JPH0438963B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は一般に微粉炭バーナに関し、詳しくは
そうしたバーナの為の微粉炭着火を改善する様初
期温度の高い微粉炭富化混合物を創成する新規且
つ有用な１次空気交換技術に関する。

（発明の背景） １次空気は、微粉炭バーナに於いて微粉炭を予
備加熱しそれによつて微粉炭の着火性を改善する
為に使用される。このことは難着火性炭に於いて
特に重要である。米国特許第4448135号には、微
粉炭搬送空気を石炭富化流れと石炭希薄水分含有
流れとに分離する事によつて低負荷時の操業を改
善するライン組込式石炭空気分離器が記載され
る。

米国特許第4173189号及び米国特許第4381718号
には、燃焼用空気が予備加熱されるボイラシステ
ムが記載される。米国特許第4412496号は空気−
石炭流れが別々の独立流れに分割されるボイラシ
ステムに関する。米国特許第4492171号には、燃
料が燃焼に先だつて燃焼用空気と混合される固形
燃料バーナが記載される。米国特許第4514094号
には、燃焼室内に特定比率の燃料流れを噴射する
為の１次及び２次ノズルを具備するバーナが記載
される。こうした参照例は全て固形燃料バーナの
操業及び効率を改善する為の工夫に向けられてい
る。

バーナに送給される１次空気が高温である程、
多種燃料、特に、難着火性として知られる低揮発
性炭の着火性が著しく改善される事が知られてい
るが、一般的に可能な温度上昇は200〓（約93℃）
までである。微粉砕機を出た１次空気は石炭の揮
発性物質分が低下しているのでおよそ150〓から
175〓（約65℃〜約79℃）の温度のものであり、
そしてこうした温度は低揮発性炭の場合には200
〓（約93℃）にまで高め得る。これ以上に温度を
高める事は有益である。しかしそれは微粉砕機ミ
ルで得られる１次空気の温度、そして一般に最大
許容ミル出口温度が200〓（約93℃）であるミル
の機械的設計によつて制限される。

別の方策としてはピン（大箱）システムが使用
される。ここでは石炭は”新鮮な”１次空気流れ
を使用する事によつてビンからパーナへと移送さ
れる。そうした石炭を移送する為の１次空気流れ
は、例えば500〓から600〓の範囲としうる。これ
は揮発性の非常に低い石炭の着火性を著しく改善
する。然しながら、ビンシステムの使用には幾つ
かの問題がある。そうしたシステムに於いては、
一般に石炭は空気圧によつて微粉砕ミルからビン
へと移送されそして後、その空気が換気される。
次いで石炭をビンからバーナへと移送するのに使
用される空気は加熱され、同じ空気を微粉砕石炭
をミルからバーナへと直接搬送するのに使用した
場合よりも高温とされることが多い。これはミル
による制約を迂回即ち取り除いた為である。しか
し、ビンシステムは追加的出費及び貯蔵微粉炭に
関連する爆発の危険性によつて、近代のプラント
では使用されたことはまず無い。こうした費用
は、空気／石炭分離装置、貯蔵用ピン、コントロ
ーラ、不活性化装置その他によつて莫大なものと
なる。ビンシステムはまた、石炭流量の計量が困
難であるという欠点をも有している。こうした理
由の為、１次空気交換システムはビンシステムよ
りも好ましいものである。

従来のシステムに於いて可能であるより更に着
火特性を改善する事もまた有益である。着火の困
難な燃料に対する着火性能が不十分なバーナに於
ては、燃料安定性を維持する為に多量のオイルあ
るいは天然ガスが焚かれる。これは貴重な資源の
浪費であり且つこうした補助的燃料はBTU基準
に於いて石炭の２倍ないし３倍も高価である事か
ら費用が嵩む。従つて、バーナ性能の改善の為の
コストの増大は避け難い。

