JPH0615923B2 - 石炭燃焼装置 - Google Patents
石炭燃焼装置Info
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- JPH0615923B2 JPH0615923B2 JP62309757A JP30975787A JPH0615923B2 JP H0615923 B2 JPH0615923 B2 JP H0615923B2 JP 62309757 A JP62309757 A JP 62309757A JP 30975787 A JP30975787 A JP 30975787A JP H0615923 B2 JPH0615923 B2 JP H0615923B2
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23L—SUPPLYING 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
- F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C6/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
- F23C6/04—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
- F23J15/02—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material
- F23J15/022—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of purifiers, e.g. for removing noxious material for removing solid particulate material from the gasflow
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chimneys And Flues (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の技術分野 本発明は、一般に燃焼装置、ことに微粉炭を燃焼させる
燃焼生成物からスラグ及び灰分を分離するガスタービン
エンジン燃焼装置に関する。
燃焼生成物からスラグ及び灰分を分離するガスタービン
エンジン燃焼装置に関する。
従来技術の説明 ガスタービンエンジン用の燃料として、石炭はこれが確
実にかつ豊富に得られるので有用である。しかし石炭の
ガス状燃焼生成物は窒素酸化物（ＮＯｘ）の含量が高く
タービン部分に有害なスラグや灰分を同伴する。石炭誘
導油のように燃料拘束窒素含量の高い燃料を燃焼させる
従来の提案には、濃厚段燃焼生成物を冷空気を加えるこ
とにより冷却する急冷段により互いに隔離した濃厚段及
び希釈段で燃焼が起る濃厚−急冷−希薄（ＲＱＬ）燃焼
器を含んでいる。さらに燃焼器からの燃焼生成物への水
又は水蒸気の噴射はＮＯｘの制御に能動的な効果を持つ
ことが認められている。石炭を燃料とする従来のガスタ
ービンエンジンでは灰分の除去は、燃焼器及びタービン
の間の１連のサイクロン分離器を経て燃焼生成物を循環
させることによってできる。本発明によるガスタービン
エンジン燃焼装置は、微粉化した又はスラリ状の石炭の
ＲＱＬ燃焼に水又は水蒸気を使う簡単で有効な灰分除去
装置を組合せ、従って従来の石炭燃焼装置よりもすぐれ
ている。
実にかつ豊富に得られるので有用である。しかし石炭の
ガス状燃焼生成物は窒素酸化物（ＮＯｘ）の含量が高く
タービン部分に有害なスラグや灰分を同伴する。石炭誘
導油のように燃料拘束窒素含量の高い燃料を燃焼させる
従来の提案には、濃厚段燃焼生成物を冷空気を加えるこ
とにより冷却する急冷段により互いに隔離した濃厚段及
び希釈段で燃焼が起る濃厚−急冷−希薄（ＲＱＬ）燃焼
器を含んでいる。さらに燃焼器からの燃焼生成物への水
又は水蒸気の噴射はＮＯｘの制御に能動的な効果を持つ
ことが認められている。石炭を燃料とする従来のガスタ
ービンエンジンでは灰分の除去は、燃焼器及びタービン
の間の１連のサイクロン分離器を経て燃焼生成物を循環
させることによってできる。本発明によるガスタービン
エンジン燃焼装置は、微粉化した又はスラリ状の石炭の
ＲＱＬ燃焼に水又は水蒸気を使う簡単で有効な灰分除去
装置を組合せ、従って従来の石炭燃焼装置よりもすぐれ
ている。
発明の概要 本発明はガスタービンエンジンにとくに適した新規な石
炭燃焼装置に係わる。本発明による燃焼装置では微粉化
した又はスラリ状の石炭は、第１の濃厚帯燃焼器内の一
次空気供給部内で石炭のスラグ化温度以上の温度で燃焼
する。濃厚帯燃焼器の早く流れる流出物すなわち溶融ス
ラグと一酸化炭素及び水素のような可燃性ガスとの混合
物は、溶融スラグをほぼ瞬間的に凍結しガスの温度を下
げる急冷段で水又は水蒸気のカーテンを通過する。凍結
の熱的衝撃によりスラグが小さいペレット状に砕ける。
これ等のペレットは急冷段の下方の簡単な慣性式分離器
に集まる。若干の残留灰分を同伴する可燃性ガスは、慣
性力分離器を経て曲折した径路に次いでサイクロン分離
器内に流入する。この分離器で粉末度が１０μｍ以上の
同伴灰分の９９％以上までを除去する。このサイクロン
分離器から灰分を含まない可燃性ガスは第２の希釈帯燃
焼器に入る。この燃焼器で二次空気を供給したガス混合
物は自己燃焼を始めて、ガス温度はふたたび石炭のスラ
