JPS59173603A - ボイラ−プラント内で粉状固体燃料を燃焼させる方法及びこの方法を実施するためのボイラ−プラント - 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】 本発明は燃料燃焼プロセスに関連した熱工学技術、特に
ボイラープラント内で固体燃料を燃焼させる方法及びこ
のような方法を実施するのに用いるボイラープラント、
に係る。

本発明は、粉状固体燃料を用いる燃料燃焼火力発電所、
ボイラー設備、工業炉における利用に供することができ
る。

粉状固体燃料燃焼ビおいての飛散灰の中の未燃焼可燃物
の損失は、燃料と酸化空気との混合不足、吹込み空気中
の酸化剤の不足、低すぎる燃焼温度、固体燃料の不十分
な粉砕、及びバーナ、炉、燃焼のための燃料供給系の構
造的欠陥によって決まる。

可燃物の損失は２〜５％にもなり、特に高い灰含有撚料
において著しい。したがって、飛散灰中の可燃物を再注
入して燃料を節約する効率的な方法を発見して、燃焼の
ための燃料準備に必要な経費及びバーナの宿造的改良に
関連した経費を減らすことは重要なことである。

ボイラー設備中で固体燃料を燃焼させる公知の方法は（
例えば、グイ・ジエイ・リツキン著「テプログイ、エレ
クトリシエスキ、スタンライ」ロシア語、エネルギャ出
版社、モスクワ、１９６７年参照）、粉状固体燃料を炉
の中で燃焼させ、同相及び気相を含む燃焼生成物を引き
出して、約３０茸の電流を加えた電極の間を通過さぜ、
燃焼生成物の同相が電極の上に付くようにするものであ
る。

このように電極に付いた固相を定期的・に取り除き、収
集器へ運び、そこから炉の中へ再注入する。

このようにして分離された燃焼生成物の固相の特徴は、
比較的高い鉱物又は灰の含有率であり（重量で９０％に
近い）、そのためこのようにして得られた未燃焼生成物
の再燃焼はあまり役に立たなくなっている。

更に固体燃料を燃焼させる公知のボイラー設備はぐ例え
ば、グイ・ジエイ・リツキン著１′テプロヴイ、エレク
トリシエスキ、スタンライ」ロシア語、エネルギャ出版
社、モスクワ、１９６７年参照）、バイパス導管によっ
て対流ガス導管へ接続されている炉からなり、対流ガス
導管はパイプを通して炉へ連通可能である。この設備は
更に燃焼生成物を引き出すためのガス導管と、燃焼生成
物の気相から同相を分離するための手段とを有する。

このボイラー設備には更に、２つの電極、特にコロナ放
電電極とアース電極で両者は高電圧源へ接続されている
もの、電極から燃焼生成物の固相を取り除くための手段
、及びダクトを有する固体収集器でこのダクトは固体年
収器をガス導管へ連通させているものが設けられている
。

しかしながら、このようにして分離された燃焼生成物の
同相は、非常に高いパーセントの非燃焼性鉱物成物を含
有しており、この設備はこれ以上に鉱物部分又は非燃焼
性部分から可燃物を分離することができない。

他のボイラープラント内で粉状固体燃料を燃焼させる公
知の方法は、粉状固体燃料を予熱吹込み空気と混合して
このようにして得た混合物を燃焼炉へ供給するためのス
テップと、ボイラープラントの対流ガス導管から同相及
び気相を有する燃焼生成物の一部を引きぬくステップと
、このようにして得られた未燃焼可燃物を吹込み空気流
と混合するステップとからなる（例えば、ビー・ピ−エ
リザロフ著「エクスプルアタチャ、コテルニキ、ウツア
ノフォク、ヴインコゴ、ダプレニャ、ナ、エレクトロス
タンチャフ」ロシア語、ゴセネルゴイツダト出版社、モ
スクワ、１９６１年３１頁参照）。

上記のボイラープラントにおいては、燃焼生成物の分離
された中に含まれる未燃焼可燃物のほんの無視できるほ
どの部分が再燃焼するだけである。

その結果、燃焼生成物の流れの中の固体粒子の量は増加
し、このためにガス導管の中に配置されているボイラー
プラントの部品が急速に摩耗することになる。

更に公知の固体燃料燃焼設備は、バイパス導管によって
対流ガス導管へ接続されている炉テあって対流ガス導管
はパイプを通して炉へ連通可能であるものと、同様に炉
へ接続されている重力分離器とからなる（例えば、グイ
・ピー・スミルノフ「コテリン工、ウソアノ７キ」ロシ
ア語、ゴセネルゴイツダト出版社、モスクワ、１９５９
年、１５６頁参照）。