従来からのバーナで多種燃料を燃焼させる為の
別の手段は、特別構造の炉を設計する事である。
低揮発性の石炭及び無煙炭は通常、下方に炉の耐
火物が内張りされて成るダウンシヨツト“Ｗ”型
炉に於いて燃焼される。この型式のものは、これ
ら石炭の着火及び焼尽を、高温炉及び付加的な滞
留時間に依存している。この様な炉構造は効果的
であるがしかし、従来からの壁面燃焼構造より更
にもつと高価となる。１次空気交換バーナはもつ
と広い範囲の難着火性燃料に対応するべく従来形
式の炉を使用する事が出来る。

（発明の目的） 従つて、本発明の目的は、微粉炭着火を改善す
ると同時にバーナの効率低下を回避する事であ
る。本発明の他の目的は、構造が簡潔で、堅牢且
つ製造コストが経済的である１次空気交換装置を
提供する事である。本発明の更に他の目的は、燃
焼に先立ち石炭／空気混合物から１次空気の一部
を除去し、これを燃焼するべき石炭の着火要件に
よつて決定された量の加熱空気と置換する事であ
る。

（発明の概要） 本発明は、微粉炭着火を改善する１次空気交換
装置及び方法に関する。本発明に従えば、ライン
組込式分離器が、バーナに送給される微粉炭を搬
送する為に使用される１次空気の代表的に50％を
バーナから効率的に除去する。同時に、微粉炭の
極く一部分、すなわちおよそ10％だけが除去され
る。従つて、分離器より下流のバーナノズル内に
は濃い燃料混合物が残される。この濃い燃料混合
物は特に、通常はそこでの燃料混合物がもつと希
薄となりそれ故着火しにくいバーナ絞り期間中に
於いて微粉炭の着火を改善する。

おそよ半分量の１次空気を少量の石炭と共に除
去する事によつて、残りの石炭を代表的に600〓
に加熱した付加的空気と共にノズルに供給する事
が可能である。本発明によれば、高温空気が２次
空気ヒータから提供されそして個々のバーナへと
送流されるに先だつてその静圧を約５インチ（水
柱で測定して）引き上げる為、ブースタフアンに
送通される。この高温空気の量は従来通りの空気
量計算装置、例えばベンチユリ及び空気コントロ
ールダンパによつて各微粉砕機群毎に別々に決定
される。この高温空気はライン組込式分離器のす
ぐ下流に流入し、そして微粉炭及び１次空気の混
合物の残留する微粉炭に富む半分量と混合する。
従つて、この混合物の温度は300〓を越えるもの
となしえ、それが微粉炭の着火性を著しく高め
る。

本発明の主要な利点は、着火を容易とする為高
温の１次空気／微粉炭の混合物を提供する事が可
能な事である。多くの場合、この混合物の温度は
従来形式の直接加熱式微粉砕システムに於いて得
られるより更にもつと高い。加うるに、ビンシス
テムあるいは特別な炉形状の代替法との比較を考
慮する時、本発明の利益は一層明らかである。

本発明は低揮発性炭の様な難着火性炭の着火に
於いて特に有用である。本発明は又、着火レジス
タを強化した形状と共に（そうした形状とは別に
独立使用が可能であるが）使用した場合特に有益
である。

（実施例の説明） 図面を参照するに、第１図に示される本発明の
具体例は、微粉炭をバーナスロート１４に供給す
る為の微粉炭バーナ１２に結合されて成る１次空
気交換装置１０を具備している。バーナスロート
１４は耐火材料で内張りされ炉壁１６に固定され
る。風箱壁２０は炉壁１６から隔置されそして風
箱２２が炉壁１６と風箱器２０との間に配設され
る。

１次空気と微粉炭とは、１次空気及び微粉砕燃
料供給ライン２４（以下、単に供給ライン２４と
称する）を通つて該供給ラインを燃料富化ライン
２８に結合するエルボ２６を具備する１次空気交
換装置１０へと送給される。燃料富化ライン２８
の中央にはライン組込式分離器３０が同心状に位
置づけられ、この分離器は、１次空気のおよそ50
％が分離器に流入し他の50％が分離器をバイパス
して燃料富化ラインを流通する様選択された開口
を有する。