グ化温度以上に上がる。希薄帯燃焼器の下流側に希釈空
気を加えてガス温度を一層低いタービン入口温度に下げ
る。
炭燃焼装置に係わる。本発明による燃焼装置では微粉化
した又はスラリ状の石炭は、第１の濃厚帯燃焼器内の一
次空気供給部内で石炭のスラグ化温度以上の温度で燃焼
する。濃厚帯燃焼器の早く流れる流出物すなわち溶融ス
ラグと一酸化炭素及び水素のような可燃性ガスとの混合
物は、溶融スラグをほぼ瞬間的に凍結しガスの温度を下
げる急冷段で水又は水蒸気のカーテンを通過する。凍結
の熱的衝撃によりスラグが小さいペレット状に砕ける。
これ等のペレットは急冷段の下方の簡単な慣性式分離器
に集まる。若干の残留灰分を同伴する可燃性ガスは、慣
性力分離器を経て曲折した径路に次いでサイクロン分離
器内に流入する。この分離器で粉末度が１０μｍ以上の
同伴灰分の９９％以上までを除去する。このサイクロン
分離器から灰分を含まない可燃性ガスは第２の希釈帯燃
焼器に入る。この燃焼器で二次空気を供給したガス混合
物は自己燃焼を始めて、ガス温度はふたたび石炭のスラ
グ化温度以上に上がる。希薄帯燃焼器の下流側に希釈空
気を加えてガス温度を一層低いタービン入口温度に下げ
る。
好適実施例の説明 以下本発明による石炭燃焼装置の実施例を添付図面につ
いて詳細に説明する。
いて詳細に説明する。
第１図及び第３図に示すように本発明による石炭燃焼装
置（１０）は、第３図に線図的に例示したガスタービン
エンジン（１２）用の外部燃焼器として作用する。定置
式工業用エンジンとして例示してあるか機関車の場合の
ような移動用にも適合したエンジン（１２）は、圧縮器
（１４）と圧縮機（１４）に軸（１８）により連結した
タービン（１６）とを備えている。タービン（１６）
は、圧縮機（１４）と又発電機のような線図的に例示し
た負荷（２０）とを駆動する。
置（１０）は、第３図に線図的に例示したガスタービン
エンジン（１２）用の外部燃焼器として作用する。定置
式工業用エンジンとして例示してあるか機関車の場合の
ような移動用にも適合したエンジン（１２）は、圧縮器
（１４）と圧縮機（１４）に軸（１８）により連結した
タービン（１６）とを備えている。タービン（１６）
は、圧縮機（１４）と又発電機のような線図的に例示し
た負荷（２０）とを駆動する。
燃焼装置（１０）は、水平の台板面（２２）上に位置
し、上下方向軸線（２６）を中心とする大体円筒形の濃
厚帯燃焼器（２４）を備えている。
し、上下方向軸線（２６）を中心とする大体円筒形の濃
厚帯燃焼器（２４）を備えている。
構造用支持台（２８）は、濃厚帯燃焼器（２４）を囲み
台板面（２２）に乗る。燃焼装置（１０）はさらに、濃
厚帯燃焼器（２４）の下方でこれに固定した急冷段（３
０）（第４図）と急冷段（３０）の下方でこれに固定し
た慣性力分離器（３２）と、サイクロン分離器（３４）
と、希薄帯燃焼器（３６）と、希釈段（３８）（第３
図）とを備えている。第３図に示すように線図的に例示
した一次空気ダクト（４０）は圧縮機（１４）から濃厚
帯燃焼器（２４）の頂部の流入ハウジング（４２）に延
びている。第１のダクト（４４）は慣性力分離器（３
２）をサイクロン分離器（３４）に連結する。第２のダ
クト（４６）はサイクロン分離器（３４）を希釈帯燃焼
器（３６）に連結する。第３のダクト（４８）は希薄帯
燃焼器（３６）を希釈段（３８）に連結する。第３図に
示すように第４のダクト（５０）は希釈段（３８）から
連結フランジ（５２）に延びている。フランジ（５２）
とより線図的に例示した第５のダクト（５４）をタービ
ン（１６）に取付けてある。二次空気ダクト（５６）は
一次空気ダクト（４０）から希薄帯燃焼器（３６）に枝
分かれしている。又希釈空気ダクト（５８）は同様に一
次空気ダクト（４０）から希釈段（３８）に枝分かれし
ている。
台板面（２２）に乗る。燃焼装置（１０）はさらに、濃
厚帯燃焼器（２４）の下方でこれに固定した急冷段（３
０）（第４図）と急冷段（３０）の下方でこれに固定し
た慣性力分離器（３２）と、サイクロン分離器（３４）
と、希薄帯燃焼器（３６）と、希釈段（３８）（第３
図）とを備えている。第３図に示すように線図的に例示
した一次空気ダクト（４０）は圧縮機（１４）から濃厚
帯燃焼器（２４）の頂部の流入ハウジング（４２）に延
びている。第１のダクト（４４）は慣性力分離器（３
２）をサイクロン分離器（３４）に連結する。第２のダ
クト（４６）はサイクロン分離器（３４）を希釈帯燃焼
器（３６）に連結する。第３のダクト（４８）は希薄帯
燃焼器（３６）を希釈段（３８）に連結する。第３図に
示すように第４のダクト（５０）は希釈段（３８）から
連結フランジ（５２）に延びている。フランジ（５２）
とより線図的に例示した第５のダクト（５４）をタービ
ン（１６）に取付けてある。二次空気ダクト（５６）は
一次空気ダクト（４０）から希薄帯燃焼器（３６）に枝
分かれしている。又希釈空気ダクト（５８）は同様に一
次空気ダクト（４０）から希釈段（３８）に枝分かれし
ている。
第４図に明らかなように濃厚帯燃焼器（２４）は円筒形
の外殻（６０）と高温に耐える成形できる耐火材料から
成る内殻（６２）とを備えている。内殻（６２）は、内
径Ｄ１を持ち、同じ直径の円形の穴（６４）を貫いて下
向きに開口する。
の外殻（６０）と高温に耐える成形できる耐火材料から
成る内殻（６２）とを備えている。内殻（６２）は、内
径Ｄ１を持ち、同じ直径の円形の穴（６４）を貫いて下
向きに開口する。
第２図に明らかなように濃厚帯燃焼器（２４）の頂部の
流入ハウジング（４２）の内部は流入室（６６）を形成
する。流入室（６６）はラッパ口（７０）の中央の円筒
