JPH11148611A

JPH11148611A - 燃焼装置

Info

Publication number: JPH11148611A
Application number: JP31837797A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Jinbo; 正神保; Shigeki Morita; 茂樹森田; Kenji Kiyama; 研滋木山; Shigeto Nakashita; 成人中下; Kimiharu Kuramasu; 公治倉増
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1997-11-19
Filing date: 1997-11-19
Publication date: 1999-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】火炉内の輻射熱の時間的変動や燃焼装置内を
流れる冷却気体量の時間的変化を利用して、冷却器に付
着したスラグを自動的に除去する。【解決手段】火炉内に面したスラグ付着面を、熱膨張
係数の大きい第１の部材１１ａと熱膨張係数の小さい第
２の部材１１ｂとで構成し、両者の熱膨張係数の差によ
り、当該スラグ付着面に付着固化したスラグにクラツク
を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃焼装置に係り、特
に微粉炭焚ボイラの燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は一般的な燃焼装置の断面図であ
る。この燃焼装置は、ガスと油と石炭の３種類の燃料が
同軸上で燃焼させることが可能なバーナ構造になつてい
る。

【０００３】油燃料１は油供給管２によつて供給され、
スプレーノズルで霧化されて火炉内に噴射される。石炭
は図示しない粉砕機によつて所定の粒度に粉砕されて微
粉炭４となり、この微粉炭４は１次空気とともに搬送さ
れ、微粉炭供給管６内のベンチユリ５によつて加速、減
速され、１次噴口７から火炉内に噴射される。この１次
噴口７の部分には保炎板８が設けられており、この保炎
板８内で火炎が安定に保持される。

【０００４】風箱に供給され燃焼用空気の一部である２
次空気９は流量調整ダンパ１０で流量調整され、冷却器
１１（詳細は後で説明する）を通り、２次ベーン１２で
旋回力が付与されて２次噴口１３より火炉内に供給され
る。残りの燃焼用空気である３次空気１４は３次エアレ
ジスタ１５で旋回流となり、３次噴口１６より火炉内に
供給される。

【０００５】ガス燃料１７は環状になつたガスマニホー
ルド１８へ供給され、ここから多数本（例えば８本）の
ガス供給管１９に別れ、ガス供給管１９の先端部に取り
付けられているガスノズル２０からそれぞれ火炉内に噴
射される。このガスノズル２０は前後進可能になつてお
り、それの先端部は前記冷却器１１の一部を貫通して、
火炉内に臨んでいる。

【０００６】前記油供給管２には、円筒状の微粉炭−空
気分離部材２１が遊嵌されている。この微粉炭−空気分
離部材２１は図３に示すように、スプラツシユプレート
２３の内側に設けられたサポート２４を貫通した小径円
管部２２と、その小径円管部２２の軸方向先端部に設け
られて前記ベンチユリ５と対向する末広がり状のコーン
部２５と、そのコーン部２５の軸方向先端部に設けられ
た大径円管部２６と、その大径円管部２６の軸方向先端
部に設けられ先細り状のコーン部２７と、そのコーン部
２７の軸方向先端部に設けられた先端リング部２８とか
ら主に形成されている。

【０００７】搬送されてきた微粉炭４と１次空気の混合
流体は、前記ベンチユリ５とコーン部２５ならびに微粉
炭供給管６と大径円管部２６との間で流路断面積が狭く
なつているため流速が加速され、空気よりも質量の大き
い微粉炭４に慣性力が付与される。次にコーン部２７と
微粉炭供給管６との間を通過する時には流路断面積が順
次大きくなるため、空気の流速はその流路断面積に応じ
て遅くなるとともに、流れの方向範囲が拡張されるが、
微粉炭４は慣性力が付与されているからそのまま直進す
る傾向にある。そのため微粉炭４は保炎板８の方向に直
進し、空気は先端リング部２８側に流れ、保炎板８近傍
に微粉炭４の高濃度領域が形成されて確実な保炎効果が
発揮できる。

