JPS59170606A - 石炭−空気混合物の燃焼装置と燃焼方法 - Google Patents

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】 本発明は、石炭だきの炉に用いられる燃焼装置と方法［
関し、更に詳述すれば、石炭を主要な燃料として使用し
石炭と空気の混合物を燃焼させる装置と方法に関する。

典型的な石炭だきの炉では、粒状の石炭が、−次空気と
ともに懸濁状四で、粉砕機あるいはミルから石炭バーナ
ーもしくはノズルに運ばれ、次に二次空気が与えられて
燃ブ尭を維持するのに十分な量の空気を供給する。初期
の燃焼後、石炭は燃焼プロセスからガス及び炎が局部的
に再流通するために燃え続ける。

こうした形式の装置では、石炭がたやすく燃えるように
なるのは、炉がかなシ長時間運転された後である。しか
し、始動の間、燃焼炎を形成し、炉の壁や対流面及び空
気ブレヒーターを暖めるためには、従来の主要ノズルか
ら出る一次空気一石炭混合物は、貧弱すぎるのが通常で
あり、こうした比較内冷たい環境における燃焼を促進し
ない。

従って、炉の壁や対面及び空気プレヒーターを暖めるた
めに石油もしくはガスだきの点火装置及び７′もしくは
ガンを使用するのが通常の手段となっている。何故なら
、こうした燃料は、はるかに簡単に燃焼するという利点
を持ち、そのため、燃焼を起こすためには、より少ない
熱しか必要としないためである。点火装置は通常、電気
ス・に−クリング装置で開始され、ガンは、通常、点火
装置もしくけ高エネルギーあるいは高圧の電気装置によ
って点火される。

石炭だきの炉に補助の燃料を使用する別の場合は低負荷
条件すなわち、石炭の供給が少なく、従って、石炭炎の
安定性が低いときである。こうした条件のもとでも、石
油もしくはガスを用いる点火装置及び／もしくはガンが
使用されて、炉の中の炎の安定性を維持し、従って、炉
の中に不燃の石炭の粉末が蓄積されるのを妨ぐ。

しかし、最近では石油あるいはガスを用いるウオームア
ツプ用及び低負荷用ガンの前述の利点は、それらの燃料
の費用が増大し、大成が困難になってきているため、否
認されてきている。この状況は、石炭だきノズルの操作
様式が次第に変わり、従来のベース負荷の様式からサイ
クルあるいは移動（シフティング）様式へ変化して、こ
の種の形式の装置を助ける補助の石油及びがスジステム
への要求が重くなっているため、さらに顕著になってい
る。

こうした問題を軽くするために、ミルから得られる粒状
の石炭と空気の通常の混合物から空気を分離することに
より石炭粒子の濃密用を形成し、それから、この石炭粒
子の濃密用がノズルから排出する時に、該粒子を該空気
とともに燃焼が得られるような割合にして導入すること
が提案されてきている。しかし、このためには、石炭を
分離し、これを濃密用の状態でノズルへ運ぶ非常に複雑
で高価な装置をノズルの外部に設けることが必要とされ
る。

従って、石油もしくはガスのような補助燃料の必要性を
実質的に減じあるいは、除き、ウオームアツプ、スター
トアップ及び低負荷の安定性を獲得する石炭だきの炉の
燃焼装置および方法を提供するのが本発明の一つの目的
である。

本発明の別の目的は、開始（スタートアラｆ）、ウオー
ムアツプ及び低負荷の状態の間の使用のために点火され
るような濃密な石炭粒子相が提供される、前述の形式の
装置および方法を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、前述の形式の燃焼装置およ
び燃焼装置であって、複雑で高価な外部装置を必要とせ
ずに、粉砕機からの粒状の石炭及び空気の通常の混合物
から空気を分離するととＫよって密集した石炭粒子の流
れを形成し、次に１この密集した石炭粒子の流れがノズ
ルから排出する時に該粒子と前記空気とを燃焼が得られ
るような関係にして導くような装置および方法を提供す
ることでおる。

本発明のさらに別の目的は、前述の形式の燃焼装置およ
び方法であって、石炭と空気の混合物を受は取シ、空気
から石炭を分離し、且、両者を燃焼が得られるような関
係で放出する装置および方法を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、前述の型の方式で一つあっ
て、そこにおいて前述のバーナーが、あらゆる範囲の作
業条件にわたる使用に適合する装置および方法を提供す
ることである。