形通路（６８）を経て濃厚帯燃焼器（２４）の内殻（６
２）の中心内に開口する。ノズル（７２）は、流入ハウ
ジング（４２）の中央に取付けられ、外部本体（７４）
と外部本体７４内の内部本体（７６）とを備えている。
外部本体（７４）は、通路（６８）内に突出し、複数枚
の外側羽根（７８）を取付けてある。各羽根（７８）
は、流入室（６６）から濃厚帯燃焼器（２４）内に流れ
る一次空気に旋回運動を加える。燃料供給導管（８０）
は、流入ハウジング（６６）の外側でノズル内部本体
（７６）に連結しスラリ状又は微粉化した微粉炭を内部
本体（７６）の下端部に移送する。第２図及び第３図に
示すように霧化空気ダクト（８２）は、一次空気ダクト
（４０）から枝分かれしノズルの内外本体（７６）、
（７４）間の空間に連結してある。霧化空気は、内部本
体（７６）の複数枚の霧化羽根（８４）を経て濃厚帯燃
焼器（２４）内に下向きに流れる。旋回する霧化空気
は、内部本体（７６）の端部から出る微粉炭と混合しこ
れ等の微粉炭を分散させる。ノズル（７２）は普通のノ
ズルであり本発明の一部を形成するものではない。
流入ハウジング（４２）の内部は流入室（６６）を形成
する。流入室（６６）はラッパ口（７０）の中央の円筒
形通路（６８）を経て濃厚帯燃焼器（２４）の内殻（６
２）の中心内に開口する。ノズル（７２）は、流入ハウ
ジング（４２）の中央に取付けられ、外部本体（７４）
と外部本体７４内の内部本体（７６）とを備えている。
外部本体（７４）は、通路（６８）内に突出し、複数枚
の外側羽根（７８）を取付けてある。各羽根（７８）
は、流入室（６６）から濃厚帯燃焼器（２４）内に流れ
る一次空気に旋回運動を加える。燃料供給導管（８０）
は、流入ハウジング（６６）の外側でノズル内部本体
（７６）に連結しスラリ状又は微粉化した微粉炭を内部
本体（７６）の下端部に移送する。第２図及び第３図に
示すように霧化空気ダクト（８２）は、一次空気ダクト
（４０）から枝分かれしノズルの内外本体（７６）、
（７４）間の空間に連結してある。霧化空気は、内部本
体（７６）の複数枚の霧化羽根（８４）を経て濃厚帯燃
焼器（２４）内に下向きに流れる。旋回する霧化空気
は、内部本体（７６）の端部から出る微粉炭と混合しこ
れ等の微粉炭を分散させる。ノズル（７２）は普通のノ
ズルであり本発明の一部を形成するものではない。
急冷段（３０）は、急冷段（３０）ののどを形成する内
壁（８８）を持つ円筒形ハウジング（８６）を備えてい
る。内壁（８８）は、濃厚帯燃焼器（２４）の内壁（６
２）の直径Ｄ１を越える直径Ｄ２を持つ。のどは耐火材
を内張りされ、又は急冷段を水冷式にしてもよい。急冷
段（３０）のフランジ（９０）は急冷段（３０）を濃厚
帯燃焼器（２４）の対応するフランジ（９２）に連結し
て、急冷段（３０）が上下方向軸線（２６）に整合する
ようにしてある。複数本の冷却材供給管（９４）は、急
冷段（３０）ののどを横切って冷却材の水平の噴霧を差
向けるようにした急冷段（３０）の対応する複数のノズ
ルに連結する。これ等のノズルは、冷却材のカーテンが
軸線（２６）に直交する平面内でのどを完全に横切って
伸張するように配置してある。好適とする冷却材は水で
あるが、高い熱容量を持つ水蒸気又はその他の不活性流
体を使ってもよい。
壁（８８）を持つ円筒形ハウジング（８６）を備えてい
る。内壁（８８）は、濃厚帯燃焼器（２４）の内壁（６
２）の直径Ｄ１を越える直径Ｄ２を持つ。のどは耐火材
を内張りされ、又は急冷段を水冷式にしてもよい。急冷
段（３０）のフランジ（９０）は急冷段（３０）を濃厚
帯燃焼器（２４）の対応するフランジ（９２）に連結し
て、急冷段（３０）が上下方向軸線（２６）に整合する
ようにしてある。複数本の冷却材供給管（９４）は、急
冷段（３０）ののどを横切って冷却材の水平の噴霧を差
向けるようにした急冷段（３０）の対応する複数のノズ
ルに連結する。これ等のノズルは、冷却材のカーテンが
軸線（２６）に直交する平面内でのどを完全に横切って
伸張するように配置してある。好適とする冷却材は水で
あるが、高い熱容量を持つ水蒸気又はその他の不活性流
体を使ってもよい。
慣性力分離器（３２）は、頂部にフランジ（９８）を持
つ円筒形本体（９６）を備えて、分離器（３２）を急冷
段（３０）の底部でフランジ（１００）に固定するよう
にしてある。線図的に例示したそらせ板（１０２）が分
離器（３２）内に配置され、分離器（３２）の円筒形本
体（９６）を貫く第１ダクト（４４）の穴と分離器（３
２）の頂部との間の直接見通せる連通を妨げる。そらせ
板（１０２）の下方のスラグトラップ（１０４）はカバ
ー（１０６）により閉じてある。カバー（１０６）は、
圧縮損失を伴わないで高圧の環境から固形分を除去する
鎖錠ホッパ又はその他の普通の装置を形成する。
つ円筒形本体（９６）を備えて、分離器（３２）を急冷
段（３０）の底部でフランジ（１００）に固定するよう
にしてある。線図的に例示したそらせ板（１０２）が分
離器（３２）内に配置され、分離器（３２）の円筒形本
体（９６）を貫く第１ダクト（４４）の穴と分離器（３
２）の頂部との間の直接見通せる連通を妨げる。そらせ
板（１０２）の下方のスラグトラップ（１０４）はカバ
ー（１０６）により閉じてある。カバー（１０６）は、
圧縮損失を伴わないで高圧の環境から固形分を除去する
鎖錠ホッパ又はその他の普通の装置を形成する。
サイクロン分離器（３４）は、略下方に傾斜する軸線
（１１０）（第１図）整合した円筒形中央本体（１０
８）と、中央本体（１０８）の一端部に固定した円すい
形端部本体（１１２）と、中央本体（１０８）の対向端
