JPH0942611A - 石炭ダストを燃焼するさいＮＯｘの生成を低減する方法とバ−ナ− - Google Patents

石炭ダストを燃焼するさいＮＯｘの生成を低減する方法とバ−ナ−

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JPH0942611A
JPH0942611A JP8177464A JP17746496A JPH0942611A JP H0942611 A JPH0942611 A JP H0942611A JP 8177464 A JP8177464 A JP 8177464A JP 17746496 A JP17746496 A JP 17746496A JP H0942611 A JPH0942611 A JP H0942611A
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pipe
dust
primary
burner
air
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JP8177464A
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Alfons Leisse
ライセ アルフオンス
Michael Streffing
シュトレッフェン ミハエル
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Babcock Lentjes Kraftwerkstechnik GmbH
Original Assignee
Babcock Lentjes Kraftwerkstechnik GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、燃焼用空気を使用して石炭
ダストを燃焼するさいＮＯｘの量を低減する方法と該方
法を実施するバーナーを提供することである。 【解決手段】 石炭ダストと一次空気との混合物として
一次空気を用いて石炭ダストが供給されるバーナーで燃
焼用空気により石炭ダストを燃焼するさい、石炭ダスト
と一次空気との混合物の熱分解によりバーナーの点火領
域で、可燃性のガス状の成分を有する一次ガスが生じ
る。そのさい、ＮＯｘの生成を低減させるため、点火領
域において一次ガス中の酸素の割合と一次ガスの可燃性
であって流動性を有する成分を燃焼させるための酸素の
必要量とに基づく平均の比率は、一次ガス中の酸素の割
合を低減させることにより可燃性の異種ガスを用いて低
減させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の上位概
念の特徴を備えたバーナーで燃焼用空気を使用して石炭
ダストを燃焼するさいＮＯｘの生成を低減する方法なら
びに請求項５の上位概念の特徴を備えたバーナーに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】炭素を含んだ燃料を燃焼するさいＮＯｘ
の生成を低減するため、複数の分流にわけて段階的に燃
焼用の空気を供与することは公知のことである。これに
より、燃料は、空気不足の状態で第１のフレーム領域で
低いフレーム温度で燃焼される。残りの燃焼用空気は、
第２のフレーム領域でフレームに混入される。
【０００３】段階的に空気を供与する石炭ダストバーナ
ーは、ＤＥ−ＯＳ４２１７８７８号より公知である。こ
のバーナーでは、空気流は螺旋状の入口ハウジングを介
して供給され、同心状のリング通路を貫流し、該リング
通路の中で空気流に旋回が生じる。二次空気流と三次空
気流は、排出頚部をへて燃料の流れにより外に向かって
導き出され、中心の空気パイプと二次空気通路との間に
配置された分割されていない環状通路に供与される。こ
のようにして、空気係数の低い内側の燃焼領域と酸素が
リッチな安定したフレームの囲いが生じ、該フレームの
囲いから燃料リッチなフレームに遅れて酸素が供給され
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、石炭
ダストの点火段階でＮＯｘの生成を低減することであ
る。
【０００５】上記の課題は、本発明によれば、請求項１
の特徴項の記載に従って当初に挙げた種類の方法により
解決されたのである。また、上記の課題は、請求項５の
特徴項の記載に従って当初に挙げた種類のバーナーによ
り解決されたのである。
【０００６】本発明の考え方は、蒸気発生装置で石炭ダ
ストを燃焼するさい、ＮＯｘの生成が、主として蒸気発
生装置の燃焼室の空気係数と、燃焼温度、とりわけ、一
次反応の時点、すなわち、熱分解とこれに平行に進行す
る石炭の揮発成分の酸化の間に計測される酸素比率ωに
より影響を受けることに基づいている。点火段階で使用