供給ライン２４からの微粉炭を含む１次空気が
エルボ２６を通して約90度転向される事から、殆
ど微粉炭は遠心力によつてエルボ２６の外側湾曲
部へと移動する。こうした移動によつて、約10％
の微粉炭のみがおよそ50％の１次空気と共に分離
器３０に流入するだけである。この混合物は導管
３４及び遷移（繋ぎ）部材３６を介して（燃料）
希薄混合物ノズル３８へと運ばれる。希薄混合物
ノズル３８はバーナスロート１４を通して内部を
流れる希薄混合物を炉に放出し、それらに含まれ
る少量の石炭がバーナノズル及び炉の強い火炎に
よつて着火される。バーナノズル１２からの濃い
燃料混合物を着火する目的の為に着火ランス（図
示せず）が使用される。

石炭の残る90％を含む残余の50％の１次空気
は、燃料富化ライン２８を通過しそしてバーナ１
２に供給される。円錐形の介在部材２９は燃料富
化ライン２８の小直径部分を大直径ノズル４８に
結合する。こうした直径の変化は燃料富化混合物
の１次空気交換装置通過時の速度を一定に保つ為
の物である。加うるに、この燃料富化混合物のノ
ズル４８からの出口速度は燃料富化ライン２８及
びインジエクタ３２の小直径部分に於けるそれに
等しいか或いはそれよりも小さい。

インジエクタ３２は、高温空気ライン４０から
供給される高温空気を羽根４４を介して燃料富化
混合物中に放出する。この高温の空気と石炭との
混合を容易化する為、別の一組の羽根４２が大直
径ノズル４８に設けられ、インジエクタにおける
羽根４４と同様、高温空気を燃料混合物に分散す
る為に使用される。

ノズル４８も又、ノズル出口に於て石炭を分散
させるための羽根５２を装備し得る。低NOx用
途に於いてはこうした羽根車の使用は好ましくな
いが、その他用途に於いては使用され得る。バー
ナ１２は従来形式のレジスタアセンブリ５０を具
備する。

第２図は、明瞭化の為に羽根４２、レジスタア
センブリ５０及び羽根車５２を除去した状態の、
ノズルと向かい合う方向でのバーナスロート１４
を例示する。先にのべた様に、バーナスロート１
４は着火領域の温度を高めそして希薄混合ノズル
３８を受入れ易いよう、耐火物で内張りされる。

第３図は高温空気ラインに高温空気を供給する
為に使用される装置の概略図である。高温空気は
好ましくは約500〓から600〓の温度であり、それ
がノズル４８に於ける空気／燃料混合物に対して
300〓を越える混合後温度を実現する。高温の２
次空気は２次空気ダクトからダクト６２及びコン
トロールダンパ６３へと流動し、ダクト６６に空
気を供給するブースタフアン６４によつてその静
圧が高められる。調節即ち冷却用空気ダクト６１
からの加熱されない空気が、ダクト６５及びコン
トロールダンパ６７を通してダクト６６に供給さ
れる。コントロールダンパ６３及び６７は、着火
し易い石炭が使用された場合にダクト６６の温度
を500〓から600〓以下に抑制する。ダクト６６は
次いで各々コントロールダンパ６８及びベンチユ
リ７０あるいはその他空気計量装置を備えた幾つ
かの分岐管路に分岐する。各ベンチユリ７０は、
複数のバーナへの空気流量をコントロールする為
にコントロールダンパ６８と組み合わせて使用さ
れる。例えば、図示されるように一番下のコント
ロールダンパ６８が、各々別々のバーナノズルに
通じる４つの分岐ライン即ち高温空気ライン４０
に接続される。

第４図は１次空気交換装置１０の為の内側分離
器アセンブリを例示する。分離器３０とインジエ
クタ３２とはユニツトとして形成され、該ユニツ
トには、分離器３０の入口端部及びインジエクタ
３２の出口端部を形成する管８２を支持する取付
体７２が含まれる。仕切り壁７６が管８２の内部
を、そしてまた取付体７２の内部をも伸延しそし
て分離器３０とインジエクタ３２とを隔絶する。
図示の如く、高温空気ライン４０は取付体の側方
に結合され、一方、仕切り壁７６の反対側で導管
３４が取付体７２から下方に伸延する。

