JPH10253052A - バーナによる火炉壁面熱負荷制御方法 - Google Patents
バーナによる火炉壁面熱負荷制御方法Info
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- JPH10253052A JPH10253052A JP6077497A JP6077497A JPH10253052A JP H10253052 A JPH10253052 A JP H10253052A JP 6077497 A JP6077497 A JP 6077497A JP 6077497 A JP6077497 A JP 6077497A JP H10253052 A JPH10253052 A JP H10253052A
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- Japan
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- burner
- fuel
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料の投入量の変化や空気比の変化に係わら
ず火炉壁面熱負荷をほぼ一定に保つようにしたバーナに
よる火炉壁面熱負荷制御方法を提供する。 【解決手段】 バーナの中心にある中心酸素ノズル１か
ら酸素、その外側にある燃料噴霧ノズル２から燃料、更
にその外側の外周酸素ノズル３から酸素を供給する。そ
して燃料の投入量や燃料と酸素の混合比等のバーナ運用
条件にあわせて中心酸素ノズル１と外周酸素ノズル３か
ら供給する酸化剤の流量を個別に変化させ火炉熱負荷を
ほぼ一定に保つ。
ず火炉壁面熱負荷をほぼ一定に保つようにしたバーナに
よる火炉壁面熱負荷制御方法を提供する。 【解決手段】 バーナの中心にある中心酸素ノズル１か
ら酸素、その外側にある燃料噴霧ノズル２から燃料、更
にその外側の外周酸素ノズル３から酸素を供給する。そ
して燃料の投入量や燃料と酸素の混合比等のバーナ運用
条件にあわせて中心酸素ノズル１と外周酸素ノズル３か
ら供給する酸化剤の流量を個別に変化させ火炉熱負荷を
ほぼ一定に保つ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料の酸化反応を
主体とするボイラ火炉や、燃料の部分酸化反応を主体と
するガス化炉などの炉、特に円筒型の炉に適用して好適
なバーナによる火炉壁面熱負荷制御方法に係る。
主体とするボイラ火炉や、燃料の部分酸化反応を主体と
するガス化炉などの炉、特に円筒型の炉に適用して好適
なバーナによる火炉壁面熱負荷制御方法に係る。
【０００２】
【従来の技術】ボイラ火炉やガス化炉において、バーナ
近傍における温度分布や火炉壁面の熱負荷をほぼ一定の
最適値に保つために従来はディフューザコーンや保炎器
を使った炉内ガスの再循環が行われていた。また、火炉
全体にわたるガス温度の均一化のため燃焼ガスを配置に
よって炉内に戻す手法が取られていた。
近傍における温度分布や火炉壁面の熱負荷をほぼ一定の
最適値に保つために従来はディフューザコーンや保炎器
を使った炉内ガスの再循環が行われていた。また、火炉
全体にわたるガス温度の均一化のため燃焼ガスを配置に
よって炉内に戻す手法が取られていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記したように従来行
われていたバーナ近傍の流れを再循環させてバーナ近傍
における温度分布や壁面熱負荷を制御する手法の場合に
は、バーナにおける燃焼量（燃料及び酸化剤流量）を変
化させると、再循環流れのパターンが変化するため、近
年、不可欠な運用となっている燃焼量の大幅な変化率
（ターンダウン比）への対応が困難であった。
われていたバーナ近傍の流れを再循環させてバーナ近傍
における温度分布や壁面熱負荷を制御する手法の場合に
は、バーナにおける燃焼量（燃料及び酸化剤流量）を変
化させると、再循環流れのパターンが変化するため、近
年、不可欠な運用となっている燃焼量の大幅な変化率
（ターンダウン比）への対応が困難であった。
【０００４】また、燃焼ガスを炉の出口から配管によっ
て再び炉内へ戻す従来の手法では、燃焼ガスの再循環の
ための配管やポンプの設置が必要であり、特に、部分酸
化を目的とするガス化炉等の場合には、燃焼ガス中に高
濃度の固体粒子を含むことから、ポンプによる循環は困
難となる。
て再び炉内へ戻す従来の手法では、燃焼ガスの再循環の
ための配管やポンプの設置が必要であり、特に、部分酸
化を目的とするガス化炉等の場合には、燃焼ガス中に高
濃度の固体粒子を含むことから、ポンプによる循環は困
難となる。
【０００５】また、近年需要が伸びつつある重質油を燃
料とする炉の場合には、重質油中に高濃度で含まれる硫
黄や重金属、アルカリ金属等の腐食成分のため、循環の
為の配管やポンプの設置は非常に困難である。以上の理
