分促進させることができなかつた。

（発明の目的） この発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、スラグ除去室率を高めて上記トラブルの発生
を防止するとともに、燃焼炉内での燃焼をより促
進させることを目的とする。

（発明の構成） 上記目的を達成するため、この発明は、炉本体
の前炉として固体粒子を含む燃料を燃焼させるサ
イクロン式燃焼炉と、上記炉本体との間に、スラ
グ除去室を設けるとともに、上記燃焼炉とスラグ
除去室との間に、燃焼炉内の溶融スラグにスラグ
除去室の底部への流動を許容するとともに燃焼炉
内の燃焼ガスをスラグ除去室の溶融スラグ上方に
対応する空間に誘導するスラグ除去バツフルを設
け、かつ、上記スラグ除去室に、上記除去室を横
断する方向にそれぞれが延び、かつ、燃焼ガスの
流動方向に対して千鳥配置をなす複数本のスラグ
捕捉部材を設けてあり、これにより、燃料ガスと
ともに流出するスラグ粒子のみを、千鳥配置のス
ラグ捕捉部材が効果的に捕捉して流下させ、下方
で、流動する溶融スラグ中に捕集して炉本体内へ
入り込まないようにするとともに、スラグ捕捉部
材が燃焼ガスの流出経路に対向して存在すること
により、燃焼にともなう燃焼熱が燃焼炉外に放出
されるのを抑制して、燃焼炉内の反応温度を十分
に高く維持させるようにしてある。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面にしたがつて説
明する。

第１図において、１は、ボイラなどの炉本体
で、その外周下部には、サイクロン式の燃焼炉２
とスラグ除去室３とを、傾斜した１つの円筒体と
して突設してある。上記燃焼炉２は、微粉炭（数
十〜数百ミクロン）と空気とを、矢印Ｘのよう
に、旋回流として供給する供給口４を有し、この
供給口４から供給された微粉炭と空気は、上記の
ように、空気の旋回作用によつて効果的に混合さ
れつつ高温の燃焼状態を得る。一方、燃焼により
発生するスラグは溶融し、旋回空気による遠心作
用を受けることにより、燃焼炉２の内周壁に付着
され、その内周壁を旋回して傾斜方向（矢印Ｙ方
向）に流動する溶融スラグ５に捕集される。ここ
で十分遠心力を受けたスラグは、溶融スラグ５に
捕集されるが、一部のスラグは溶融粒として燃焼
ガスとともに、矢印Ｚのように、スラグ除去室３
へと持ち込まれる。

このスラグ除去室３は、燃焼炉２と炉本体１と
の間にスラグ除去筒６の内室として設けられ、そ
の入口側に、第１スラグ除去バツフル７を、ま
た、出口側に第２スラグ除去バツフル８をそれぞ
れ横断状に設けることにより形成されている。

上記第１スラグ除去バツフル７は、第３図に示
すように、円板形のせき止め部７ａをもち、その
中央に、第２図のように、上流側である燃焼炉２
の方向に突出する環状の溶融スラグ流出規制部７
ｂを有し、この規制部７ｂの内周をもつてガス流
出口７ｃが貫通状に設けられている。上記規制部
７ｂは、燃焼炉２内の溶融スラグがガス流出口７
ｃに入るのを阻止する。この第１スラグ除去バツ
フル７は、第３図のように、周方向の下部に縦向
きのスリツトとしたスラグ流出口７ｄを有し、こ
のスラグ流出口７ｄは、第１図の燃焼炉２内で旋
回しながら矢印Ｙ方向に流動する溶融スラグ５の
スラグ除去室３への流動を許容するだけでなく、
とくに、そのスリツト状開口部が、旋回したり不
規則に流動する溶融スラグ５を、第１図矢印Ｙの
ように、スラグ除去室３の底部３ａに沿つた一定
向きをもつた流れとして制御をする機能をもつ。
こうして、スラグ除去室３に誘導される溶融スラ
グ５は、第２スラグ除去バツフル８の手前（上流
側）底部に開口したスラグ流下口９から排出さ
れ、その下部に設けたスラグタンク１０内の冷却
水１１内に落下して固結スラグとして処理され
る。ここで、スラグ流下口９を通過した溶融スラ
グ５は、第４図のように、第２スラグ除去バツフ
ル８の全周に設けたスラグせき止め部８ａによつ
てせき止められ、こうして、燃焼ガスは、第１図
ように、中央に開口したガス流出口８ｃを介して
炉本体１へと導かれる一方、溶融スラグは、炉本
体１への流入が阻止され、スラグ流下口９へ流下
するように促される。