本発明に従えば、炉内に噴出される高温空気の
量は、火炎安定性を維持するため微粉砕機負荷に
応じてまた必要に応じて変更可能である。各バー
ナの為の高温空気は、ライン４０によつてコント
ロールダンパ６８から各々のバーナへの送到す
る。第３図に示される例では、微粉砕機毎に４つ
のバーナが設けられている。

１次空気交換装置は、一般に、ノズル底部を通
して取付体を連結した状態で位置づけられてい
る。これは石炭の多くがエルボ２６及び燃料ライ
ン２８、更にはノズル４８上部内側壁に沿つて移
動することによる衝突からの侵食を回避する為で
ある。バーナのエルボの侵入角が異なつた場合に
は、それに応じて１次空気交換装置を配向変えし
得る。

石炭の揮発性物質含量が著しく変動したりある
いは他の要因が着火特性を変化させる場合には、
空気インジエクタ３２を介して供給される空気を
温度調節即ち冷却するのが肝要である。つまり、
周囲の調節用空気を２次空気に混合して温度の低
い空気を生成させる。これは高温の空気を単に遮
断する方式より好ましい。何故ならこうした追加
的空気がなければ石炭の搬送速度が大幅に低下し
そしてバーナ１２内部に於ける石炭の逆燃焼を生
ずるからである。別様には、２次空気よりもつと
高温の別の高温空気源が、極めて難燃性の石炭に
対して使用されうる。

底NOx化の為に、バーナ内に空気を噴出する
代わりに再循環煙道ガスを使用する事もまた可能
である。煙道ガスの使用はバーナ１２の出口に於
ける理論混合比を著しく低減する。これは、石炭
使用時のNOx減少が、石炭粒子から窒素成分が
放離される揮発分脱離ステージ期間中酸素と結び
つく機械を減少することと直接関わる事から重要
である。

希薄ノズルの位置は、新規のボイラ用途に都合
良く選択される。本実施例では、スロートに対す
るベントチユーブ開口がノズルを収容するよう数
インチ延長されるだけである、即ち開口はわずか
に縦長状とされる。改造用途に対してはまた組み
込み用途の為の別の開口の位置づけ即ちスロート
に隣り合わせての設置の方が簡単となることもあ
ろう。

