JPS59145406A - 微粉炭を主燃料とするマルチバーナ燃焼炉 - Google Patents

微粉炭を主燃料とするマルチバーナ燃焼炉

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JPS59145406A
JPS59145406A JP58017384A JP1738483A JPS59145406A JP S59145406 A JPS59145406 A JP S59145406A JP 58017384 A JP58017384 A JP 58017384A JP 1738483 A JP1738483 A JP 1738483A JP S59145406 A JPS59145406 A JP S59145406A
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burner
coal
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burners
mill
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Shigeki Morita
茂樹 森田
Tadahisa Masai
政井 忠久
Fumio Koda
幸田 文夫
Manabu Orimoto
折本 学
Toshio Uemura
俊雄 植村
Hitoshi Migaki
三垣 仁志
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は微粉炭を主燃料とする燃焼炉で、予備石炭粉
砕機の数を少くしかつその場合において石炭粉砕機のう
ちの一台が緊急停止した場合において7も安全にかつ所
望の燃焼性能を維持する燃焼炉の構造に関する。
石炭を主燃料とする微粉砕された石炭を空気等による気
流輸送により、火炉内に投入し連続的に直接燃焼するこ
とが最も一般的な方式となっている。
本方式は、それ自体は既に完成度の高い技術であって、
石炭粉砕機の緊急停止時に対する安全確保技術も幾つか
確立されている。その最も単純かつ安全な手段の1っは
、複数の予備粉砕機を補設しておくことであり、実際、
火力発電用の大容量燃焼設備においては、数台の負荷粉
砕機に通常1台の予備粉砕機が設置されでいる場合が多
い。
しかしながら、昨今の環境公害規制の強化に伴ない、排
ガス中の公害物質、特に窒素酸化物を低減するために、
従来は考えられなかった様な燃焼方法が要求されるに至
り、石炭粉砕機(以下ミルと称す)を含む燃料供給系統
もそれに追従できるための改造や変更が必要となりつつ
ある。
この最も手近な例は、燃焼によって発生する窒素酸化物
(以下NOxと総称する)の低減に要求される燃焼改善
手段の変遷である。
NOxは、燃焼時に空気中の窒素分子及び燃料中の窒素
化合物から発生する。これらは、燃料が順次酸化されて
行く過程及び高湿の過剰酸臭雰囲気下で発生するため、
従来の燃焼方式の如く各バーナの空気比(燃料の理論空
気量に対する実際の空気量の比)を1以上にすると、多
量のNOxが発生しやすい。このため種々のNOx低減
手段が考えられて来ている。これらは大別すると、バー
ナ単体による手段と、火炉全体による手段が挙げられる
火炉全体による手段のうち効果的なものは次の様な手段
である。
すなわち、燃料の最終投入段で一旦燃料過剰状態を強化
し、強還元雰囲気を形成させる手段等H,Oのラジカル
) H,Oのラジカル+Noう・NHなどの含窒素ラジカル ・N H−1−N O−一−〉Na 上記の反応を炉内でする具体的一実施例は、第1図に示
すようなものである。バーナ31,3241、42.5
1.52は負荷の大部分を負担する夫(3) 々複数のバーナよりなり、また各段ごとに通常並列に位
置する主バーナ段であり、これらの上部の最上段に設置
した最上段燃料供給系統バーナ61,62(通常脱硝バ
ーナと称す)によって一旦強還元ゾーン(図中■ゾーン
)が形成され、NOxの分解が進行する。
この様な手段の場合、従来の予備石炭粉砕機を上記バー