【０００８】なお、前記コーン部２７の傾斜角θは、微
粉炭４と空気の分離効果を考慮すると１５〜３０度が適
当である。

【０００９】次に冷却器１１の構成について説明する。
この冷却器１１は全体的には円筒状をしており、流量調
整ダンパ１０が配置されている入口部２９と、その入口
部２９から軸方向先端部に向けて延びた外側案内路３０
と、その外側案内路３０の先端部に設けられた環状の平
坦部からなる酸化雰囲気形成部３１と、前記外側案内路
３０の内側でかつ酸化雰囲気形成部３１から折り返して
軸方向後方に向けて延びた折返路３２と、その折返路３
２の後方から軸方向先端部に向けて延び先端部付近に２
次ベーン１２を内蔵した内側案内路３３とを有してい
る。そして前記外側案内路３０と折返路３２とを区画す
る外側仕切板３４と、折返路３２と内側案内路３３とを
区画する内側仕切板３５と、その内側仕切板３５の先端
部から酸化雰囲気形成部３１の内周部に向けて延びた末
広がり状の傾斜板３６とを備えている。前記酸化雰囲気
形成部３１の隅々まで２次空気９を流すために外側仕切
板３４の先端部は、傾斜板３６とほぼ平行に外側に向け
て広がつている。そして前記ガス供給管１９の先端部が
傾斜板３６を貫通して火炉に臨んでいる。

【００１０】前記冷却器１１の酸化雰囲気形成部３１は
火炉壁４０におけるバーナポート４１の付根部付近に配
置されており、ガスノズル２０の先端部はこの酸化雰囲
気形成部３１よりも火炉から見て外側に、前記保炎板８
はこのガスノズル２０の先端部よりもさらに外側に配置
されている。このような位置関係を保つことにより、火
炉からの輻射４２は冷却器１１によつて遮断され、ガス
ノズル２０ならびに保炎板８の保護を図つている。

【００１１】この冷却器１１は例えば、ステンレス鋼板
（ＳＵＳ３１０Ｓ）などの金属板で形成されているた
め、耐熱性を考慮すれば約１０５０℃以下、好ましくは
約１０００℃以下に保つ必要があり、さらにスラグの付
着を防止するためには約９５０℃以下に保つ必要があ
る。一方、供給される２次空気９は３００〜３１０℃程
度であるため、この２次空気９の全量を入口部２９から
導入して、外側案内路３０、折返路３２ならびに内側案
内路３３を蛇行状に流通することにより、２次空気９を
冷却媒体として冷却器１１の壁面温度を約９５０℃以
下、即ちスラグが付着しにくい温度に保つことができ
る。

【００１２】このように２次空気９を冷却器１１内に通
すことにより、２次空気９自体は火炉の熱により３４０
〜３５０℃程度までに昇温することができ、そのために
燃焼効率を高めることができる。

【００１３】また、図４に示すように、冷却器１１の先
端突出部（酸化雰囲気形成部３１部分）に外部と連通す
るスリツト５０を形成し、２次空気９の一部をスリツト
５０を通して酸化雰囲気形成部３１の火炉側表面に沿つ
て流出させることにより、酸化雰囲気形成部３１の表面
を酸化雰囲気にすることができる。

【００１４】このように先端面である酸化雰囲気形成部
３１の火炉側表面を酸化雰囲気にして、しかも２次空気
９を冷却媒体として冷却器１１の表面温度を約９５０℃
以下に保つことによりスラグの付着を防止している。も
し酸化雰囲気形成部３１の火炉側表面にスラグが付着し
てそれが堆積すると、燃焼用空気などの流れが変わつて
しまい、炉内での脱硝効率が低下したりするため、スラ
グの付着、堆積を防止しなければならない。

【００１５】上述したように、火炉内の熱の輻射４２に
よる保炎板（保炎器）８、微粉炭供給管６の熱的保護の
ために設けられた突出形状の冷却器１１（の先端突出
部）にスラグが付着するのを防止するために、従来は、
２次空気９を、冷却媒体として冷却器１１内の外側案内
路３０、折返路３２、内側案内路３３内に蛇行流通さ
せ、冷却器１１の壁面温度をスラグが付着しにくい温度
に保つてきた。

【００１６】また、同時にスリツト５０からの２次空気
９の吹き抜けで冷却器１１の先端面（酸化雰囲気形成部
３１）を低温に保ち、スラグの付着を抑制していた。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２次空
気による冷却だけでは、スラグの付着を完全には防止す
ることができず、長期間燃焼装置を運転していると冷却
器の先端にスラグが付着して固化するおそれがあつた。
そして万一スラツギングが発生して燃焼装置としての所
定の性能を発揮できなくなつた場合は、一旦燃料の供給
を停止して火炉の運転を中止し、冷却して火炉内に作業
員が入つてスラグの除去を行うか、または該燃焼装置を
火炉から取り外してスラグの除去を行うなど、メンテナ
ンスの面で問題があり、また発電効率が悪かつた。ま
た、スラグによつてスリツトが塞がれてしまうと、所期
のスラグ付着抑制の効果が得られないという問題もあつ
た。

