JPH0350408A - 微粉炭バーナ - 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」ニの利用分野］ 本発明は微粉炭の燃焼装置に係り、特にミルと微粉炭バ
ーナを直接連結して運転ずる燃焼システムにおける負荷
変化の運用幅を拡大するのに好適な微粉炭バーナに関す
る。

〔従来の技術］ 近年、我が国においては重油供給量のひっ迫がら、石油
依存度の是正を計るために、従来の重油専焼から石炭専
焼へと燃料を変換しつつあり、特に事業用火力発電ボイ
ラにおいては、石炭専焼の大容量火力発電所が建設され
ている。

一方、最近の電力需要の特徴として、原子力発電の伸び
と共に、負荷の最大、最小差も増加し、火力発電用ボイ
ラをヘースロード用から負荷調整用へと移行する傾向に
あり、この火力発電用ボイラを負荷に応じて圧力を変化
させて変圧運転する、いわゆる全負荷運転では超臨界圧
域、部分負荷運転では亜臨界圧域で運転する変圧運転ボ
イラとすることによって、部分負荷運転での発電効率を
数％向上させることができる。

このためにこの石炭専焼火力においては、ボイラ負荷が
常に全負荷で運転されるものは少なく、負荷を昼間は７
５％ｆ＋．荷、５０％負荷、２５％負荷へと負荷を上げ
、下げして運転したり、あるいは夜間は運転を停止する
など、いわゆる高頻度起動停止（Ｄａｉｌｙ　　Ｓｔａ
ｒｔ　　Ｓｔｏｐ以下単にＤＤＳという）運転を行なっ
て中間負荷を担う石炭専焼火力へと移行しつつある。

またＤＳＳ運転を行なう石炭専焼ボイラにおいては、起
動時から全負荷に至るまで微粉炭のみで全負荷帯を運転
するものは少なく、石炭専焼ボイラといえども起動時、
低負荷時には微粉炭以外の軽油２重油、ガス等を補助燃
料として用いている。

それは起動時においては石炭専焼ボイラからミルウオー
ミング用の排ガス、加熱空気が得られず、このためにミ
ルを運転することができないので石炭を微粉炭に粉砕す
ることができないからである。

また、低負荷時にはミルのターンダウン比がとれないこ
と、微粉炭自体の着火性が悪いことなどの理由によって
軽油１重油、ガス等が用いられている。

例えば起動時には軽油１重油を用いる場合は、起動時か
ら１５％負荷までは軽油を補助燃料としてボイラを焚き
上げ、１５％負荷から４０％負荷までは軽油から重油へ
補助燃料を変更して焚き上げ、４０％負荷以上になると
補助燃料の重油と主燃料の微粉炭を混焼して順次補助燃
料の重油量を少な（するとともに主燃料の微粉炭量を多
くして微粉炭の混焼比率を上げて実質的な石炭専焼へと
移行する。

以下、第６図および第７図を用いて微粉炭′焚きボイラ
の起動時における概要について説明する。

第６図及び第７図は微粉炭焚ボイラの概略系統図および
従来の微粉炭バーナの拡大断面図を示す。

第６図に示す微粉炭焚ボイラ１をコールドスタートする
際は、まず第７図に示す微粉炭バーナ７の軽油点火バー
ナ２により、重油起動バーナ３を点火する。そして、重
油起動バーナ３のみで、ボイラ負荷の２５〜３５％まで
焚きあげる。そして、ボイラ火炉４の火炉的温度が十分
に上った時点で、第６図のミル５から微粉炭供給管６、
微粉炭バーナ７へ微粉炭燃料を供給して微粉炭ノズル８
からボイラ火炉４内へ送り、微粉炭専焼へと切り換える
。

微粉炭の搬送用媒体は、第６図のエアヒータ９によって
、ボイラ排ガスと熱交換された後ミル５に送られ、コー
ルバンカ１０から供給される魂炭に付着した水分の除去
と、ミル５に内蔵した図示し、ていない分級器の分級エ
アとして、さらには、ミル５で粉砕された微粉炭を微粉
炭バーナ７まで搬送するだめの搬送用空気として使用さ
れる。