ナ群に共通させて設けるという考え方は成立し難い。
つまり、主バーナ群とは機能の異なるNOx除去用ラジ
カルを発生させる脱硝用のバーナ61゜62が必要であ
り、常時低NOx化性能を維持するためには、主バーナ
用予備粉砕機123と該最上部の脱硝バーナ61,62
用予備粉砕機5との2台の予備石炭粉砕機が必要となり
、設備コストの増大となる。
この発明はこのような2種の石炭粉砕機を特別に設置す
ることなく石炭粉砕機の容量を統一したものにし所望の
NOx低減性能を維持しながら、石炭粉砕機の緊急停止
に即応できる系統及(4) び燃焼手段を備えた燃焼炉の構造を提案することを目的
とする。
要するにこの発明は、主バーナ段と脱硝バーナ段の複数
段よりなる炉において、主バーナ段と脱硝バーナ段が共
通の石炭粉砕機より微粉炭を供給するようにし、または
一つの脱硝バーナ段と他の脱硝バーナ段とに共通の石炭
粉砕機より微粉炭を供給するようにし、かつ複数の石炭
粉砕機単位をもって一組の石炭供給系とし、−の石炭粉
砕機が故障したときその石炭粉砕機より供給を受けてい
たバーナ群に他の石炭粉砕機から微粉炭を供給し脱硝性
能及び負荷に対応する微粉炭配分を可能とする各バーナ
への負荷の配分のできる管系統を設けたことを特徴とす
る。
微粉炭を燃焼するバーナにおいては油やガス用のバーナ
とその燃料搬送の形態は異るものである。微粉炭燃焼に
おいてはその燃焼すべき微粉炭の理論空気量の少くとも
約30%量の搬送用ガスが必要である。また前記脱硝バ
ーナにおいては還元用ラジカル生成のため空気比は約0
.2〜0.8など低いものとする必要がある。しかし最
低量の微粉炭搬送用としてのガス量は確保せねばならぬ
ので、0□含有量の少ない燃焼炉の排ガスを再循環させ
て脱硝バーナに供給することとなる。従って前記の如く
、主バーナ、脱硝バーナ、石炭粉砕機(ミル)と各バー
ナへの負荷配分につき特に検討を必要とし、かつどのミ
ルには再循環ガスを供給するかを検討し、しかも安定し
た燃焼をさせNOx除去の効果を上げる必要がある。加
えて本願発明においては予備石炭粉砕機の数を減らす管
系統を提案するものである。
以下図面により本発明の実施例につき説明する。第2A
図は本発明の一実施例でバーナは前後壁に夫々配置した
とする管系読図を示し、第2B図には各バーナへの負荷
配分%を示す。第2B図で図面の炉内側に記入しである
数字で括弧されていないものは各ミルが稼動していると
きの負荷配分の%を示す。括弧内の数字はミル4a又は
4bが故障で停止したときの負荷配分%を示す。なお図
中の8Mミルは主ミル用の予備ミルである。管系統の図
示は省略しであるがla、lb、2a、2bの何れかの
ミル故障時にはこの8Mミルに切換できるように管路が
形成されている。符号APは主バーナ用燃焼空気を供給
する送風機、RGFは再循環ガスを昇圧し脱硝バーナに
供給する再循環ガス用の送風機、RAFは脱硝バーナ用
の不足0□供給用の燃焼用空気の供給をする送風機、符
号123は燃焼用空気の分配器、符号81.82.83
は微粉炭分配器である。
第2A図において、主バーナ段はバーナ31゜32、バ
ーナ41.42 、バーナ51,52の3段が設けられ
ており、(バーナ31は並列する複数個よりなるバーす
の段を代表して表示するものとする。他のバーナ符号に
ついても同様とする。)脱硝バーナ段はバーナ61,6
2であり、符号71゜72はアフタエアポートである。
生バーナ41と脱硝バーナ61は−の石炭粉砕機(ミル
)4aより微粉炭の供給を受け、主バーナ42.と脱硝
バーナ62はミル4bから微粉(7) 炭の供給を受ける。このミル4a、4bが第2A図では
一組の石炭供給系を構成することとなる。ミルの石炭粉
砕能力はこの燃焼炉(ボイラ等)10Aの最大負荷時の
微粉炭消費量を100(イ)としたとき夫々20%の能
力(以下ミル容量と称す)のものにし図示(第2A図)
では常用6台、予備1台のミルが設けられている。この
ことは本発明の実施により従来の第1図において脱硝バ
ーナ用ミル(符号5)を含み10台のミルが使用されて
いたものを7台に低減できたことを示す。各ミルの能力
を同一の20%能力に統一したのは同一型式、同一能力