このようにスラグ除去室３が構成されている
が、ここで、この発明の最も特徴とするスラグ捕
捉部材１２について説明すると、上記捕捉部材１
２は、円形断面の中実棒で形成され、材質として
耐熱性に富むセラミツクが用いられている。この
捕捉部材１２は、複数本からなり、これらがスラ
グ除去筒６の上部に形成された挿通孔１３から差
し込まれて、スラグ除去室３の中心線と直交する
横断面に平行にそれぞれが延びた状態で設けら
れ、その上端部１２ａを、挿通孔１３に固定する
一方、下端部１２ｂは、溶融スラグ５の流れを確
保するため、スラグ５（矢印Ｙ）の上方に離れて
接近するように、スラグ除去室３の底部３ａから
一定量Ｌ程上方に配置し、その配列を、第２図の
ように、燃焼ガスの流動方向に対して千鳥状をな
すものとしてある。この場合の千鳥配置は、第２
図のＮ部の拡大図として示された第５図のよう
に、前段の（図示左側）の１対と、その間の後方
に設けた後段（図示右側）のものの各中心がな
す、三角形は、正三角形とされており、これが、
後述するように最適なものとされている。このこ
とは、スラグ捕捉部材１２の前段の１対間の中心
ピツチをＡ、前段と後段間の中心ピツチをＢとす
れば、Ｂ／Ａ≒0.86≒√３／２なる関係にある。
また、スラグ捕捉部材１２の直径に相当する幅を
Ｃとすれば、Ａ／Ｃは、後述する範囲の最大値で
ある2.0とし、つまり、前段間で形成される流通
間隙の後方に後段が一致して対応する関係として
ある。

したがつて、上記構成では、第１図（矢印Ｚ）
のように、燃焼ガスとともに第１スラグ除去バツ
フル７のガス流出口７ｃから溶融スラグ粒が流出
し、それらが旋回流からスラグ除去室３の中心に
ほぼ沿つた直進性を得た流れとして流出するわけ
であるが、流出したガスとスラグ粒とは、混在し
つつスラグ捕捉部材１２に至つて、ここで、燃焼
ガスは、第５図矢印Ｇのように、スラグ捕捉部材
１２の相互間で形成される空隙を通り抜ける一
方、スラグ粒１４（主として石炭灰からなり、石
炭の不完全燃焼物である石炭チヤーを一部に含
む）は溶融したものとして、ガスとともに流れる
が、そのもつ慣性力によつて、ガスのようには通
り抜けられずに矢印Ｓのように直進性をもつて、
スラグ捕捉部材１２の上流側の半周面に衝突して
捕捉される。その際、捕捉されたスラグ粒１４
は、ガスの流れを受けれ、スラグ捕捉部材１２の
下流側となる背面に回り込んで集められるととも
に、重力によつて、そのまま下方へ流下すること
により、下方で流動している溶融スラグ５（第１
図矢印Ｙ）の捕集されて、スラグ流下口９（第１
図）へと持ち去られる。

したがつて、スラグ捕捉部材１２間を通過した
ものは、スラグ粒のごく少ない燃焼ガスだけとな
り、その結果、第１図の炉本体１へは、きわめて
少ない量のスラグ粒のみしか入り込まないことに
なる。

それだけでなく、表面が高温となるスラグ捕捉
部材１２の存在は、第１スラグ除去バツフル７の
ガス流出口７ｃからの流出（第１図矢印Ｚ）を一
定量抑制するので、燃焼室２ａ内の温度は十分に
高まる、高温下で燃焼反応をより促進することに
なる。