第７図には従来技術の微粉炭用バーナ７を示しているが
この微粉炭バーナ７には、軽油点火バーナ２と重油起動
バーナ３が取り付けられており、微粉炭バーナ７を構成
している。風箱１１内の燃焼用空気は、二次エアレジス
タ１２と三次エアレジスタＩ３により、旋回が加えられ
た後、ボイラ火炉４内に投入される。一方、微粉炭は微
粉炭供給管６を通り微粉炭バーナ７の微粉炭ノズル８へ
送られるが、その間にベンチュリー１４を通過するのみ
で、はぼ自由噴流に近い状態でボイラ火炉４内に吹き込
まれる。この微粉炭バーナ７には保炎器がな（、燃焼用
空気の旋回によって、逆流域が生じ、火炎の伝播速度以
下の流速域で、火炎が保持されるのみであった。したが
って微粉炭粒芋の拡散は良いが、一方では火炎が不安定
になり、微粉炭バーナ７の空気側の操作条件に極めて左
右されやすい。なお、第６図の符号１５は重油タンク、
１６は軽油タンクである。

一方、ミル５（微粉炭バーナ７）の負荷が低い領域でミ
ル５から供給される微粉炭−空気流中の微粉炭濃度（Ｃ
／Ａ）が低くなるため、着火安定性が悪（なる。第８図
は、この関係を示したもので、横軸にミル負荷（処理量
）を、縦軸に微粉炭空気濃度を示し瀝青炭を粉砕したデ
ータをプロットしているが、第８図中のハツチングで示
すミル負荷３０％以下、Ｃ／Ａ＝０．３以下の着火不安
定領域では、微粉炭バーナ７における着火保炎性が悪く
、このような状態では微粉炭焚ボイラ１の火炉出口にお
けるフライアッシュ中の未燃分が著しく増加する。

〔発明が解決しようとするｉ！ｌ！題〕この様に補助燃
料を用いる微粉炭バーナでは、頻繁な起動停止運転毎に
補助燃料の使用量を著しく多くするため好ましくなく、
直接ミルから微粉炭バーナへ微粉炭−空気流を供給する
燃焼システムではミルの負荷（処理量）が低い場合、微
粉炭バーナの着火安定性が悪くなるためフライアッシュ
中の未燃分が増加する欠点がある。

本発明はかかる従来技術の欠点を解消しようとするもの
で、その目的とするところは出来るかぎり補助燃料を削
減し、しかも微粉炭バーナの着火安定性を向上させるこ
とにより、安全で経済的な微粉炭焚きボイラの中間負荷
運用を可能にする微粉炭バーナを提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は前述の目的を達成するために、微粉炭供給管内
に微粉炭濃度を変える濃縮器と、この濃縮器の上流に開
、閉する可動弁を設けて外側通路と内側通路に分割し、
可動弁の開、閉によって外側流路の微粉炭濃度を可変で
きるようにしたものである。

〔作用］ ミルの起動時及び低負荷時にはＣ／Ａが低くなるので、
微粉炭供給管内に慣性力を利用した濃縮器と可動弁を設
は可動弁を閉ることによって外側流路のＣ／Ａを高くし
、ミルの負荷が高負荷時には流速が増加するために生ず
る圧力損失、摩耗を抑制するように可動弁を開いて微粉
炭焚ボイラの中間負荷運用に対応する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る微粉炭バーナの断面図、
第２図は第１図の濃縮器と可動弁の拡大断面図、第３図
はｖ１縮器の他の実施例を示す斜視図、第４図および第
５図は濃縮器における高Ｃ／Ａ側の一次空気分配率と微
粉炭濃縮率及び外側流路の断面積と内側流路の断面積の
比を示した特性線図である。

第１図から第３図において、３は重油起動バーナ、４は
ボイラ火炉、６は微粉炭供給管、７ば微粉炭バーナ、８
は微粉炭ノズル、１１は風箱、１２は二次エアレジスタ
、１３は三次エアレジスタで従来のものと同一のものを
示す。