にすることはミル製造価格の低減ができることによる。
この燃焼炉10Aの通常運転ではバーナ31,32゜5
1.52は16.5%(前記のごとくこの燃焼炉の最大
負荷時の微粉炭消費量に対する%で以下単に%で示す)
、で運転され、脱硝バーナ61,62は8.5%、主バ
ーナ41,42は8.5%にする。
従ってミル4a、4bは夫々17%を負担して運転され
ることとなる。脱硝バーナを−バーナ8.5(8) %とするのはこれで充分脱硝の効果を収め得るとするこ
とによる。(以上の分配は第2B図に括弧なしの数値で
示した) 次に仮にミル4bが故障した場合の各バーナの負担量を
第2B図に括弧内数値で示す。主バーナ31,32,5
1,52は各20%にする。また管路105&のシャッ
トオフ弁241.管路105bのシャットオフ弁242
を閉とし、主バーナ41.42を消火する。またミル4
bに接続する管路104のシャットオフ弁262は閉と
する。ミル4aは20%の全負荷とし、このミルより送
出される微粉炭は脱硝バーナ61,62に10%づつに
配分し供給される。これにより主バーナ31.32.5
1゜52各20%で合計80%、脱硝バーナ各10%で
合計20%で総合計で100%が確保され、かつ脱硝も
円滑にされる。しかし脱硝バーナ61については主バー
ナ負荷に対応してその%より10%低くするように絞っ
てもよい。なお主バーナ41゜42の管路105a、 
105 bには燃焼用空気を供給する管路341,34
2が夫々接続され、供給量はダンパ341D、342D
で制御され通常主バーナとして充分なOJ量を受けて機
能するようにしである。主バーナ31.32.51.5
2への燃焼用空気供給は管路331.332.351.
352で示しであるがミルla、lb、2a、2bに直
接一部の量を分岐して供給し、(点線で示す)微粉炭搬
送用i       と必要燃焼用空気量を確保させて
よい。またミル4aが停止しても前記と同様にミル4b
により運転することができる。
この発明の第2実施例を第3A図、第3B図に示す。第
3A図においては−の脱硝バーナ段(符号61で表示す
る)と他の脱硝バーナ段(符号51で表示する)が共通
のミル4aから微粉炭の供給を受け、この複数単位(4
a、4b)で−組の石炭供給系を構成する。この場合の
微粉炭量(負荷)配分は第3B図に括弧なしで示す。
この第3A図の場合においてミル4bが故障したときは
シャットオフ弁261,262を閉とし脱硝バーナ61
,62を消火する。
ついでミル4aから送出する微粉炭を管路405aに接
続する分配器84によりさらに分岐する管路452(シ
ャットオフ弁452D付き)により管路452に接続す
る管路405bを経由して微粉炭全脱硝バーナ52に供
給しこれにより引き続き炉内に脱硝用のラジカルを形成
させることができる。即ち20%微粉炭製造能力をもつ
ミル4aにより各10%を脱硝バーナ51,52に供給
し脱硝燃焼をさせ、主バーナ4段で80%、脱硝バーナ
51゜52により20%、合計100%微粉炭燃焼を継
続してすることができる。
脱硝バーナ段を51.61と2段にしたことは脱硝バー
ナの燃焼について燃焼ガス通路を二段とすることにより
長いものとし脱硝のより効果的な制御を可能にしようと
いうものである。管路351,352よりの供給空気量
は制御はダンパ351D、352Dにより行なうことが
できる。ミル4aが停止した場合にはミル4bにより同
様の運転ができる。
第4A図は第3の実施例で第2A図、第3A図の複合し
たような配置であり微粉炭分配器を(11) 83、84と2個設けた場合である。第4B図に示すご
とくミル4bが停止してもミル4aにより脱硝バーナ5
1.52.61.62の何れも消火することなく%を減
少させることができる。この場合においてもミル4aが
停止しても同様にしてミル4bにより運転継続ができる
第5図は本発明の第4の実施例で第2A図の場合に対応
するもので、ミル2a、2bより微粉炭の供給を受ける
バーナを主バーナ41と、脱硝バーナ41P、主バーナ
42と脱硝バーナ42Pとし、脱硝バーナ41Pと42