なお、上記実施例では、石炭（微粉炭）を燃料
として供給する場合を示したが、その他、燃料と
しては、固体粒子を含むものであればすべてを含
み、たとえば、石炭水スラリー、石油水スラリ
ー、さらに、石油コークスなどであつてもよい。
もと、サイクロン式燃焼炉２は、通常型の円形横
断面のほか、上記先願として例示したものの第２
図におけるように、供給口４から求心方向への螺
旋形横断面としてもよい。さらにスラグ除去室３
は、第３図に示す円形断面のほかに、四角断面そ
の他の幾何学上の種々形状を採用でき、とくに、
四角形の場合、第１図の間隔Ｌが一定となるよう
に設定しやすい。この場合、四角形のものであれ
ば、四角形の一辺が垂直方向となるものと、傾斜
（たとえば45°）したものとする場合とがある。ま
た、第１図のスラグ流下口９は、スラグ捕捉部材
１２の下方に対応させることもあり、それとは別
に、炉本体１へ溶融スラグ５を導くように、スラ
グ流下口９を設けないこともある。さらに、第１
スラグ除去バツフル８は、その中央にガス流出口
８ｃをもち、それ以外はせき止め部８ａとしてあ
るが、たとえば、スラグ除去室３の横断面上の下
部1/4程度のみをせき止め部材とし、それ以外の
上方を開放しておくものでもよく、その一方、炉
本体１への溶融スラグを流出させるタイプでは、
第２スラグ除去バツフル８の設置を省略すること
もある。また、上記スラグ除去室３等は、軸中心
を傾斜させてあるが、これを水平型にすることも
できる。さらに、スラグ捕捉部材１２の形状とか
配置などについては、たとえば、横断面形状は、
だ円形、半円形、長方形、三角形あるいは板状な
ど、任意の形状を選ぶことができるが、円形やだ
円形が、製作上および強度上において有利であ
り、燃焼ガスの流れを円滑化する意味で実用的な
ものである。また、上記捕捉部材１２は、パイプ
製とすることもあり、この場合、パイプ内に冷却
空気や冷却水を流通させ耐用度を高めるようにす
ることもある。さらに、上記捕捉部材１２は、ス
ラグ除去室３を直交して横断する平面上に設けて
あるが、第１図破線のように平面の下端側が下流
側にずれた横断面上に対応して設けてもよい。こ
の場合、燃焼ガスの流れがスラグ捕捉部材１２に
対して斜め下方の力として作用することにより、
捕捉されたスラグの流下が促進される。また、上
記捕捉部材１２の配列の方法は、千鳥配置として
あるが、ここにいう千鳥配置とは、第５図のよう
に、正三角形の頂点に配置したものはもちろん、
第５図における前段の１対がなす間隙の後方に後
段の捕捉部材１２が一部でも対応するものをすべ
て含む意味である。さらに、上記捕捉部材１２の
中心間ピツチＡについては、幅Ｃとの関係から
Ａ／Ｃ＝2.0としたが、2.0を越えるとスラグ粒１
４が捕捉されないこともあること、ならびに、
1.5未満では、Ａが狭すぎて逆にガスの流通抵抗
が増大しすぎることを考慮して、1.5≦Ａ／Ｃ≦
2.0なる関係が実用上好ましいものである。また、
Ａに対するＢの関係については、流れ方向のピツ
チＢがあまり長すぎると、前段から後段に至る間
でのガスの流れ曲線が緩やかすぎて、スラグ粒１
４とガス（矢印Ｇ）とが分離しにくくなつて、ス
ラグ粒１４を捕捉部材１２に衝突させる力が減少
することから、実用的には、Ｂ／Ａ≦1.5で、望
ましくは、Ｂ／Ａ≦1.0であつて、上記実施例は、
Ｂ／Ａ≒0.86の最適値としてある。さらに、上記
捕捉部材１２は、最低２段をもつて千鳥配置とな
しうるが、３段以上が灰除去率の増加の面から好
ましいが、反面、10段を越える程度に多くする
と、灰除去率の方が段数の増加に比例して増大す
るとは限らず、無駄となることから10段以下とす
るのが好ましい。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、燃焼
ガスとともに流出するスラグ粒子のみを、千鳥配
置のスラグ捕捉部材が効果的に捕捉して流下さ
せ、下方で流動する溶融スラグ中に捕集して炉本
体内へ入り込まないようにしてあるので、スラグ
除去率が高められ、上記トラブルの発生を防止す
ることができる。しかも、スラグ捕捉部材が燃焼
ガスの流出経路に対向して存在するので、燃焼炉
内の温度が高まり、燃焼が十分促進されることに
なつた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す縦断側面
図、第２図は第１図−線に沿う断面図、第３
図は第１図−線断面図、第４図は第１図−
線断面図、第５図は第２図Ｎ部を拡大して示す
作用説明図である。 １……炉本体、２……燃焼炉、３……スラグ除
去室、５……溶融スラグ、７……（第１）スラグ
除去バツフル、１２……スラグ捕捉部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 炉本体の前炉として固体粒子を含む燃料を燃
   焼させるサイクロン式燃焼炉と、上記炉本体との
   間にスラグ除去室を設けるとともに、上記燃焼炉
   とスラグ除去室との間に、燃焼炉内の溶融スラグ
   にスラグ除去室の底部への流動を許容するととも
   に燃料炉内の燃焼ガスをスラグ除去室の溶融スラ
   グ上方に対応する空間に誘導するスラグ除去バツ
   フルを設け、かつ、上記スラグ除去室に上記除去
   室を横断する方向にそれぞれが延び、かつ、燃焼
   ガスの流動方向に対して、千鳥配置をなす複数本
   のスラグ捕捉部材を設けてなるサイクロン式燃焼
   装置。