これらの及びその他の目的を達成するために本発明は粒
状の石炭及び空気の流れを受は取り、且、主として石炭
を含む窮−の混合物と主として空気を含む第二の混合物
を形成し、札、それらを燃焼が得られるような関係で放
出するためのバーナーを含む。二次■■空気は、燃焼を
与えるよつＰＣ二つの混合物に回かつて放出される。

上に概説したような本発明、並びに本発明の他の目的、
特徴および効果は、図面を参照しながら以下に説明する
本発明の好ましい実施例（但し、本発明を限定するもの
ではない）によって−鳴門らかになるであろう。

実施例の説明 特に第１図に関し、参照酢号２けミルもしくは粉砕機を
岩わし、このミルもしくは粉砕機は、−次工了グクト６
から空気を受は取る人口４を有する。このダクトは、外
部の空気源に連結して訃り、１−　　　　　　　　　１
０ 捷た、空気をあらかじめ熱するためにヒーターもしくは
その類似物がダクトの中に設けられている。

ミル２は原料石炭を外部源から受は取るための人口８を
持ち、ここで、空気も石炭はいずれも、図に示されてい
ない負荷コントロールシステムの制御下にミルに導入さ
れる。

ミル２は従来の方法で、石炭を乾燥させ比較的細かい粒
子に砕くために作動する。このミルは、上部に出口をイ
ラし、この出口は粒状の石炭及び空気の混合物を受は取
るための導管１２の一端と連結されている。導管１２の
中には、遮断弁１４が設けられており、この弁が、導管
１２のもう一端に連結された収斂−散開状の導管部１８
への石炭／空気の混合物の流れを制御する。理解し易く
するために、ただ一つの導管１２のみが詳細に示されて
めるが、ミル２け数イ固の出口を持ち、これらの出口が
数個の導管１２と連結し、この数個の導管１２が順次、
数個の導管部１８と連結している。

そして、出口導管、導管部の数は、特定の炉に使用され
ているバーナー、ノズルの数に対応している。

１ 導管部１８は、一般に参照番号２０で示作れ、第２図に
詳細に描かれているバーナーに連結される。バーナー２
０は、一端に導管部１８を受は入れるための人口２２ａ
を持つ細長いハウジング２２を含み、ハウジング２２の
前述の末端は、垂直の壁２４に作られた開口部で支えら
れている。

コーン（円錐状部材）２６が、ハウジング２２内にその
ほぼ全体の長さにわたって伸びている。このコーンは、
コーンの咄に沿い、〃いに平行な状帽で伸びている複数
の間隔を１６いて並べられたルーバーから形成されてい
る。図面からは明確でないが、コーン２６のまわりに間
隔を１ｗいて＼Ｗべられたいくつかのルーバーの列が伸
び、コーンの複数の固い壁の部分がそれらの隣接した列
の間を伸びている。比較的短い収斂−散開形状の排出管
２８が、コーン２６の他の端から伸びていて、ハウジン
グ２２の他の一端と揃っている。ハウジング２２と、コ
ーン２６および管２ＦＮＣよって作られる集合部分との
間に環状の室３０が形５ｙされ。

又、後に説明する理由のため室３０の排用端に復２ 数の渦巻形の羽根３２が配設されている。

細長いロッド３４が導管部１８とコーン２６の軸にそっ
て伸び、それらに対して軸方向に動くようになっている
。ロッド３４は、テーノ！−付きのヘッド部分３６を持
ち、この部分はコーン３６の複数の対応する内壁部分と
排出管２８とともに環状の通路を形成する。この通路の
大きさけ、コーン２６と管２８に対するロッド３４の縦
の位置を調整することにより、変化させることができ、
これにより排出管２８に入る石炭と空気の混合物（前述
のように主として石炭である）の流量を変化させる。ロ
ッド３４はバーナー２ｏの外部に伸び、コントロールシ
ステム（図示されてはいなめ）と連結されてその位置を
変化させるようになっている。

バーナー２０け、従来の炉の前壁３８に作られた直通開
孔部と軸方向に整合して配置されており、この従来の炉
は、例えば、蒸気発生器の一部を成している。図には示
されていないが炉は、適切な形をした後壁と側壁を含み
、これによって、開孔部３６のすぐ隣りに燃焼室４０を
形成する。前壁３８と炉の他の壁とけ、適当な断熱材を
含み、父、特に示されてはいないが燃焼室４０がぎイラ
ー管に沿って配館七れ、ｎ亥？イラ管に、従来の方法に
従い水のような熱交換流体を循環させて蒸気を発生させ
るようにしてもよい。