部を閉じる端部壁（１１４）とを備えている。中央本体
（１０８）及び端部本体（１１２）の内面と端部壁（１
１４）とは、なるべくは耐火材を内張りしてあるが耐熱
合金から構成してもよい。第１ダクト（４４）は、一般
に中央本体（１０８）の耐火材内張の内面に接して中央
本体（１０８）に開口する。第２ダクト（４６）は、軸
線（１１０）に整合し端部壁（１１４）を貫いて延び、
ダクト（４６）の内端部を中央本体（１０８）内につり
下げるようにしてある。
（１１０）（第１図）整合した円筒形中央本体（１０
８）と、中央本体（１０８）の一端部に固定した円すい
形端部本体（１１２）と、中央本体（１０８）の対向端
部を閉じる端部壁（１１４）とを備えている。中央本体
（１０８）及び端部本体（１１２）の内面と端部壁（１
１４）とは、なるべくは耐火材を内張りしてあるが耐熱
合金から構成してもよい。第１ダクト（４４）は、一般
に中央本体（１０８）の耐火材内張の内面に接して中央
本体（１０８）に開口する。第２ダクト（４６）は、軸
線（１１０）に整合し端部壁（１１４）を貫いて延び、
ダクト（４６）の内端部を中央本体（１０８）内につり
下げるようにしてある。
希薄帯燃焼器（３６）は、サイクロン型にするのがよい
が必ずしもその必要はなくて、両端部の閉じた円筒形ハ
ウジング（１１６）を備えている。第２ダクト（４６）
の末端部は、成形できる耐火材を同様に内張りしたハウ
ジング内壁に大体接してハウジング（１１６）の内部に
開口する。二次空気ダクト（５６）は、同様に希薄帯燃
焼器（３６）のハウジング（１１６）に開口し、第２ダ
クト（４６）からのガス状流出物に反対の向きに二次空
気を放出することにより燃焼器 （３６）内の乱流を増すように配置してある。第３のダ
クト（４８）はハウジング（１１６）の一方の端部壁に
支えられ内端部をハウジング（１１６）内につり下げて
ある。
が必ずしもその必要はなくて、両端部の閉じた円筒形ハ
ウジング（１１６）を備えている。第２ダクト（４６）
の末端部は、成形できる耐火材を同様に内張りしたハウ
ジング内壁に大体接してハウジング（１１６）の内部に
開口する。二次空気ダクト（５６）は、同様に希薄帯燃
焼器（３６）のハウジング（１１６）に開口し、第２ダ
クト（４６）からのガス状流出物に反対の向きに二次空
気を放出することにより燃焼器 （３６）内の乱流を増すように配置してある。第３のダ
クト（４８）はハウジング（１１６）の一方の端部壁に
支えられ内端部をハウジング（１１６）内につり下げて
ある。
第３図だけに例示した希釈段（３８）は、第３及び第４
のダクト（４８）、（５０）が互いに対向する端部から
開口する大体円筒体である。希釈段（３８）は、第４及
び第５のダクト（５０）、（５４）を経てタービン（１
６）内に導入される高温ガス原動流体の温度に制限を受
けるので、本発明燃焼装置のガスタービンへの応用に独
特のものである。その他の応用例では希釈段は除いて第
４のダクト（５０）を下流側の消費装置に直接連結すれ
ばよい。
のダクト（４８）、（５０）が互いに対向する端部から
開口する大体円筒体である。希釈段（３８）は、第４及
び第５のダクト（５０）、（５４）を経てタービン（１
６）内に導入される高温ガス原動流体の温度に制限を受
けるので、本発明燃焼装置のガスタービンへの応用に独
特のものである。その他の応用例では希釈段は除いて第
４のダクト（５０）を下流側の消費装置に直接連結すれ
ばよい。
とくに第４図について燃焼装置（１０）の定常状態の運
点を次に述べる。ここに述べる数値は約４８４７ｋｗ
（６５００Ｈ２）を生ずることのできるエンジンに対す
る概算値である。圧縮機（１４）は約３．７２ｋｇ／ｓ
ｅｃ［８．２１ｌｂ／ｓｅｃ（ＰＰＳ）］の一次空気を
流入室（６６）に供給する。石炭／水スラリ中の微粉炭
はノズル（７２）に約１．１７ｋｇ／ｓｅｃ（２．５９
ＰＰＳ）の割合で移送する。圧縮機（１４）からの高温
の霧化空気中でスラリの含有水分を蒸発させ、石炭を濃
厚体燃焼器（２４）内で分散させる。燃焼器（２４）で
は約１．６の当量比を持つ燃料に富んだ環境内で燃焼が
起る。この燃焼は、石炭のスラグ化温度よりかなり高い
約１４２７℃（２６００゜Ｆ）の温度で生ずる。従って
円形穴（６４）を通過する濃厚帯燃焼器（２４）からの
流出体は、一酸化炭素及び水素を含み溶融スラグの滴を
同伴する可燃性ガスの下向きに早く移動する連続流れで
ある。同伴スラグの僅かに若干のスラグが内殻（６２）
にたまり円形穴（６４）を経て滴下する。
点を次に述べる。ここに述べる数値は約４８４７ｋｗ
（６５００Ｈ２）を生ずることのできるエンジンに対す
る概算値である。圧縮機（１４）は約３．７２ｋｇ／ｓ
ｅｃ［８．２１ｌｂ／ｓｅｃ（ＰＰＳ）］の一次空気を
流入室（６６）に供給する。石炭／水スラリ中の微粉炭
はノズル（７２）に約１．１７ｋｇ／ｓｅｃ（２．５９
ＰＰＳ）の割合で移送する。圧縮機（１４）からの高温
の霧化空気中でスラリの含有水分を蒸発させ、石炭を濃
厚体燃焼器（２４）内で分散させる。燃焼器（２４）で
は約１．６の当量比を持つ燃料に富んだ環境内で燃焼が
起る。この燃焼は、石炭のスラグ化温度よりかなり高い
約１４２７℃（２６００゜Ｆ）の温度で生ずる。従って
円形穴（６４）を通過する濃厚帯燃焼器（２４）からの
流出体は、一酸化炭素及び水素を含み溶融スラグの滴を
同伴する可燃性ガスの下向きに早く移動する連続流れで
ある。同伴スラグの僅かに若干のスラグが内殻（６２）
にたまり円形穴（６４）を経て滴下する。
濃厚帯燃焼器（２４）からの流出物は、急冷段（３０）
ののどに入る際に、約０．９ｋｇ／ｓｅｃ（２ＰＰＳ）