以上、本発明を実施例に基き説明したが、本発
明の内で多くの変更を為し得る事を銘記された
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１次空気交換微粉炭バーナの
部分破除した側面図である。第２図は、第１図に
示されるバーナスロートの正面図である。第３図
は、高温の２次空気を発生し且つ制御する態様を
示す概略図である。第４図は、１次空気のおよそ
半分及び微粉炭の約10％だけを除去する為の並列
式分離器の、仮想線を含む部分斜視図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １次空気及び微粉砕燃料を組み合わせて炉に
   供給するための１次空気及び微粉砕燃料供給ライ
   ンと、 前記１次空気及び微粉砕燃料供給ラインから、
   一般に前記１次空気の半分量と比較的小量割合の
   前記微粉砕燃料とから成る第１混合物を除去する
   ために前記１次空気及び微粉砕燃料供給ラインに
   取付けられ且つ前記１次空気及び微粉砕燃料供給
   ラインに結合されたエルボを含む分離器手段と、 前記１次空気の残量と残余の比較的多量割合の
   前記微粉砕燃料とから成る第２混合物を前記分離
   器手段を通り越えて搬送するために前記１次空気
   及び微粉砕燃料供給ラインに結合され、該第２混
   合物を前記炉の内部に噴出するためのバーナノズ
   ルを形成するための燃料富化ラインと、 前記炉と前記分離器手段との間に位置付けら
   れ、前記第２混合物に混合するべく高温空気を前
   記燃料富化ラインに噴出するための高温空気イン
   ジエクタと、 前記高温空気を前記高温空気インジエクタに供
   給するために前記高温空気インジエクタに結合さ
   れて成る高温空気手段と、 を包含する微粉砕燃料バーナのための１次空気交
   換装置。 ２ 第２混合物をスロート部に供給するよう燃料
   富化ラインを位置決めして成るバーナスロート
   と、 第１混合物を搬送するために分離器手段に結合
   されて成る導管と、 前記第１混合物を前記バーナスロート内に放出
   するために前記導管に結合され且つ前記バーナス
   ロートへと伸延する２次ノズルと、 を包含して成る特許請求の範囲第１項記載の微粉
   砕燃料バーナのための１次空気交換装置。 ３ 高温空気インジエクタは出口端部を具備し、
   分離器手段は、長手方向に整列し高温空気インジ
   エクタの前記出口端部と反対方向に面した入り口
   端部を具備して成る特許請求の範囲第２項記載の
   微粉砕燃料バーナのための１次空気交換装置。 ４ 燃料富化ラインは第１の小直径部分と第２の
   大直径部分とを包んで成る特許請求の範囲第３項
   記載の微粉砕燃料バーナのための１次空気交換装
   置。 ５ 分離器手段は、微粉砕燃料を１次空気及び微
   粉砕燃料供給ラインの内部に於て収集するための
   手段を具備して成る特許請求の範囲第４項記載の
   微粉砕燃料バーナのための１次空気交換装置。 ６ 微粉砕燃料はエルボを流通しそして該エルボ
   の外側曲率に沿つて収集される特許請求の範囲第
   ５項記載の微粉砕燃料バーナのための１次空気交
   換装置。 ７ 分離器手段に結合された導管と高温空気イン
   ジエクタの入り口端部とは燃料富化ラインから下
   方に延伸して成る特許請求の範囲第２項記載の微
   粉砕燃料バーナのための１次空気交換装置。 ８ 高温空気手段は、高温空気インジエクタに接
   続されて成る加熱空気供給ライン及び冷却用空気
   供給ラインを具備し、前記高温空気手段は更に、
   高温空気インジエクタに供給される前記高温空気
   の温度及び流量を調節するための流量調節手段
   を、前記加熱空気供給ライン及び冷却用空気供給
   ラインの各々において具備して成る特許請求の範
   囲第１項記載の微粉砕燃料バーナのための１次空
   気交換装置。 ９ 燃料富化ラインの中央に配設された管と、 前記管に結合され該管の内側と連通する箱と、 前記箱及び前記管における仕切り壁にして、前
   記箱及び前記管を、分離器手段を形成する第１部
   分と高温空気インジエクタを形成する第２部分と
   に分割する仕切り壁と、 を具備して成る特許請求の範囲第８項記載の微粉
   砕燃料バーナのための１次空気交換装置。 １０ 微粉砕燃料を微粉砕燃料バーナに搬送する
   ために使用される微粉炭バーナのための１次空気
   の交換方法であつて、 微粉砕燃料と１次空気とを組み合わせ１次空気
   及び微粉砕燃料供給ラインを通して供給する段階
   と、 前記１次空気及び微粉砕燃料供給ラインから一
   般に前記１次空気の半分量に比較的少量割合の微
   粉砕燃料を加えて成る第１混合物を除去する段階
   と、 前記１次空気の残量と分離器の下流の残余の比
   較的多量割合の前記微粉砕燃料とから成る第２混
   合物を燃料富化ラインへと送通する段階と、 前記燃料富化ライン内に高温空気を噴出して燃
   料と高温ガスとの混合物を形成する段階と、 前記燃料と高温ガスとの混合物を着火のために
   バーナノズルに噴出する段階と、 を包含する、微粉砕燃料を微粉砕燃料バーナに搬
   送するために使用される微粉炭バーナのための１
   次空気交換方法。 １１ 燃料と高温ガスとの混合物を炉内のバーナ
   スロート中央部付近に噴出し且つ第１混合物を前
   記バーナスロートに供給する段階を包む特許請求
   の範囲第１０項記載の微粉砕燃料バーナのための
   １次空気交換方法。