垂直の壁２４け、炉の壁３８と平行な位置関係で配置さ
れ、上部底部および側部（図に示されてはいない）の壁
４設けられて、それらの壁が垂直のｋｑＰ２４とともに
、従来のように、１ｌｆｌ常「二次空気」と言われる燃
焼を支える空気全受は取るためのルナムチャンパー１も
しクハウインド？ツクスを形成する。

環状のグレート４２が、ハウジング２２のまわりで、札
、前壁３８と璧２４の間に伸びている。

また、複数のレジスター羽根４４が、上面の壁３８とプ
レート４２の間に枢着されて、ウインドデツクスから開
孔部３６へ通行する二次空気の渦を制御している。二枚
のレジスター羽根４４のみが図１に示されているが、図
示の羽根に対して円周状隔ｉｆされて、さらに数個の羽
根が伸びている、。

なお、羽根４４の枢着は、従来の任意の方法で行なわれ
得る。例えば、羽根を複数の軸（シャフト）に０図に示
されているように）据えつけ、正面の壁３８とプレート
４２に作られた適当な軸受けに該軸を支持してもよい。

この場合、羽根４４０位置はクランクもしくは類似の手
段で稠整し得るようにする。この種の部品は、従来逆り
のものなので１図には示されていないし、又さらに詳細
な記述はしないことにする。

表示の便宜士、図には示されていないが、バーナー２０
から排出される密集した石炭粒子相に短期間で点火エネ
ルギーを発生させ、粒子を発火させるために種々の装置
が提供され得る。例えば、弓形の点火装置もしくは小型
の石油もしくは従来のガス式ガン点火装置の形の高エネ
ルギース・り一キング装置が、バーナー２ｏによって維
持され得る。

前述の炉が蒸気発生装置の一部を形成し、この発生装置
全始動させようとする場合には、空気が５ 人口４に導入され、比較的少量の石炭がミル２の人口８
に導入され、該ミル２を作動させて石炭を所定の細かさ
に砕く・所定割合の空気と＋１４ｆｌい粒状の石炭とか
ら成る比較的貧弱な混合物が、ミル２から排出されて、
導管１２及び弁１４を通って移動する。

導管１２から出た石炭−空気の混合物は、収斂−発散状
導管部１８を辿る。導管部１８によシ。

混合物中の石炭が該４管部を辿りバーナー２０のコーン
２６に回う１寺に、中央の進路をとり、他方。

空気は石炭のまわりで、コーンのルーバー付きの壁の部
分により近い進路で、コーン中を移ｍ１１するようにな
る。コーン２６のルーバーにより空気力学的力が引き起
こされ、この力により、よシ速く進む空気力；ルーバー
の曲の９間を通って流出し。

一方、よりゆるやかに進む石炭の粒子は各ルーバーに沿
ってｒＭじ込められて最終的にコーンの排出端と菅２８
へと引き寄せられる。この結果、コーンのルーバ一部分
の近くを通過する石炭部分はコーン２６を通過する間、
第３図の連続線の矢印で６ 示される進路を取る。即ち、この部分はルーバーから離
れ、コーンの中央部分に向って戻ろうとする。一方、空
気は破線の矢印で示されているようにルーバーの間の空
間を通り、コーン２６とハウジング２２の間の環状の室
３０へと通過しようとする。その結果、空気に対する石
炭の比率の高論濃密な石炭粒子相の流れが排出管２８（
第２図）から排出し、空気は室３０から排出し渦巻き羽
根３２によってかき回される。なお、図には二枚の渦巻
き羽根３２のみが示されているが、室３０のまわりに間
隔を置いてさらに数枚の羽根を配置して、これにより、
該室から排出する空気の比較的高い回転が得られて、広
範囲のタウンダウンにわたって変化され得る短い炎を形
成するようにすることもできる。また、図からは明確で
はないが、渦巻き羽根３２Ｆｉ、炎の形及び安定性をよ
り強く制御できるように澗整可能となっている。石炭と
空気は、このように、渦巻き羽根３２によって空気に与
えられる回転とそれによって形成される渦＠きから起こ
る逆流効果によって、排出管２８の正面で混ぜ合わさせ
又再循環する。この結果、例えば、高エネルギース・ぐ
−クで直接点火するとか、あるｂは石油もしくはガスの
点火装置を備えると−うような前述した技術の一つで、
たやすく点火することができるような躾かな混合物が生
じる。