の割合でノズルにより噴霧される水のカーテンを横切ら
なければならない。濃厚帯燃焼器（２４）の円形穴（６
４）の直径は急冷段（３０）ののどの直径Ｄ２より小さ
いから、内殻（６２）の表面を滴下する部分を含む全部
の溶融スラグが急冷段（３０）の壁に付着しないで水カ
ーテンを通過する。水に接触するとガス及び溶融スラグ
の温度は石炭のスラグ化温度より低い約９２７℃（１７
００゜Ｆ）に低下し、従ってスラグが凍結する。急速凍
結の熱的衝撃により凝固スラグが５mm（０．２ｉｎ）程
度の直径を持つペレットに砕ける。さらに比較的軽い残
留灰分が生成し、慣性力分離器（３２）に向かうスラグ
ペレットと共に急冷段（３０）を上下方向下向きに進む
ガス流中に同伴される。
ののどに入る際に、約０．９ｋｇ／ｓｅｃ（２ＰＰＳ）
の割合でノズルにより噴霧される水のカーテンを横切ら
なければならない。濃厚帯燃焼器（２４）の円形穴（６
４）の直径は急冷段（３０）ののどの直径Ｄ２より小さ
いから、内殻（６２）の表面を滴下する部分を含む全部
の溶融スラグが急冷段（３０）の壁に付着しないで水カ
ーテンを通過する。水に接触するとガス及び溶融スラグ
の温度は石炭のスラグ化温度より低い約９２７℃（１７
００゜Ｆ）に低下し、従ってスラグが凍結する。急速凍
結の熱的衝撃により凝固スラグが５mm（０．２ｉｎ）程
度の直径を持つペレットに砕ける。さらに比較的軽い残
留灰分が生成し、慣性力分離器（３２）に向かうスラグ
ペレットと共に急冷段（３０）を上下方向下向きに進む
ガス流中に同伴される。
慣性力分離器（３２）では可燃性ガス、残留灰分及び乾
燥スラグペレットがそらせる板（１０２）に当たりそら
せる板（１０２）により片寄せられる。ガスと比較的軽
い同伴灰分とは、そらせ板（１０２）のまわりを進み第
１のダクト（４４）内に入りサイクロン分離器（３４）
に移行する。しかし比較的重いスラグスペレットは、ス
ラグトラップ（１０４）内に捕捉されトラップ（１０
４）から連続的に又は普通の通り間欠的に取出される。
燥スラグペレットがそらせる板（１０２）に当たりそら
せる板（１０２）により片寄せられる。ガスと比較的軽
い同伴灰分とは、そらせ板（１０２）のまわりを進み第
１のダクト（４４）内に入りサイクロン分離器（３４）
に移行する。しかし比較的重いスラグスペレットは、ス
ラグトラップ（１０４）内に捕捉されトラップ（１０
４）から連続的に又は普通の通り間欠的に取出される。
第１ダクト（４４）内の可燃性ガスの約５．８１ｋｇ／
ｓｅｃ（１２．８ＰＰＳ）の流れは、サイクロン分離器
（３４）に入り中央本体（１０８）の内面のまわりに旋
回する。同伴する残留灰分は、粉末度が１０μｍを越え
る灰分粒子の約９９．８５％が可燃性ガスの第２ダクト
（４６）に入る前に除去される程度に可燃性ガスから分
離される。サイクロン分離器（３４）内で除去される残
留灰分及びスラグは端部本体（１１０）の小さい端部に
移行し、この端部で前記の材料が容易に放出される。
ｓｅｃ（１２．８ＰＰＳ）の流れは、サイクロン分離器
（３４）に入り中央本体（１０８）の内面のまわりに旋
回する。同伴する残留灰分は、粉末度が１０μｍを越え
る灰分粒子の約９９．８５％が可燃性ガスの第２ダクト
（４６）に入る前に除去される程度に可燃性ガスから分
離される。サイクロン分離器（３４）内で除去される残
留灰分及びスラグは端部本体（１１０）の小さい端部に
移行し、この端部で前記の材料が容易に放出される。
実質的に灰分を含まない可燃性ガスの流れは第２のダク
ト（４６）を経て希薄帯燃焼器（３６）に流入する。約
２．２９ｋｇ／ｓｅｃ（５．０４ＰＰＳ）の割合の二次
空気が希薄帯燃焼器（３６）に二次空気ダクト（５６）
を経て希薄帯燃焼器内の乱流が最高になるように供給さ
れる。
ト（４６）を経て希薄帯燃焼器（３６）に流入する。約
２．２９ｋｇ／ｓｅｃ（５．０４ＰＰＳ）の割合の二次
空気が希薄帯燃焼器（３６）に二次空気ダクト（５６）
を経て希薄帯燃焼器内の乱流が最高になるように供給さ
れる。
二次空気により約０．４４の当量比で可燃性ガスの自己
燃焼が始まり、全部の可燃性成分が消費されるようにす
る。この燃焼により約１５３８℃（２８００゜Ｆ）の高
温ガス原動流体の連続流れを生ずる。
燃焼が始まり、全部の可燃性成分が消費されるようにす
る。この燃焼により約１５３８℃（２８００゜Ｆ）の高
温ガス原動流体の連続流れを生ずる。
１５３８℃（２８００゜Ｆ）は普通のタービン入口温度
より高いから、約７．６４ｋｇ／ｓｅｃ（１６．８５Ｐ
ＰＳ）の希釈空気を希釈段（３８）で高温ガス原動流体
の連続流れに供給する。比較的低温の希釈空気を含む高
温ガス原動流体の混合物はガス温度を許容できる１１１
３℃（２０３５゜Ｆ）に下げる。この温度はなお石炭の
スラグ化温度より高い。次いで高温ガス原動流体は第４
及び第５のダクト（５０）、（５４）を経てタービン
（１６）に導入される。
より高いから、約７．６４ｋｇ／ｓｅｃ（１６．８５Ｐ
ＰＳ）の希釈空気を希釈段（３８）で高温ガス原動流体
の連続流れに供給する。比較的低温の希釈空気を含む高
温ガス原動流体の混合物はガス温度を許容できる１１１
３℃（２０３５゜Ｆ）に下げる。この温度はなお石炭の
スラグ化温度より高い。次いで高温ガス原動流体は第４
及び第５のダクト（５０）、（５４）を経てタービン
（１６）に導入される。
第５図には本発明の変型による燃焼装置（１０′）を例
示してある。燃焼装置（１０′）は、それぞれ前記した
燃焼装置（１０）の濃厚帯燃焼器（２４）、急冷段（３
０）、慣性力分離器（３２）、サイクロン分離器（３
４）及び希薄帯燃焼器（３６）に対応する濃厚帯燃焼器 （２４′）、急冷段（３０′）、慣性力分離器（３