由によって、広い燃焼量へ適用でき、また、配管やポン
プの設置が不要で、炉内温度及び壁面熱負荷制御が可能
な手法が望まれていた。
料とする炉の場合には、重質油中に高濃度で含まれる硫
黄や重金属、アルカリ金属等の腐食成分のため、循環の
為の配管やポンプの設置は非常に困難である。以上の理
由によって、広い燃焼量へ適用でき、また、配管やポン
プの設置が不要で、炉内温度及び壁面熱負荷制御が可能
な手法が望まれていた。
【０００６】本発明は、燃料の投入量の変化や空気比の
変化に係わらず火炉壁面熱負荷をほぼ一定に保てるよう
にしたバーナによる火炉壁面熱負荷制御方法を提供する
ことを課題としている。
変化に係わらず火炉壁面熱負荷をほぼ一定に保てるよう
にしたバーナによる火炉壁面熱負荷制御方法を提供する
ことを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記した課題
を解決する為に、バーナの中心に酸化剤を、その外周に
燃料を、さらにその外周に酸化剤を供給し、燃料の投入
量、あるいは燃料と酸化剤の混合比等のバーナの運用条
件にあわせて、中心の酸化剤、外周の酸化剤の流量を個
別に変化させて、火炎温度分布や火炉壁面への熱負荷
（熱流束）の最適化を行うようにしたバーナによる火炉
壁面熱負荷制御方法を提供する。
を解決する為に、バーナの中心に酸化剤を、その外周に
燃料を、さらにその外周に酸化剤を供給し、燃料の投入
量、あるいは燃料と酸化剤の混合比等のバーナの運用条
件にあわせて、中心の酸化剤、外周の酸化剤の流量を個
別に変化させて、火炎温度分布や火炉壁面への熱負荷
（熱流束）の最適化を行うようにしたバーナによる火炉
壁面熱負荷制御方法を提供する。
【０００８】本発明のバーナによる火炉壁面熱負荷の制
御方法においては、燃料流量が定格値（１００％負荷）
の場合には、バーナの中心から供給する酸化剤と、外周
から供給する酸化剤の流量比を例えば９０／１０〜６０
／４０の範囲としてバーナ中心からの酸化剤流量を多く
配分することにより、外周部における燃料濃度を相対的
に高く決定する。その結果、高温部はバーナ中心軸付近
にできることとなり、燃料噴流による輻射がブロックさ
れ、炉壁への熱負荷が抑制される。
御方法においては、燃料流量が定格値（１００％負荷）
の場合には、バーナの中心から供給する酸化剤と、外周
から供給する酸化剤の流量比を例えば９０／１０〜６０
／４０の範囲としてバーナ中心からの酸化剤流量を多く
配分することにより、外周部における燃料濃度を相対的
に高く決定する。その結果、高温部はバーナ中心軸付近
にできることとなり、燃料噴流による輻射がブロックさ
れ、炉壁への熱負荷が抑制される。
【０００９】また、燃料流量を例えば８０〜３０％まで
低下させた場合（ターンダウン時）には、中心／外周の
酸化剤流量比を例えば７０／３０〜１０／９０の範囲と
し、外周の酸化剤流量を増加させることにより、燃料流
量の低下に伴う炉壁熱負荷の大幅な低下を抑制できる。
即ち、燃焼量の変化や全体の空気比の変化に応じて、バ
ーナの中心／外周の酸化剤流量配分を適切な値とするこ
とで、炉壁に到達する熱流束（炉壁熱負荷）をほぼ一定
に保つことができ、その結果、炉壁の熱歪みの防止及び
耐久性が図れる。
低下させた場合（ターンダウン時）には、中心／外周の
酸化剤流量比を例えば７０／３０〜１０／９０の範囲と
し、外周の酸化剤流量を増加させることにより、燃料流
量の低下に伴う炉壁熱負荷の大幅な低下を抑制できる。
即ち、燃焼量の変化や全体の空気比の変化に応じて、バ
ーナの中心／外周の酸化剤流量配分を適切な値とするこ
とで、炉壁に到達する熱流束（炉壁熱負荷）をほぼ一定
に保つことができ、その結果、炉壁の熱歪みの防止及び
耐久性が図れる。
【００１０】また、前記したように燃料流量を低下させ
た場合に外周の酸化剤流量を増加させると、酸化剤噴流
速度の増加に伴うガス再循環ループがバーナ近傍に形成
され、着火点の安定化、及びバーナ近傍のガス温度均一
化が図れる。
た場合に外周の酸化剤流量を増加させると、酸化剤噴流
速度の増加に伴うガス再循環ループがバーナ近傍に形成
され、着火点の安定化、及びバーナ近傍のガス温度均一
化が図れる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図３を用い、本発明
によるバーナによる火炉壁面熱負荷制御方法の実施の一
形態について具体的に説明する。図は、その実施の一形
態において、液体燃料を部分酸化させる円筒状の部分酸
化炉（ガス化炉）の塔頂部に設置するバーナを示してい
る。なお、ここでは酸化剤として酸素を用いる。このバ
ーナでは中心に中心酸素ノズル１が、その外周に燃料噴
霧ノズル２が、さらにその外周に外周酸素ノズル３が配
置されている。
によるバーナによる火炉壁面熱負荷制御方法の実施の一
形態について具体的に説明する。図は、その実施の一形
態において、液体燃料を部分酸化させる円筒状の部分酸