１７はガイドスリーブ、１８はガイドスリーブ１７に固
定された一ａ縮器、１９は可動弁、２０゜２１は濃縮器
１８と可動弁１９によって分割された外側流路、内側流
路、２２はアクチュエータ、２３は外周保炎器、２４は
バーナスロート、２５は分割スリーブ、２６はリプであ
る。

この様な構造において、微粉炭と搬送用１次空気の混合
流Ａは図示していないミルから微粉炭供給管６により第
１図の矢印Ａで示す様に供給され、微粉炭バーナ７の先
端部で可動弁１９．濃縮器１８によって分割された外側
流路２０．内側流路２１を経てボイラ火炉４に入り、燃
焼される。微粉炭バーナ７では更に、２次空気Ｂ、３次
空気Ｃの燃焼用空気が風箱１１内で２次空気レジスタ１
２．３次空気レジスタ１３および分割スリーブ２５によ
って分割され、各々旋回を与えられてバーナスロート２
４へ供給される。可動弁１９はアクチュエータ２２によ
って矢印り、Ｅで示すように移動し微粉炭バーナ７の要
求性能を満足するように制御される。この微粉炭バーナ
７における濃縮器１８゜可動弁１９の機能について第２
図を用いて説明する。微粉炭供給管６内へ混合流Ａが供
給され先ず、上流側に位置する可動弁１９と下流側に位
置する濃縮器１８との間隙より濃縮器１８をバイパスす
る′ａ縮器バイパス流れＡＨ，次に濃縮器１日により分
離される低濃度流れＡＲ１微粉炭供給管６の内面にそっ
て流れる高濃度流れＡ、に三分割され、る。ここで、濃
縮器バイパス流れＡ、は、可動弁１つを矢印りで示すよ
うに引抜くことによって調節され、火炎安定性の良い通
常負荷帯ではこの可動弁１９を開けて、微粉炭バーナ７
の差圧を高くしないようにするとともに混合流Ａの流速
を出来るだけ低く保ち摩耗による損傷を低減する。一方
、低負荷帯（く３０％）では可動弁１９を矢印Ｅで示す
ように押し出すことによって閉じ、高Ｃ／Ａの必要な外
周保炎器２３の内側へ高濃度流れＡ。

を作るのである。

つまり、第１図、第２図において、１次空気で搬送され
る微粉炭と混合流Ａは、濃縮器１日、可動弁１９によっ
て、高濃度流れＡＣと低濃度流れＡＩおよび濃縮器バイ
パス流れＡ、に分割される。

微粉炭燃焼において、保炎を安定化するためには、微粉
炭粒子の高濃度化と粒子の低速化が必要である。通常ミ
ル５を用いた微粉炭燃焼バーナ７においては、負荷が低
下すると、微粉炭バーナ７の入口において微粉炭濃度が
低下する。このために微粉炭バーナ７の負荷に応じて、
：震度と流速の調整が必要であるが、本発明の微粉炭バ
ーナ７では微粉炭バーナ７の中心部に設置した濃縮器１
８と可動弁１９の出し入れで、内側流路２１に流入する
空気量、微粉炭量を調整できるようにしたのである。

微粉炭バーナ７の内部に第１図、第２図に示すように濃
縮器１８と可動弁１９を備えることによって、高濃度流
れＡ、は微粉炭バーナ７の内側壁に沿って外側流路２０
へ流れ、第１図、第２図における外周保炎器２３で保炎
する。一方、低濃度流れＡＲ，濃縮器バイパス流れＡ８
は可動弁１９と濃縮器１８の間及び濃縮器１８の間を通
って微粉炭バーナ７の内側流路２１に流れる。