Pと一段増加した場合である。第5図の実施例ではミル
台数には変化なく一方において負荷配分を容易に各種の
形態にし、脱硝制御ができる。
第6図は本発明の第5の実施例を示すもので第2A図の
場合の脱硝バーナ61.62をアーチ型の火炉に設け、
これら脱硝バーナに斜め下向きの火炎を形成させた場合
でラジカルを含む長炎により脱硝の効果を挙げようとす
るものである。
(12) 第7図はシャットオフ弁241.261を含む分配器8
1の構造を示す模式の図面である。分配器81の本体は
仕切壁181で仕切られ、それぞれの室81a、81b
にはシャットオフ弁241,261を夫々もつ管路が(
例えば第2A図の管路105a。
104 a)が夫々接続される。
またこれらの各バーナに対する負荷配分はボイラ出口の
NOx含有率を計測器(図示せず)でし、 計測中−−〇微粉炭搬送用気体量の制御、再循環ガス量
の制御、ミル負荷の制御、バーナの稼動の制御は前記N
Ox値、排ガス温度、負荷信号等の信号を受ける制御箱
(図示せず)からの指令信号により制御されるようにす
ることができる。
以上に説明したごとくこの発明を実施することにより従
来1台の燃焼炉に対し予備ミル2台を含む合計10台を
必要としていたものが7台で済ませることができ、しか
も脱硝機能を充分に果しながら最大負荷を満足すること
ができ、バーナ制御を容易にすることができるという効
果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の燃焼装置におけるミルとバーナの配置関
係を示す図面、第2A図は本発明の第1実施例でミル、
バーナ、管系統を示す図面、第2B図は第2A図におけ
る負荷配分%を示す図面、第3A図は本発明の第2実施
例のミル、バーナ、管系統の関係を示す図面、第3B図
は第3A図における負荷配分%を示す図面、第4A図は
本発明の第3実施例でミル、バーナ、管系統の関係を示
す図面、第4B図は第4A図における負荷配分%を示す
図面、第5図は本願発明の第4実施例でミル、バーナ、
管系統の関係を示す図面、第6図は第2A図の配置で脱
硝バーナが斜め下向き火炎を形成している本発明の第5
実施例を示す図面、第7図は分配器の構造を模式に示す
図面である。 10、 IOA、 IOB、 100. IOD、 I
OE・・・・・・燃焼炉31、32.41.42.51
.52.61.62・・・・・・・・・ ノ(−す 81、82.83.84・・・・・・分配器(15) la、 lb、 2a、 2b、 4a、 4b −・
・−石炭粉砕機(ミル) SM  ・・・・・・予備ミル (16)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 炉の上流側から下流側にわたって、多段にバーナ
    を設置したアルチバーナ燃焼炉においテ、該バーナ段は
    主バーナ段と脱硝バーナ段からなり、主バーナ段と脱硝
    バーナ段が共通の石炭粉砕機からの微粉炭を供給される
    如く構成し、該石炭粉砕機の複数単位をもって一組の石
    炭供給系を構成し、該−組の石炭供給系内の−の石炭粉
    砕機の故障時には、主バーナ段への微粉炭供給量を減少
    もしくは遮断して、脱硝バーナ段への微粉炭供給量を保
    持するごとく構成したことを特徴とする微粉炭を主燃料
    とする燃焼炉。 2、炉の上流側から下流側にわたって、多段にバーナを
    設置したマルチバーナ燃焼炉であって、該バーナ段は主
    バーナ段と脱硝バーナ段からなるものにおいて、一つの
    脱硝バーナ段と他の脱硝バーナ段が共通の石炭粉砕機か
    らの微粉炭を供給される如く構成し、該石炭粉砕機の複
    数単位をもって一組の石炭供給系を構成し、該−組の石
    炭供給系内の−の石炭粉砕機の故障時には、−の脱硝バ
    ーナ段への微粉炭供給量を減少もしくは遮断して、他の
    脱硝バーナ段への微粉炭供給量を保持するごとく構成し
    たことを特徴とする微粉炭を主燃料とする燃焼炉。
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