することができる酸素と、ガス化する揮発成分を燃焼さ
せるための酸素の必要量とから形成される比が酸素比率
ωとして理解される。熱分解の段階を始めるにあたり、
石炭からガス化した揮発成分γは僅かである（図１参
照）。したがって、酸化の能力のある生成物の絶対量と
これに対応した前記生成物を燃焼させる酸素の必要量は
非常に僅かである。これに対して、一次空気と燃料の特
有の酸素割合に基づく一定の酸素量が存在する。このこ
とは、揮発成分の点火を始めるとともに、酸素比率ωが
無限に大きくなるこを意味する。例えば、燃焼用空気の
形をした酸素をさらに加えないとの前提のもと、バーナ
ー近傍の領域のフレームコアでは進行する反応のため別
の時間経過においては酸素比率ωは減少する（図２参
照）。一次反応のために二次空気と三次空気の混合を始
めると、酸素比率ωが再び上昇する。これを石炭の熱分
解反応が終了しない時点と考えると、ＮＯｘの生成は加
速される。図３は、燃焼ガス中のＮＯｘの含有量γＮＯ
ｘが酸素比率ωに左右されていることを示している。
【０００７】燃料の特性、すなわち、とくに該燃料の熱
分解の傾向と燃焼システムの周辺条件を知ることによっ
て、すべてのバーナーの平均の酸素比率ωを得ることが
できる。本発明の構成措置によれば、バーナー出口にお
ける一次反応を適切に維持するために必要なプロセスに
左右されることなく、酸素比率の最大値と平均値に影響
を与えることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図解
した添付図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図示のバーナーは、中心エヤパイプ３内に配置された
バーナーの長さ方向の軸に設けられているオイルバーナ
ー点火ランス２を備えている。中心エヤパイプ３は、円
筒形の環状通路を形成しながら一次ダストパイプ６によ
り取り囲まれている。中心エヤパイプ３の前端部にあっ
て一次ダストパイプ６内に流動体４が配置されるととも
に、その前に旋回流体５が配置されている。
【０００９】一次ダストパイプ６の後端はベンドを介し
て図示されていない粉砕機まで延設されているダスト管
路７と接続されている。一次空気と石炭ダストより成る
混合物はダスト管路７を介して一次ダストパイプ６に供
給される。半径方向内向きの出張りを備えている安定化
リング８の形をしたアタチメントが一次ダストパイプの
出口側の端部に取り付けられている。この出張りは、一
次空気と石炭ダストの流れの中に突設されている。
【００１０】一次ダストパイプ６は、一次ガスパイプ９
により形成された環状通路の中に同心状に配置されてい
る。この環状通路は、別の円筒形の環状通路を形成しな
がら二次空気パイプ１０により取り囲まれているととも
に、円筒形の環状通路を形成しながら三次空気パイプ１
１により同心状に取り囲まれている。一次ダストパイプ
６と一次ガスパイプ９と二次空気パイプ１０は、出口側
の端部に外向きに円錐状に広がった区画を備えており、
この区画には外に向かって導かれる媒体流の排流頚部１
２と１３と１４が形成されている。三次空気パイプ１１
は、外に向かって広がったバーナー頚部１５に移行して
いる。
【００１１】バーナーの二次空気パイプ１０と三次空気
パイプ１１の後端は螺旋状の流入ハウジング１６と１７
と接続されており、該流入ハウジング１６と１７は、調
節フラップ１８と１９を収容した入口管路２０と２１に
接続されているとともに、燃焼用空気の分流として二次
空気パイプ１０に二次空気を供給し、三次空気パイプ１
１の三次空気を供給している。流入ハウジング１６と１
７は、二次空気パイプ１０と三次空気パイプ１１のリン
グ状横断面にわたって空気を均一に分配する働きをして
いる。
【００１２】二次空気パイプ１０と三次空気パイプ１１
の出口端の直前に、回転可能に軸支された軸方向の旋回
フラップ２２と２３より成る交差部材の形をした旋回に
影響を与える装置が配置されており、前記旋回フラップ
２２と２３は図示されていないロッドを介して駆動装置
を用いて外から変位させることができる。この軸方向の
旋回フラップ２２と２３により、二次空気と三次空気は
調節可能な大きさの旋回を引き起こす。空気の流動に対
する位置ぎめに応じて、旋回フラップ２２と２３は、流
入ハウジング１６と１７により生じる空気流の旋回を強
めるかまたは弱める。特殊な場合、旋回がまったく起こ
らないようにすることもできる。
【００１３】ダスト管路７の中でバーナー入口の近傍に
旋回体２４が配置されており、該旋回体２４は、一次空
気と石炭ダストより成る混合物の流れを外側のダストリ
ッチな分流と内側のダストの少ない分流に分割する。旋
回体２４の下流でダスト管路２５の中に浸漬パイプ２５
が配置されている。ダスト管路７から導かれていて、半
径方向の入口ハウジング３１を介して一次ガスパイプ９