さて、微粉炭バーナ７の負荷が低い場合には、微粉炭濃
度が低下するので、微粉炭粒子濃度を向上させる必要が
あり、このために、低負荷時には可動弁１９を第２図の
破線で示す位置まで押し出し可動弁】９を閉じた状態に
する。このように可動弁１９を破線の位置へ前進させる
ことによって、可動弁１９と′ａ縮器１８の間隔が閉し
られ混合流Ａの内、１次空気の一部が濃縮器バイパス流
れＡｌｌとなって内側流路２１へ分離されるために外側
流路２０の高濃度流れＡ、はそれだけＣ／ＡはＣＷにな
る。一方、微粉炭バーナ７の負荷が高い場合、微粉炭バ
ーナ７の入口の微粉炭濃度は最も高くなるために、可動
弁１９を第２図の実線で示す位置まで引き抜（状態にし
、１次空気と微粉炭のすべてが、図中の外側流路２０と
内側流路２１を高濃度流れＡ、として流れるようにする
。この可動弁１つの操作によって、微粉炭バーナ７の負
荷によらず常に高濃度微粉炭流を外周保炎器２３に送り
込むことができるため、高燃料比炭はもちろん幅広い負
荷帯でも常に安定した燃焼が可能となる。

第４図は横軸に高Ｃ／Ａ側への１次空気の分配率（−１
００ＸＡｃ中の空気流ｉｔ／Ａ中の空気流量）を、縦軸
に微粉炭濃縮率（＝１００ＸＡ、中の微粉炭流ｆｆｌ／
Ａ中の微粉炭流星）を示した特性線図、第５図は横軸に
高Ｃ／Ａ側の１次空気分配率を、音軸に外側流路２０の
断面積Ｓ。と内側流路２１の断面積Ｓ、との比を示した
特性線図である。

第４図は混合流Ａ中のＣ／Ａ　（入口Ｃ／Ａ　）０．２
の場合を示しているが第１図、第２図の実施例では第４
図に示すように濃縮率６０〜８０が得られ、微粉炭供給
管８内での外側流路２０の断面積：３０と内側流路２１
の断面積：Ｓ、との比：Ｓ　ｏ　／　Ｓ　；　は第５図
に示すように０．６以下とすると良いことが分かった。

従って、実用的な範囲は、着火安定性も考慮するとＣ／
Ａ≧０．３であり、第４図及び第５図中のハツチングで
示した領域となる。

第３図は濃縮器１８の他の実施例を示したもので、第１
図および第２図の濃縮器１８と異なる点はリプ２６を設
けた点である。

第３図に示した濃縮器１８の特徴は、外周部へ微粉炭粒
子を慣性力で分離させる円錐上の粒子ガイド部にリブ２
６を設けて濃縮器バイパス流れＡＲへの微粉炭■を出来
るだけ少なくしたものである。

このような構造でも実施例１に示した面積比率は必要で
あるが効率が約１０％向上した。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来３０〜１００％の負荷範囲で燃焼
できた微粉炭バーナを負荷範囲５〜１００％にまで拡大
することができ、この成果を事業用ボイラに適用すると
年間の油使用量は７０％以上節約できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る微粉炭バーナの群断面回、第２図
は第１図の濃縮器近傍の拡大断面図、第３図は濃縮器の
他の実施例を示す斜視図、第４図および第５図は横軸に
高Ｃ／Ａ側の１次空気分配率を示し、縦軸に微粉炭濃縮
率、Ｓｏ／Ｓ、を示しある。 ３−・・・・−重油起動用バーナ、６−−−微扮炭供給
管、８ 濃縮器、 ■ 可動弁、 ■ ・・・−外側 流路、 ■ 内側流路、２３ 外周保炎器。 ８ 第１図 第２図 第３図 と６ 第８図 一ミル頑荷 第４図 ￥＋Ｃ７Ａｔ貝１１の丁）欠で気イ）曇己帝　（％）再
５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 微粉炭供給管の先端に外周保炎器を、微粉炭供給管のほ
   ぼ中心に起動用バーナを配置して微粉炭を燃焼させるも
   のにおいて、前記微粉炭供給管内に微粉炭濃度を変える
   濃縮器と、この濃縮器の上流に開、閉する可動弁を設け
   て外側流路と内側流路に分割し、可動弁の開、閉によつ
   て外側流路の微粉炭濃度を可変できるようにしたことを
   特徴とする微粉炭バーナ。