化炉（ガス化炉）の塔頂部に設置するバーナを示してい
る。なお、ここでは酸化剤として酸素を用いる。このバ
ーナでは中心に中心酸素ノズル１が、その外周に燃料噴
霧ノズル２が、さらにその外周に外周酸素ノズル３が配
置されている。
【００１２】なお、燃料噴霧ノズル２は燃料の加圧によ
って噴出させる噴霧式バーナの場合と、蒸気または酸化
剤の一部を噴霧媒体とする２流体噴霧式バーナの場合が
ある。また、燃料噴霧ノズル２と外周酸素ノズル３は、
図２のように複数個の孔を有する構造でも図３のように
スリット型のいづれでもよい。
って噴出させる噴霧式バーナの場合と、蒸気または酸化
剤の一部を噴霧媒体とする２流体噴霧式バーナの場合が
ある。また、燃料噴霧ノズル２と外周酸素ノズル３は、
図２のように複数個の孔を有する構造でも図３のように
スリット型のいづれでもよい。
【００１３】それぞれのノズル１，２及び３への流量
は、各配管に個別に設けた流量制御機構４，５及び６に
よって、運用に応じて変化させる。中心酸素ノズル１は
炉の中心軸と平行に、燃料噴霧ノズル２及び外周酸素ノ
ズル３は、炉の中心軸と０°（平行）〜４５°の角度を
成して設置される。また、全体の酸素量を１００とする
と、中心酸素ノズル１と外周酸素ノズル３の流量比は、
９０／１０〜１０／９０の範囲で変化させる。
は、各配管に個別に設けた流量制御機構４，５及び６に
よって、運用に応じて変化させる。中心酸素ノズル１は
炉の中心軸と平行に、燃料噴霧ノズル２及び外周酸素ノ
ズル３は、炉の中心軸と０°（平行）〜４５°の角度を
成して設置される。また、全体の酸素量を１００とする
と、中心酸素ノズル１と外周酸素ノズル３の流量比は、
９０／１０〜１０／９０の範囲で変化させる。
【００１４】図１に示す円筒塔頂バーナ方式の部分酸化
（ガス化）炉では、炉壁構造として炉の内壁７は耐火材
又は耐火レンガが用いられている。その外周部８は、断
熱材又は水管となっている。９は外壁メタルである。
（ガス化）炉では、炉壁構造として炉の内壁７は耐火材
又は耐火レンガが用いられている。その外周部８は、断
熱材又は水管となっている。９は外壁メタルである。
【００１５】このような構造の場合、燃料流量や燃料と
酸素の比率を変化させた時の耐火材又は耐火レンガへの
熱負荷（熱流束）を一定として、熱延びによる破損を防
止する必要がある。また、燃料流量や酸素流量を減少さ
せた場合、一般に着火点はバーナ近傍に接近し、バーナ
への熱流束が増加することによるメタル焼損が懸念され
る。
酸素の比率を変化させた時の耐火材又は耐火レンガへの
熱負荷（熱流束）を一定として、熱延びによる破損を防
止する必要がある。また、燃料流量や酸素流量を減少さ
せた場合、一般に着火点はバーナ近傍に接近し、バーナ
への熱流束が増加することによるメタル焼損が懸念され
る。
【００１６】図１のバーナでは、１００％負荷（燃焼量
１００％）時には、中心酸素ノズル１と外周酸素ノズル
３の流量比を９０／１０〜６０／４０の範囲とし、炉の
中心軸付近を高温とする。また、外周酸素ノズル３から
の酸素流量は中心酸素ノズル１より小さいので、炉壁へ
の輻射熱流束は燃料噴霧ノズル２の燃料噴流によりブロ
ックされ、炉壁の熱負荷が抑制される。
１００％）時には、中心酸素ノズル１と外周酸素ノズル
３の流量比を９０／１０〜６０／４０の範囲とし、炉の
中心軸付近を高温とする。また、外周酸素ノズル３から
の酸素流量は中心酸素ノズル１より小さいので、炉壁へ
の輻射熱流束は燃料噴霧ノズル２の燃料噴流によりブロ
ックされ、炉壁の熱負荷が抑制される。
【００１７】また、８０〜３０％負荷へ燃焼量を低下さ
せる運転時には、中心酸素ノズル１と外周酸素ノズル３
の流量比を７０／３０〜１０／９０の範囲とし、外周酸
素ノズル３と燃料噴霧ノズル２の混合部をより高温と
し、燃焼量が低下したことによる炉壁への熱負荷の低下
を抑制する。同時に、燃料噴霧ノズル２からの流量及び
流速が増加する為に、炉の上部では炉内ガスの循環１０
がより活発となり、火炉壁への熱負荷は均一化されると
同時に、着火点は流速の増加に伴い、バーナに接近し過
ぎることなく、最適位置に安定化される。
せる運転時には、中心酸素ノズル１と外周酸素ノズル３
の流量比を７０／３０〜１０／９０の範囲とし、外周酸
素ノズル３と燃料噴霧ノズル２の混合部をより高温と
し、燃焼量が低下したことによる炉壁への熱負荷の低下
を抑制する。同時に、燃料噴霧ノズル２からの流量及び
流速が増加する為に、炉の上部では炉内ガスの循環１０
がより活発となり、火炉壁への熱負荷は均一化されると
同時に、着火点は流速の増加に伴い、バーナに接近し過
ぎることなく、最適位置に安定化される。
【００１８】こうして、図示した部分酸化炉（ガス化
炉）によって、バーナの中心と外周から供給する酸化剤
の流量を個別に変化させて炉壁に到達する熱流束をほぼ
一定に保持する。
炉）によって、バーナの中心と外周から供給する酸化剤
の流量を個別に変化させて炉壁に到達する熱流束をほぼ
