JPH0613923B2 - 微粉固体燃料等の燃焼法 - Google Patents

微粉固体燃料等の燃焼法

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JPH0613923B2
JPH0613923B2 JP59204126A JP20412684A JPH0613923B2 JP H0613923 B2 JPH0613923 B2 JP H0613923B2 JP 59204126 A JP59204126 A JP 59204126A JP 20412684 A JP20412684 A JP 20412684A JP H0613923 B2 JPH0613923 B2 JP H0613923B2
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combustion
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正康 坂井
君代 徳田
正治 大栗
文也 中島
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C6/00Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F23C6/04Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
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    • F23C2201/10Furnace staging
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ボイラ、化学工業炉等において、燃焼用空気
を1次空気、2次空気及びオーバフアイヤリングエア
(2段燃焼用空気)に分けて、微粉固体燃料、スラリー
燃料等の燃料を燃焼する方法に関する。
従来の技術 従来のこの種燃焼法の一例を第2図に示す。
第2図において、1は燃焼用空気、2は1次空気、3は
2次空気、4はオーバフアイヤリングエア(以下OFAと
略称する)、5は燃焼、6は酸素、7は1次空気ノズ
ル、8は2次空気ノズル、9は火炎、10は燃焼排ガ
ス、11は蒸気過熱器、12は火炉、13は主バーナで
ある。
次に、その作用について説明する。
図示されてない送風設備から通風されて来た燃焼用空気
1に同じく図示されてない酸素供給設備から圧送されて
来た酸素6が混入され、これにより空気中酸素濃度が2
1%(乾き空気基準)以上に高酸素濃度化した燃焼用空
気1は1次空気2、2次空気3及びOFA4に分けられ、
その後1次空気2と2次空気3とは火炉12の下部に設
けられた主バーナ13へ送り込まれ、夫々、1次空気ノ
ズル7とこのノズル7の周りに設けられた2次空気ノズ
ル8とから火炉12へ吹き込まれる。なお、1次空気ノ
ズル7は中心に配置されている燃焼ノズル(図示せず)
の周りに設けられているものである。
一方、微粉固体燃料、液体と微粉固体燃料とからなるス
ラリー燃料、液体燃料と微粉固体燃料とからなるスラリ
ー燃料等の燃料5は、図示されてない燃料供給設備から
送り込まれて来て、1次空気ノズル7内に設けられた燃
料噴射器から火炉12へ噴射され、着火して、別途火炉
12へ吹き込まれた1次空気2及び2次空気3中の酸素
と混合して燃焼し、火炎9を形成する。
この場合、1次空気2と2次空気3の量は、火炉12へ
吹き込まれる燃料5の量の理論空気量以下又は、略々同
等の値に迄絞り、窒素酸化物の抑制を図る。
そのため、1次空気2と2次空気3のみでは燃料5を完
全燃焼させる迄には到らないので、不足分の空気がOFA
4として主バーナ13より上方の火炉12の上部から火
炉12へ吹き込まれ、燃焼に供される。
この結果、生成した燃焼排ガス10は、火炉12の出口
に設けられた蒸気過熱器11を通つて熱交換し、最終的
には図示されてない煙突から大気へ放出される。
発明が解決しようとする問題点 しかし、このような従来の燃焼法では、前述した如く、
全ての燃焼用空気を酸素富化状態として火炉へ吹き込
み、燃焼に供するようになつている。
この様に、酸素富化状態の空気を1次及び2次空気とし