【００１８】本発明の目的は、火炉内の輻射熱の時間的
変動や燃焼装置内を流れる冷却気体量の時間的変化を利
用して、冷却器に付着したスラグを自動的に除去するこ
とにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、火炉内に面
したスラグ付着面を、熱膨張係数の大きい第１の部材と
熱膨張係数の小さい第２の部材とで構成し、両者の熱膨
張係数の差により、当該スラグ付着面に付着固化したス
ラグにクラツクを発生させることにより達成される。

【００２０】

【発明の実施の形態】炉内に露出した冷却器の炉内に面
した部分を構成する熱膨張係数の大きい第１の部材は、
火炉内の輻射熱の時間的変動や、冷却する気体（２次空
気）量や温度の時間的変化によつて同じく炉内に面した
部分を構成する、熱膨張係数の小さい第２の部材に対し
て相対的に膨張したり収縮したりする。

【００２１】一方、冷却器に万一付着したスラグは、付
着が進行している部分、即ち輻射熱により高温になつて
いる部分は濡れているが、冷却器に接した部分はスラグ
が固化し弾性を失つているので、第１の部材の膨張、収
縮により、付着スラグと第１の部材との間に剪断力を生
じて付着スラグはクラツクを生じ、スラグの自重や、周
囲を流れる燃焼用酸素含有気体の力により自動的にスラ
グは冷却器から除去される。そのため、スラグ付着によ
る燃焼装置の性能低下は防止され、また付着スラグ除去
のための火炉運転停止や、燃焼装置の取り外しなどが不
要になる。

【００２２】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。なお、従来例と同一個所には同一符号を付して
重複する説明は省略する。図１は第１の実施例に係る燃
焼装置の冷却器の要部拡大断面図、図２は第２の実施例
に係る同様図であり、いずれも図３のＡ部の拡大図であ
る図４に対応している。

【００２３】まず図１に示す第１の実施例を説明する
と、冷却器１１の先端のスラグ付着面は、スリツト５０
を挟んで熱膨張係数の大きい第１の部材１１ａと、熱膨
張係数の小さい第２の部材１１ｂとから構成されてい
る。ここで、第１の部材１１ａの材料としては、高マン
ガン鋼、マンガン−銅−ニツケル系合金、マンガン−ニ
ツケル−クロム系合金等が挙げられ、これらは線膨張係
数が例えば、２０×１０^-6／℃程度のものである。ま
た、第２の部材１１ｂは例えば、ＳＵＳ３０１系で構成
され、線膨張係数は１７〜１８×１０^{- 6}／℃程度であ
る。

【００２４】このようにスラグ付着面を構成すると、輻
射熱により、第１の部材１１ａが第２の部材１１ｂに対
して相対的に変形するため、この部分に付着、固化した
スラグがあつたとしても、このスラグにクラツクが発生
して落下除去される。

【００２５】次に図２に示す実施例においては、スリツ
ト５０の内側のスラグ付着面を、第１の部材１１ａと第
２の部材１１ｂを貼り合わせて構成している。このよう
にするとバイメタルの原理でやはりこの部分が湾曲する
ため、スラグにクラツクを発生させて除去することが可
能となる。なお、この場合、第１の部材１１ａと第２の
部材１１ｂとを逆にしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、炉内に露出した冷却器
のスラグ付着面の第１の部材が、火炉内の輻射熱の時間
的変動や、冷却器内部を流れる冷却気体の流量や温度の
時間的変化に対応して、第２の部材に対して相対的に適
度に変形するので、強制的、人為的操作なしに自動的に
スラグ付着面に付着したスラグを除去する効果がある。
また、付着スラグの成長を阻害できるので、定検時間の
短縮も可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る燃焼装置の冷却器
の要部拡大断面図である。

【図２】本発明の第２の実施例に係る燃焼装置の冷却器
の要部拡大断面図である。

【図３】一般的な燃焼装置の断面図である。

【図４】図３のＡ部の拡大図である。

【符号の説明】

６微粉炭供給管８保炎板９２次空気１１冷却器１１ａ第１の部材１１ｂ第２の部材２０ガスノズル３０外側案内路３１酸化雰囲気形成部３２折返路３３内側案内路４０火炉壁４１バーナポート４２輻射（熱）５０スリツト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中下成人広島県呉市宝町６番９号バブコツク日立株式会社呉工場内 (72)発明者倉増公治広島県呉市宝町６番９号バブコツク日立株式会社呉工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】火炉内に面したスラグ付着面を、熱膨張
係数の大きい第１の部材と熱膨張係数の小さい第２の部
材とで構成し、両者の熱膨張係数の差により、当該スラ
グ付着面に付着固化したスラグにクラツクを発生させる
ことを特徴とする燃焼装置。