２′）、サイクロン分離器（３４′）及び希薄帯燃焼器
（３６′）を備えている。しかしこの変型による燃焼装
置（１０′）では、サイクロン分離器（３４′）を上下
方向軸線（１１０′）を中心として、サイクロン分離器
（３４′）からの残留灰分の除去を向上させ、台板面
（２２′）上の所要空間を減らすことができる。
示してある。燃焼装置（１０′）は、それぞれ前記した
燃焼装置（１０）の濃厚帯燃焼器（２４）、急冷段（３
０）、慣性力分離器（３２）、サイクロン分離器（３
４）及び希薄帯燃焼器（３６）に対応する濃厚帯燃焼器 （２４′）、急冷段（３０′）、慣性力分離器（３
２′）、サイクロン分離器（３４′）及び希薄帯燃焼器
（３６′）を備えている。しかしこの変型による燃焼装
置（１０′）では、サイクロン分離器（３４′）を上下
方向軸線（１１０′）を中心として、サイクロン分離器
（３４′）からの残留灰分の除去を向上させ、台板面
（２２′）上の所要空間を減らすことができる。
本発明の主な目的は、原動石炭を濃厚及び希薄の燃料帯
内で石炭のスラグ化温度より高い温度で燃焼させ、又濃
厚帯及び希薄帯の間の簡単な慣性力分離段で灰分を分離
するようにしたガスタービンエンジン燃焼装置を提供す
ることにある。
内で石炭のスラグ化温度より高い温度で燃焼させ、又濃
厚帯及び希薄帯の間の簡単な慣性力分離段で灰分を分離
するようにしたガスタービンエンジン燃焼装置を提供す
ることにある。
すなわち以上述べた所から明らかなように、原動石炭は
濃厚帯燃焼器内で灰分スラグ化温度より高い温度で燃焼
させる。高温ガス及び同伴の溶融スラグは急冷段内の水
又は水蒸気冷却材のカーテンを通過する。この急冷段で
は溶融スラグは凝固し高温ガスは冷却される。重いスラ
グは慣性力分離器内で集積するが、高温ガス及び同伴す
る飛散灰分は灰分が除かれるサイクロン分離器に入る。
清浄なガスは、希薄帯燃焼器に入り、この燃焼器で燃焼
を支援するように付加的な空気を加える。希薄帯燃焼器
内の清浄なガスの温度はこのようにして石炭のスラグ化
温度より高い温度に戻るが、このガス中には入分がない
から、高温ガスはガスタービンエンジンのタービンに直
接送出すのに十分清浄である。
濃厚帯燃焼器内で灰分スラグ化温度より高い温度で燃焼
させる。高温ガス及び同伴の溶融スラグは急冷段内の水
又は水蒸気冷却材のカーテンを通過する。この急冷段で
は溶融スラグは凝固し高温ガスは冷却される。重いスラ
グは慣性力分離器内で集積するが、高温ガス及び同伴す
る飛散灰分は灰分が除かれるサイクロン分離器に入る。
清浄なガスは、希薄帯燃焼器に入り、この燃焼器で燃焼
を支援するように付加的な空気を加える。希薄帯燃焼器
内の清浄なガスの温度はこのようにして石炭のスラグ化
温度より高い温度に戻るが、このガス中には入分がない
から、高温ガスはガスタービンエンジンのタービンに直
接送出すのに十分清浄である。
第１図は本発明石炭燃焼装置の１実施例の正面図、第２
図は第１図の円こ内の部分を一部を軸断面にして示す拡
大斜針視図、第３図は第１図の燃焼装置に線図的に示し
たガスタービンエンジンを協働させて第１図の３−３線
に沿い矢印の向きに見た平面図である。第４図は第１図
の石炭燃焼装置を展開し一部を縦断面にして示す拡大斜
視図、第５図は第１図の石炭燃焼装置の変型の正面図で
ある。 〔主要図……第４図〕 ＜主要部分の符号の説明＞ 24……濃厚帯燃焼器、 40、80、82……連結手段、 88……のど部分、 30……急冷段、 32……第１の慣性力分離器、 34……第２の慣性力分離器、 36……希薄帯燃焼器、 38、50、54……ダクト手段、 62……燃焼室、 64……円形放出口、 12……ガスタービンエンジン、 14……圧縮機、 16……タービン
図は第１図の円こ内の部分を一部を軸断面にして示す拡
大斜針視図、第３図は第１図の燃焼装置に線図的に示し
たガスタービンエンジンを協働させて第１図の３−３線
に沿い矢印の向きに見た平面図である。第４図は第１図
の石炭燃焼装置を展開し一部を縦断面にして示す拡大斜
視図、第５図は第１図の石炭燃焼装置の変型の正面図で
ある。 〔主要図……第４図〕 ＜主要部分の符号の説明＞ 24……濃厚帯燃焼器、 40、80、82……連結手段、 88……のど部分、 30……急冷段、 32……第１の慣性力分離器、 34……第２の慣性力分離器、 36……希薄帯燃焼器、 38、50、54……ダクト手段、 62……燃焼室、 64……円形放出口、 12……ガスタービンエンジン、 14……圧縮機、 16……タービン
フロントページの続き (72)発明者 ピーター カウリー トラム アメリカ合衆国，46234 インディアナ, インディアナポリス，ブラック ホーク レーン 8909 (56)参考文献 特開 昭54−96835（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】圧縮空気の源と乾燥粉末状又は液体スラリ
状の微粉炭の源とを備え、微粉炭を燃焼器内で前記の圧
縮空気と混合して燃焼させ、この燃焼中に生成するスラ
グ及び灰分を逐次に除去し、この燃焼中に発生するガス
を冷却空気で希釈するようにした石炭燃焼装置におい
て、濃厚帯燃焼器（２４）と、この濃厚帯燃焼器（２
４）を圧縮空気の源及び微粉炭の源に連結しこの石炭を
前記濃厚帯燃焼器（２４）内の前記圧縮空気の一次部分
中で１を越える当量比で又前記石炭のスラグ化温度を越
える温度で燃焼させ可燃性高温ガス及び溶融スラグの連
続流れが前記濃厚帯燃焼器から出るようにした連結手段
（４０、８０、８２）と、可燃性高温ガス及び溶融スラ