て火炉へ吹き込み、火炎を形成させた場合、通常の酸素
濃度の空気を使つて形成した火炎に比べ、燃料と空気中
酸素との拡散速度が速く且つ理論火炎温度は増大する為
に、最高ガス温度の値が高くなる。
そのため、バーナ部付近ではガス温度が上り過ぎて、燃
料中に含まれた溶融灰(スラグ)の火炉壁への付着量が
増加する。
第3図は火炉壁へのスラグ付着量とバーナ部の最高ガス
温度との関係についての実験結果の一例を示したもので
あるが、スラグ付着量はバーナ部最高ガス温度1,550℃
を越えると急激に増加する傾向を示している。
また、第4図はバーナ部最高ガス温度と燃焼用空気中酸
素濃度との関係についての実験結果の一例を示したもの
であるが、バーナ部最高ガス温度は燃焼用空気中酸素濃
度が増大するほど大きくなる傾向を示している。
この様に、第2図に示した従来の燃焼法では、バーナ部
付近の温度が上り過ぎて、スラグ付着量が増大し、遂に
はバーナ口を閉塞する等のスラグ付着によるトラブルを
発生する問題を有する。
このような問題を解決するために、酸素6をOFA4にの
み混入することで、主バーナ域のガス温度増大は防止で
きるが、難燃性の石炭は主バーナ部の通常の空気で着火
燃焼させることから安定着火が困難である問題を有す
る。
したがつて、本発明は、酸素富化状態の空気を使つてバ
ーナ部の温度も上らず、未燃分の発生を防止し、且つ、
難燃性の燃料も安定に着火燃焼でき得る微粉固体燃料及
びスラリー燃料の燃焼法を提供しようとするもである。
問題点を解決するための手段 本発明は、微粉固体燃料、スラリー燃料等の燃料と1次
空気とを火炉の下部に設けた燃料ノズルからまたこの燃
焼ノズルの周りに設けた1次空気ノズルから火炉内にそ
れぞれ吹き込むと共に、該1次空気ノズルの周りに設け
た2次空気ノズルから2次空気を火炉内に吹き込み、か
つ火炉の上部からオーバファイヤリングエアを火炉内に
吹き込んで、2段燃焼を行うようにした燃焼法におい
て、1次空気に着火性を向上させるように酸素を混入す
ると共に、オーバファイヤリングエアにも酸素富化状態
の空気とするよう酸素を混入し、かつ酸素を混入した1
次空気と2次空気の量は燃料の理論空気量以下又は略々
同等の値となるようにしたものである。
実施例 以下第1図を参照して本発明の一実施例について詳述す
る。第1図において、第2図に示したものと同一の部分
には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略す
る。
しかして、本実施例によれば、酸素6は1次空気2及び
OFA4にのみ混入されるようになつている。
すなわち、図示されてない送風設備から通風されて来た
燃焼用空気1は1次空気2、2次空気3及びOFA4に分
けられるが、このうち1次空気2及びOFA4には、図示
されてない酸素供給設備から圧送されて来た酸素6が夫
々酸素混入量調節弁16及び17を通つて混入され、高
酸素濃度化して火炉12へ吹き込まれる。
2次空気3と酸素富化された1次空気2とは、主バーナ
13へ送り込まれ、夫々、1次空気ノズル7と2次空気
ノズル8とから火炉12へ吹き込まれる。
一方、微粉固体燃料、液体と微粉固体燃料とからなるス
ラリー燃料、液体燃料と微粉固体燃料とからなるスラリ
ー燃料等の燃料5は、図示されてない燃料供給設備から
送り込まれて来て、1次空気ノズル7内に設けられた燃
料噴射器から火炉12へ噴射され、別途、火炉12へ吹
き込まれた1次空気2と混合して着火し、さらに2次空
気3中の酸素と混合して燃焼し、火炎9を形成する。
この場合、1次空気2と2次空気3の量は火炉12へ吹
き込まれる燃料5の量の理論空気量以下又は略々同等の
値であり、1次空気2と2次空気3のみでは燃料5を完
全燃焼させる迄には到らない。
したがつて、1段目の燃焼ゾーン14の出口での燃焼排
ガス10中には未燃分が存在しており、OFA4中の酸素
はこの未燃分の燃焼に消費される。
高酸素濃度のOFA4はこの未燃分の燃焼に極めて有効
で、2段目の燃焼ゾーン15において未燃分は略々完全
に消滅される。
また、OFA4が高酸素濃度空気であることにより、通常
の酸素濃度の空気を使用した場合に比べ、OFA4の流量
が低減出来る。そのため、燃焼排ガス10の流量が減少