ミル２を出る石炭の濃度は低いが、石炭の濃縮は、点火
の時に望ましく必要な豊かな混合物と生じさせる。この
装置によって、こうして作られた渦動け、燃えている石
炭の燃焼生成物の望ましい再循環を引き起こし、所しい
石炭が発火区域に入る時にこれを点火させるだめの熱エ
ネルギーを提供する。炎の大きさはロッド３４の縦方向
の調帯によって制御することができ、羽根４４は燃焼過
程に対し炎の安定性を助けるために二次空気を提供する
のに必要とされるようｉｃ　ｚ整され得る。

処理量が増加すると、各バーナー２０に対する流れは増
大し、及び／又は、さらに多くの分離手段・ノズル集成
体及び／又はミルが、必要に応じて使用される。一方、
羽根４４が開かれて、排出管２８から排出する石炭の量
の増大の割合に応じて二次空気の流れを増大させる。

前述の本発明に従えば、いくつかの利点が生じる。例え
ば、開始（スタートアップ）の後では、点火装置からの
エネルギー消費はバーナー２ｏからの濃密な石炭粒子の
流れに直接点火するのに必要なほんの短かい時間だけ発
生し、その後は、石炭は自己支持性の炎を維持すること
ができる。従って、開始（スタートアップ）とウオーム
アツプは、室３６からの渦巻き運動をしている空気に助
けられて、濃密な石炭粒子の流れの燃焼だけによって完
了され得、室３６は広範囲のタウンダウンにわたって変
化し得る短棧を作シ出すことができる。同様に各バーナ
ー２ｏは開始、低負荷及び全負荷を含む作業条件の全範
囲にわたって作動することができ、しかも、分離器、フ
ァン、構造用支持材及び導管を含む複雑で高価な外部装
置の必要を除くことができる。

ここに述べた装置および方法は、現在のほとんどの方式
及びすべての新しい装置に適合することができる。何故
なら、本発明においては、燃料の９ 流れは、いくつかの平行の通路に分削され、圧力（負失
の追加は）々小成におさえることができるからである。

第４図の実施例は第１〜３図の実施例と類似しており、
同一の構造が同じ参照番号で示されている。

第４図の実施例によるとバーナー２０が提供され、その
中で、円錐形の導管部１８′が導管１２を、コーン２６
に連結し、父、比較的短いルーパー付きのコーン５０が
コーン２６の入口の端の部分に設けられている。コーン
５０を形成しているルーパーはコーン２６を形成してい
るルーパーよりも大きく、円錐形の導管部１８′と協力
して石炭の流れ全中心に集め、導管部分１８′に入って
くる石炭−空気の混合物のうち石炭の部分を空気の部分
から最初に分離する機能を果たす。その他の点では、第
４図の実施例の装置の作動は、第１〜３図の実施例の作
動と同一である。