と接続されている管路２６が浸漬パイプ２５に接続され
ている。この配置構成を通ってダストの少ない分流が分
割された混合物の流れから受け取られて、一次ガスパイ
プ９に供給され、一方、ダストリッチで空気が少ない分
流が一次ダストパイプ６に到達する。このようにして、
バーナーの点火領域で石炭ダストが相対的にリッチにな
り、これとともに揮発成分もリッチになり、同時に揮発
成分により酸素の割合が減少する。このために酸素比率
ωが低下する。
【００１４】図５に示されているバーナーは、図４に従
って構成されたバーナーにほぼ相当している。しかし、
混合物の流れを２つの分流に分割する旋回体がダスト管
路７に配置されていない。その代わり、出口端がノズル
プレート２８により閉止されている環状通路を中心エヤ
パイプ３で形成したガスパイプ２７が中心パイプ３の回
りに配置されている。このノズルプレート２８には、周
囲に沿って分散されたガス出口ノズルが配置されてい
る。ガスパイプ２７は環状管路２９と接続されていて、
供給管路３０が環状管路２９に接続されている。可燃牲
の異種ガス、例えば、天然ガス、メタンガスまたはコー
クスガスが供給管路３０をへて供給されて、一次ダスト
パイプ６の下流に形成されたノズルプレート２８を通っ
て一次点火領域に導かれる。
【００１５】図４と図５に示されているバーナーは、図
６に示されているように互いに組み合わせることもでき
る。
【００１６】一次ダストパイプ６から流出した一次空気
と石炭ダストの混合物では、熱移行が十分に行われいる
ときは、点火の直後に石炭ダストの熱分解が生じる。こ
のさい、石炭のガス化した揮発成分を含んだ混合物が一
次点火領域に生じる。本発明に係る方法は、一次ガス中
の酸素の割合と一次ガス中に存在する揮発成分を燃焼さ
せるための酸素の必要量に基づく比率ωを低減させるこ
とを意図したものである。この目的のために、混合物の
流動がダストリッチな分流とダストが少ない分流に分割
され、これらの分流が異なったダスト負荷のもと互いに
分離された通路をへてバーナーの点火領域に供給され
る。この分離に基づいて、発生した一次ガス中のダスト
の割合が高まり、同時にこの領域への酸素の供給量が減
少する。異なったダスト負荷のもと２つの分流に分離す
ることは、直接バーナーのダスト管路７内で行われるこ
とが好ましい。燃焼システムの他の箇所で分離を行うこ
とも可能である。
【００１８】一次ガス中の酸素の割合を低減させること
は、一次空気と石炭ダストの混合物中の空気の一部を燃
焼ガスと置き換えることによっても達成することができ
る。ホットかまたは冷却された燃焼ガスは、粉砕機に入
る前に空気に混入される。
【００１９】一次ガス中の酸素比率ωを低減させる他の
方法は、上述のガスパイプ２７をへて可燃性の異種ガス
を一次ガスに導入することである。これによって、一次
ガス中の反応性をもった流動牲を有する燃料生成物の割
合が高まり、このため一次ガス中の酸素必要量が増大す
る。この異種ガスの量はバーナー能力の２０％までであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】点火段階の間、一次ガス中の揮発成分の量が時
間により左右される状態を図解した線図である。
【図２】点火段階の間、酸素比率が時間により左右され
る状態を図解した線図である。
【図３】酸素比率により燃焼ガス中のＮＯｘの含有量が
左右されることを図解した線図である。
【図４】本発明のバーナーを長さ方向に切断した断面図
である。
【図５】本発明の他のバーナーを長さ方向に切断した断
面図である。
【図６】本発明の別のバーナーを長さ方向に切断した断
面図である。
【符号の説明】
１ バーナーの長さ方向の軸 ２ オイルバーナーランス ３ 中心エヤパイプ ４ 流動体 ５ 旋回体 ６ 一次ダストパイプ ７ ダスト管路 ８ 安定化リング ９ 一次ガスパイプ １０ 二次空気パイプ １１ 三次空気パイプ １２ 広がり頚部 １３ 広がり頚部 １４ 広がり頚部 １５ バーナー頚部 １６ 流入ハウジング １７ 流入ハウジング １８ 調節フラップ １９ 調節フラップ ２０ 流入管路 ２１ 流入甘露 ２２ 軸方向の旋回フラップ ２３ 軸方向の旋回フラップ ２４ 旋回体 ２５ 浸漬パイプ ２６ 管路 ２７ ガスパイプ ２８ ノズルプレート ２９ 環状管路 ３０ 供給管路 ３１ 流入ハウジング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミハエル シュトレッフェン ドイツ連邦共和国、45768 マ−ル、ブリ ュッゲヴェ−ク 18

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バーナーの点火領域において、石炭ダス
    トと一次空気の混合物より成る石炭ダストの熱分解によ