して、火炉12の出口に設けられた蒸気過熱器11を通
る際の燃焼排ガス流速が低下し、フライアツシユによる
後部伝熱面のエロージヨンが軽減出来る。
更に、高酸素濃度の1次空気2は、第5図に示すよう
に、酸素濃度が増大するほど着火距離は短かくなるの
で、難燃性の燃料も安定に着火燃焼できる。
発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、火炉の下部から
投入される1次空気には着火性を向上させる為に酸素を
少量混合し、2次空気は通常の酸素濃度の空気として火
炎を形成させることにより、バーナ部付近の温度上昇を
防止できる。よつて、燃焼域のガス温度の上昇による石
炭中の灰の火炉壁への溶融固着によるトラブルを従来の
酸素富化しない燃焼と同等に保持できる。
また、1次空気に酸素を少量混合した後で、着火安定性
の悪い燃料でも着火燃焼させる事ができる。
更に、火炉の上部から投入されるOFAは酸素を多量を混
入して酸素富化状態の空気とすることにより、2段目の
燃焼ゾーンは高酸素濃度雰囲気であるため1段目の燃焼
ゾーンで消減出来なかつた未燃分の消減を充分に行なう
ことが出来る。
しかも、酸素富化の燃焼用空気を用いるので排ガス流量
が減少して、排ガス流速が低下し(例えば油焚きボイラ
にあっては、30m/sから15m/sへと半減でき
る)、フライアツシユによる後部伝熱面のエロージヨン
を防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による燃焼法の一例を示す図、第2図は
従来例を示す図、第3図は火炉壁へのスラグ付着量とバ
ーナ部の最高ガス温度との関係についての実験結果の一
例を示す図、第4図はバーナ部の最高ガス温度と燃焼用
空気中酸素濃度との関係についての実験結果の一例を示
す図、第5図は着火距離と燃焼用空気中酸素濃度との関
係についての実験結果の一例を示す図である。 1……燃焼用空気、2……1次空気、3……2次空気、
4……オーバフアイヤリングエア(OFA)、5……燃
料、6……酸素、7……1次空気ノズル、8……2次空
気ノズル、9……火炎、10……燃焼排ガス、11……
蒸気過熱器、12……火炉、13……主バーナ、14…
…1段目の燃焼ゾーン、15……2段目の燃焼ゾーン、
16,17……酸素混入量調節弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大栗 正治 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 中島 文也 東京都千代田区丸の内2丁目5番1号 三 菱重工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−179710(JP,A) 実公 昭52−47151(JP,Y1)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】微粉固体燃料、スラリー燃料等の燃料と1
    次空気とを火炉の下部に設けた燃料ノズルからまたこの
    燃料ノズルの周りに設けた1次空気ノズルから火炉内に
    それぞれ吹き込むと共に、該1次空気ノズルの周りに設
    けた2次空気ノズルから2次空気を火炉内に吹き込み、
    かつ火炉の上部からオーバファイヤリングエアを火炉内
    に吹き込んで、2段燃焼を行うようにした燃焼法におい
    て、1次空気に着火性を向上させるように酸素を混入す
    ると共に、オーバファイヤリングエアにも酸素富化状態
    の空気とするよう酸素を混入し、かつ酸素を混入した1
    次空気と2次空気の量は燃料の理論空気量以下又は略々
    同等の値となるようにしたことを特徴とする微粉固体燃
    料等の燃焼法。
JP59204126A 1984-10-01 1984-10-01 微粉固体燃料等の燃焼法 Expired - Lifetime JPH0613923B2 (ja)

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JPS6183805A (ja) 1986-04-28

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