一定に保持する。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による火炉
壁面熱負荷の制御方法では、バーナの中心に酸化剤、そ
の外周に燃料、さらにその外周に酸化剤を供給し、燃料
の投入量、あるいは燃料と酸化剤の混合比等のバーナ運
用条件にあわせて中心から供給する酸化剤と外周から供
給する酸化剤の流量を個別に変化させる。
壁面熱負荷の制御方法では、バーナの中心に酸化剤、そ
の外周に燃料、さらにその外周に酸化剤を供給し、燃料
の投入量、あるいは燃料と酸化剤の混合比等のバーナ運
用条件にあわせて中心から供給する酸化剤と外周から供
給する酸化剤の流量を個別に変化させる。
【００２０】本発明のこの制御方法によると、火炉壁面
熱負荷をほぼ一定に保つと共に、バーナ近傍のガス温度
均一化が達成される。
熱負荷をほぼ一定に保つと共に、バーナ近傍のガス温度
均一化が達成される。
【図１】本発明の実施の一形態による火炉壁面熱負荷制
御方法を適用する円筒状の部分酸化炉の塔頂部における
バーナ配置を示す縦断面図。
御方法を適用する円筒状の部分酸化炉の塔頂部における
バーナ配置を示す縦断面図。
【図２】図１のII−II矢視平面図。
【図３】バーナ配置の他の例を示す図２と同様の平面
図。
図。
１ 中心酸素ノズル ２ 燃料噴霧ノズル ３ 外周酸素ノズル ４ 中心酸素ノズル１の流量制御機構 ５ 燃料噴霧ノズル２の流量制御機構 ６ 外周酸素ノズル３の流量制御機構 ７ 炉の内壁 ８ 炉の外周部 ９ 外壁メタル １０ 循環
Claims (1)
- 【請求項１】 バーナの中心に酸化剤、その外周に燃
料、さらにその外周に酸化剤を供給し、燃料の投入量、
あるいは燃料と酸化剤の混合比等のバーナ運用条件にあ
わせて中心から供給する酸化剤と外周から供給する酸化
剤の流量を個別に変化させ火炉壁面熱負荷をほぼ一定に
保つことを特徴とするバーナによる火炉壁面熱負荷制御
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6077497A JPH10253052A (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | バーナによる火炉壁面熱負荷制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6077497A JPH10253052A (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | バーナによる火炉壁面熱負荷制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10253052A true JPH10253052A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=13151981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6077497A Pending JPH10253052A (ja) | 1997-03-14 | 1997-03-14 | バーナによる火炉壁面熱負荷制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10253052A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100491004B1 (ko) * | 2000-12-22 | 2005-05-24 | 주식회사 포스코 | 전기로의 버너 유량제어방법 |
| JP2013245880A (ja) * | 2012-05-25 | 2013-12-09 | Daido Ecomet Co Ltd | 粉粒体溶融バーナーおよび粉粒体溶融装置 |
-
1997
- 1997-03-14 JP JP6077497A patent/JPH10253052A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100491004B1 (ko) * | 2000-12-22 | 2005-05-24 | 주식회사 포스코 | 전기로의 버너 유량제어방법 |
| JP2013245880A (ja) * | 2012-05-25 | 2013-12-09 | Daido Ecomet Co Ltd | 粉粒体溶融バーナーおよび粉粒体溶融装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040316 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040513 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040907 |