    り可燃性のガス状成分を有する一次ガスが発生するよう
    にされていて、一次空気を用いて石炭ダストと一次空気
    の混合物としての石炭ダストが供給されるバーナーで燃
    焼用空気を用いて石炭ダストを燃焼するさいＮＯｘの生
    成を低減する方法において、点火領域において、一次ガ
    ス中の酸素の割合と一次ガスの可燃性の揮発成分を燃焼
    させるための酸素の必要量とから成る平均比率が、一次
    ガス中の酸素の割合を低下させることにより可燃性の異
    種ガスを用いて低下することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 一次ガス中のダストの割合を高めること
    を特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 石炭ダストと一次空気の混合物の中の一
    次空気の一部を燃焼ガスと置き換えることを特徴とする
    請求項１または請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 異種ガスの割合がバーナーの能力の２０
    ％までであることを特徴とする請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 バーナーが、二次空気を導く二次空気パ
    イプ（１０）と三次空気を導く三次空気パイプ（１１）
    とにより取り囲まれた一次空気と石炭ダストの混合物の
    流れを導くダスト管路（７）と接続された一次ダストパ
    イプ（６）を備えており、二次空気パイプ（１０）と三
    次空気パイプ（１１）がそれぞれ、円錐状に広がった区
    画（外広がり頚部１４、１５）に移行していて、二次空
    気パイプ（１０）と三次空気パイプ（１１）それぞれに
    旋回装置（２２、２３）が配置されており、二次空気パ
    イプ（１０）と三次空気パイプ（１１）がそれぞれ、螺
    旋状の流入ハウジング（１６、１７）と接続されてい
    て、一次ダストパイプ（６）の出口側の端部に、請求項
    １より４までのいずれか１項記載の方法を実施するため
    に、安定化リング（８）が配置されるよう構成された同
    心状の分流に分割された燃焼用空気を用いて石炭ダスト
    を燃焼するバーナーにおいて、一次ダストパイプ（６）
    が、リング状の通路を形成する一次ガスパイプ（９）に
    より取り囲まれていることと、混合物の流れのダストリ
    ッチな分流が一次ダストパイプ（６）を貫流し、ダスト
    の少ない分流が一次ガスパイプ（９）を貫流することと
    を特徴とするバーナー。
  6. 【請求項６】 ダスト管路（７）の中に旋回体（２４）
    が配置されているとともに、該旋回体（２４）の下流に
    浸漬パイプ（２５）が配置されていることと、該浸漬パ
    イプ（２５）が、外に向かって導かれた管路（２６）を
    介し螺旋状の入口ハウジング（３１）をへて一次ガスパ
    イプ（９）と接続されていることとを特徴とする請求項
    ５記載のバーナー。
  7. 【請求項７】 バーナーが、二次空気を導く二次空気パ
    イプ（１０）と三次空気を導く三次空気パイプ（１１）
    とにより取り囲まれた一次空気と石炭ダストの混合物の
    流れを導くダスト管路（７）と接続された一次ダストパ
    イプ（６）を備えており、二次空気パイプ（１０）と三
    次空気パイプ（１１）がそれぞれ、円錐状に広がった区
    画（外広がりの頚部１４、１５）に移行していて、二次
    空気パイプ（１０）と三次空気パイプ（１１）それぞれ
    に、旋回装置（２２、２３）が配置されており、二次空
    気パイプ（１０）と三次空気パイプ（１１）それぞれ
    が、螺旋状の流入ハウジング（１６、１７）と接続され
    ていて、ダストパイプ（６）の出口側の端部に安定化リ
    ング（８）が、請求項１より４までのいずれか１項記載
    の方法を実施するために配置されるよう構成された同心
    状の分流に分割された燃焼用空気を用いて石炭ダストを
    燃焼するバーナーにおいて、中心空気パイプ（３）の回
    りにリング状のスペースを形成するガスパイプ（２７）
    が配置されており、該ガスパイプ（２７）の出口端が、
    ガス出口ノズルが取り付けられたノズルプレート（２
    ８）を備えていることを特徴とするバーナー。
JP8177464A 1995-07-25 1996-06-18 石炭ダストを燃焼するさいＮＯｘの生成を低減する方法とバ−ナ− Pending JPH0942611A (ja)

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