グの前記連続流れを受けるのど部分（８８）を内部に持
ち前記濃厚帯燃焼器（２４）に連結した急冷段（３０）
と、この急冷段に設けられ前記のど部分（８８）を横切
って伸長し前記の可燃性高温ガス及び溶融スラグの連続
流れを遮断する冷却材カーテンを画成する部材（９４）
とを有し、この冷却カーテンが前記の可燃性高温ガス及
び溶融スラグの連続流れの温度を前記の石炭のスラグ化
温度以下に下げて前記の溶融スラグが凝固し或る量の残
留灰分と共に前記の可燃性高温ガスの流れ内に同伴され
る複数の乾燥スラグペレットに砕けるようにし、また、
前記急冷段（３０）に連結され前記の可燃性高温ガスの
連続流れを同伴する残留灰分及び乾燥スラグペレットと
共に受けこれ等の乾燥スラグペレットのほぼ全部を前記
可燃性高温ガスから分離する第１の慣性力分離器（３
２）と、この第１慣性力分離器（３２）に連結され前記
の可燃性ガスの連続流れをその中の前記同伴残留灰分と
共に受けこの残留灰分のほぼ全部を前記可燃性高温ガス
から分離する第２の慣性力分離器（３４）と、この第２
の慣性力分離器（３４）及び前記圧縮空気源に連結され
前記可燃性高温ガスと前記圧縮空気の二次部分とを混合
するように作用し１以下の当量比で前記可燃性高温ガス
の自己燃焼を開始させ、この自己燃焼により前記石炭の
スラグ化温度を越える温度で実質的に灰分を含まない連
続流れが生成するようにした希薄帯燃焼器段（３６）
と、この希薄帯燃焼器段（３６）に連結され前記の高温
ガス原動流体を消費装置に移送するダクト手段（３８、
５０、５４）とを包含することを特徴とする石炭燃焼装
置。 - 【請求項２】前記冷却材カーテンを、急冷段（３０）に
取付けた複数個のノズルから噴霧する水のスクリーンと
したことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
石炭燃焼装置。 - 【請求項３】前記冷却材カーテンを、急冷段（３０）に
取付けた複数個のノズルから噴霧する水蒸気のスクリー
ンとしたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
載の燃焼装置。 - 【請求項４】特許請求の範囲第１項から第３項のいずれ
かに記載の燃焼装置であって、圧縮空気を供給する圧縮
機とこの圧縮機に連結したタービンとを持つガスタービ
ンエンジンに組合せた石炭燃焼装置において、濃厚帯燃
焼器（２４）に上下方向軸線を中心とする略円筒形の燃
焼室（６２）と所定の第１の直径Ｄ１を持ち前記燃焼室
（６２）からの円形放出口（６４）とを設け、圧縮空気
の源としてガスタービンエンジン（１２）の圧縮機（１
４）を使い、急冷段（３０）ののど部分（８８）を前記
第１直径Ｄ１より大きい所定の第２の直径Ｄ２を持ち前
記上下方向軸線を中心とする円筒形のどにより構成し、
冷却材カーテンが前記上下方向軸線に直交する平面内で
前記急冷段のど部分（８８）を横切って伸張するように
し、第１慣性力分離器（３２）を前記急冷段（３０）の
すぐ下方で前記上下方向軸線に整合させ、希釈段（３
８）を希薄帯燃焼器段（３６）及び前記圧縮機（１４）
に連結して高温ガス原動流体の連続流れを受けて前記圧
縮空気の希釈部分と混合し前記の高温ガス原動流体の連
続流れの温度を石炭のスラグ温度より高い所定のタービ
ン入口温度に下げるようにし、ダクト手段（５０、５
４）を前記希釈段（３８）に連結して前記の高温ガス原
動流体の連続流れを前記タービン（１６）に移送するよ
うにしたことを特徴とする石炭燃焼装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US36,231 | 1987-04-09 | ||
| US07/036,231 US4768446A (en) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | Coal combustion system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63254303A JPS63254303A (ja) | 1988-10-21 |
| JPH0615923B2 true JPH0615923B2 (ja) | 1994-03-02 |
Family
ID=21887424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62309757A Expired - Lifetime JPH0615923B2 (ja) | 1987-04-09 | 1987-12-09 | 石炭燃焼装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4768446A (ja) |
| JP (1) | JPH0615923B2 (ja) |
| AU (1) | AU590134B2 (ja) |
| DE (1) | DE3741181A1 (ja) |
| GB (1) | GB2203231B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101385982B1 (ko) * | 2012-12-05 | 2014-04-16 | 에스케이에너지 주식회사 | 석유 코크스 보일러 |
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| US4960056A (en) * | 1989-09-08 | 1990-10-02 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Slag processing system for direct coal-fired gas turbines |