本発明は前述のように表わされる装置に限定されるもの
ではなく、前記の効果が得られるかぎり、０ 他の構造にも適合させ得ることは了解される。

前述の表示では、修正、変更及び代替の自由が意図され
ておシ、いくつかの例では本発明のいくつかの特徴が、
類似の他の特徴を使用せずに使われ得る。従って、特許
請求の範囲は、広く本発明の精神と意図に一致した方法
で解釈されるのが適切である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の燃焼装置の概略図である。 ・窮２図は、第１図の装置の七ノやレータ−ノズルの拡
大断面図である。 第３図は％第２図のセノｆレーターノズル部部分的な拡
大断面図である。 第４図は、第２図と類似ではあるが、本発明の別の実施
例を示す図面である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　石炭−空気の混合物を燃焼させる装置であっ
   て、前記混合物を受は取るための人口端部、および排出
   端部を持つ管状部材と、前記両端部の間に伸びて、前記
   混合物を主として石炭を含有する第一の流れと主として
   空気を含有する第二の流れとに分離するための手段とを
   含み、前記第一の流れが前記排出端部を通力実質的に動
   方向に排出され前記第二の流れが前記管状部材から実質
   的に放射方間に排出されるようになっておシ、更に、前
   記管状部材の周囲に伸びて、前記第二の流れを受は取る
   ための管状の室を形成するハウジングが設けられておシ
   、該ハウジングは、前配管状部材の前記排出端部の近く
   まで伸びる排出端部を有しており、これによって、前言
   ｅ第二の流れが前記第一の流れに対し燃焼を支持する関
   係をなして前配管状の室から排出されるようになってい
   ることを特徴とする前記装置。 （２）　　特許請求の範囲第１項の装置であって、前述
   の第二の流れと前述の第一の流れが、それぞれの端部か
   ら排出される時に％第二の流れが第一の流れのまわりに
   広がること全特徴とする前記装置。 （３）特許請求の範囲第１項の装置であって、前記第二
   の流れが、前記管状部材の中に作られた複数の開口部を
   通して、該管状部材から排出されるようになっているこ
   とを特徴とする前記袋Ｍ０（４）特許請求の範囲第１項
   の装置であって、前記の分離手段が、前記両端部の間に
   伸びている前記管状部材の壁に間隔をおいて作られた複
   数のルーバーを含み、該ルーバーは、空気がそれらルー
   バーの間の空間を通り前記管状の室に移動するようにさ
   せ、且、石炭が前記排出端部を通って移動する前に該ル
   ーバーのまわりに集中するようにさせる空気力学的力を
   引き起こすように配置されていることを特徴とする前配
   装雪。 （５）特許請求の範囲第１項の装置であって、さらに、
   前Ａｉの第一と第二の流れに対し燃焼を支持する関係と
   なっている追加を空気を排出するための手段を含むこと
   を特徴とする前記装置。 （６）　　特許請求の範囲第５項の装置であって、前記
   の追加の空気を排出する手段が、前記排出端部のまわり
   に伸びる複数の羽根を含み、前記の第二の流れのまわシ
   にその追加の空気を排出するようになっていることを特
   徴とする前記装置。 （７）特許請求の範囲第６項の装置であって、前記羽根
   の位置が調整可能となってｈて、排出される追加の空気
   の量を変化させることを特徴とする前記装置。 （８）特許請求の範囲第１項の装置であって、さらに前
   述の管状の通路の排出の端に、前述の第二の流れに渦動
   を伝えるために配置された渦動手段を含む前記装置。 （９）　　特許請求の範囲第８項の装置であって、各渦
   動羽根が、前記燃焼によって作られる炎の形と安定性を
   コントロールするように調整可能となっていることを特
   徴とする前記装置。 １１０）石炭と空気の混合物を燃焼させる方法であって
   、前列ｔし混合物をバーナーに移動させ：該混合物を前
   記バーナー中で、主として石炭を含有する第一の流れと
   、主として空気を含イ１する第二の流れに分離し：前記
   の両方の流れを別々に前記バーナーから燃焼支持手段に
   排出し：史に、前記流れに対し燃焼を支持する関係を肩
   する追加の空気を排出する工程を含むことを特徴とする
   前記方法。 ｌυ　特許請求の範囲第１０項の方式であって、前記の
   第一の流れと第二の流れが、前言１４ノズルの別々の出
   口から排出されることを特徴とする前記方法。 ｔｉり　　特許請求の範囲第１０項の方法であって、前
   記分離工程が前記流れがルーバー付きの壁の間を移動し
   て、前記流れの石炭部分が前述のルーバーの上に集まり
   、前記流れの空気部分が前記ルーバーの間を移動するよ
   うにする工程を含むことを特徴とする前記方法。 Ｉ　特許請求の範囲第１２項の方法であって、前記分離
   工程が、さらに前記空気部分を前述のバーナーの中に作
   られた管状の通路に排出する工程を含むことを特徴とす
   る前記方法。 ０４　　特許請求の範囲第１６項の方法であって、さら
   に前記空気部分が前記管状の通路から排出する時にこの
   空気部分に渦動を与える工程を含むことを特徴とする前
   記方法。 ａ９　　特許請求の範囲第１４項の方法であって、前述
   の空気部分が前記石炭部分のまわ！ｌｌに排出されるこ
   とを特徴とする前記方法。 ｏｆ９　　特許請求の範囲第１５項の方法であって、前
   記追加の空気が前記空気部分のまわシに排出されること
   を特徴とする前記方法。