| US5131334A (en) * | 1991-10-31 | 1992-07-21 | Monro Richard J | Flame stabilizer for solid fuel burner |
| US5365865A (en) * | 1991-10-31 | 1994-11-22 | Monro Richard J | Flame stabilizer for solid fuel burner |
| US5255506A (en) * | 1991-11-25 | 1993-10-26 | General Motors Corporation | Solid fuel combustion system for gas turbine engine |
| US5415114A (en) * | 1993-10-27 | 1995-05-16 | Rjc Corporation | Internal air and/or fuel staged controller |
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| US20090272822A1 (en) * | 2008-04-30 | 2009-11-05 | General Electric Company | Feed injector systems and methods |
| US9005322B2 (en) * | 2011-07-12 | 2015-04-14 | National Institute Of Clean And Low-Carbon Energy (Nice) | Upgrading coal and other carbonaceous fuels using a lean fuel gas stream from a pyrolysis step |
| US9228744B2 (en) | 2012-01-10 | 2016-01-05 | General Electric Company | System for gasification fuel injection |
| US9545604B2 (en) | 2013-11-15 | 2017-01-17 | General Electric Company | Solids combining system for a solid feedstock |
| US9327320B1 (en) | 2015-01-29 | 2016-05-03 | Green Search, LLC | Apparatus and method for coal dedusting |
Family Cites Families (11)
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| US4660478A (en) * | 1984-11-13 | 1987-04-28 | Trw Inc. | Slagging combustor with externally-hot fuel injector |
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-
1987
- 1987-04-09 US US07/036,231 patent/US4768446A/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-11-11 GB GB8726431A patent/GB2203231B/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-11-24 AU AU81627/87A patent/AU590134B2/en not_active Ceased
- 1987-12-04 DE DE19873741181 patent/DE3741181A1/de active Granted
- 1987-12-09 JP JP62309757A patent/JPH0615923B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101385982B1 (ko) * | 2012-12-05 | 2014-04-16 | 에스케이에너지 주식회사 | 석유 코크스 보일러 |
Also Published As
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|---|---|
| AU8162787A (en) | 1988-10-13 |
| GB8726431D0 (en) | 1987-12-16 |
| US4768446A (en) | 1988-09-06 |
| GB2203231B (en) | 1991-01-09 |
| DE3741181A1 (de) | 1988-10-27 |
| JPS63254303A (ja) | 1988-10-21 |
| DE3741181C2 (ja) | 1989-11-02 |
| GB2203231A (en) | 1988-10-12 |
| AU590134B2 (en) | 1989-10-26 |
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