上記の設備は燃焼生成物の固相をトラップする効率が十
分でなく、燃焼生成物の固相にある未燃焼可燃物を鉱物
を含む非燃焼性物から分離することができない。

本発明は、燃焼生成物に含まれる未燃焼可燃物を再燃焼
させることにより燃料をより効率的に利用することがで
きる。ボイラープラント内で粉状固体燃料を燃焼させる
方法及びこの方法を実施するためのボイラープラントを
提供することに関している。

このことは、ボイラープラント内で粉状固体燃料を燃焼
させる方法であって、粉状固体燃料を予熱吹込み空気と
混合するステップと、このようにして得られた混合物を
燃焼のためにボイラープラントの炉へ供給するステップ
と、ボイラープラントの対流ガス導管から固相及び気相
を有する燃焼生成物の一部を引きぬくステップと、この
燃焼生成物を吹込み空気流と混合するステップとからな
っている方法において、本発明により、未燃焼可燃物吻
を含む燃焼生成物の固相にある電気伝導性部分を非伝導
性部分から分離するために電場を利用し、燃焼生成物の
同相にある電気伝導性部分は次に再燃焼のために吹込み
空気流と混合して炉へ再注入するボイラープラント内で
粉状固体燃料を燃焼させる方法によって達成される。

望ましくは、燃焼生成物の流れは、燃焼生成物の同相に
ある電気伝導性部分を分離する前に、層流状にする。

このことは更に、粉状固体燃料を燃焼さぜる方法を実施
するためのボイラープラントであって、炉を有し、炉は
バイパスガス導管によって対流ガス導管に接続されてお
り、対流ガス導管はパイプを通して炉へ連通可能であり
、パイプは炉へ接続している重力分離器へも接続されて
いるボイラープラントにおいて、本発明により、更にス
ロット穴付き電極を持った電気的作動分離器を有してお
り、電気的作動分離器は重力分離器へ接続されていて、
灰くずを排出するためのパイプと、燃焼生成物の固相に
ある電気伝導性部分を］フト出し炉へ接続されているパ
イプとが設けられている粉状固体燃料を燃焼させる方法
を実施するためのボイラープラントによって達成される
。

望ましくは、バイパス導管は燃焼生成物の流れが下を向
く方向にそれている。

望ましくは、燃焼生成物の同相がすべり落ぢるバイパス
ガス導管の壁は、水平線に対してこの燃焼生成物の同相
の安息角に等しいかそれ以上の角度をなしており、バイ
パスガス導管の下部の反対側の壁には、水平線に対して
燃焼生成物の同相の安息角に実質的に等しい角度で、そ
らせ板が取り付けられている。

別のものとして、吹込み空気を予熱するために対流ガス
導管内に挿入体が設けられており、電気的作動分離器は
垂直挿入体の出口に設けられており、灰くずを排出する
ためのパイプは対流ガス導管へ接続されており、燃焼生
成物の電気伝導性部分を排出するためのパイプは炉へ接
続されている。

ここに提案したボイラープラント内で粉状固体燃料を燃
焼さぜる方法は、公知の方法に対して多くの利点を有す
る。例えば、未燃焼炭素粒子は灰鉱物成分よりずっと電
気伝導性が良いと言うことによって、燃焼生成物から未
燃焼炭素粒子を分離することが可能になる。炭素粒子は
燃焼生成物の最も高い発熱性成分を構成している。この
高発熱性成分を炉の中へ再注入することによって、燃料
をより効率的に利用することが可能となる。燃焼生成物
の流出を層流状にすることによって、同相にある電気伝
導性部分を非伝導性部分から分離する効率を３０パーセ
ント上げることが確保される。

スロット穴付き電極を設けた電気的作動分離器をボイラ
ープラントに設けることによって、電場の中で分離する
流れの中からガス成分を除外することが可能になり、ま
た燃焼生成物の分離された電気伝導性部分の中の未燃焼
可燃物濃度を高くすることが可能となる。本ボイラープ
ラントの構造的配置により、未燃焼可燃物を炉の中へ再
注入して再燃焼させ、また入面体物を引き出して灰収集
器へ運びこれによって大気中へ灰を排出することを完全
になくすことが可能となる。このことは更に、対流ガス
導管の中に設けられる熱交換チューブの機械的摩耗がよ
り少ないと言う点で有利なことである。バイパスガス導
管がそれていると言う形状によって、固相の未燃焼可燃
物を燃焼生成物から分離する効率が増加することになる
。燃焼生成物の流れが上昇する方向の実施例においては
、そらせ板を設けることによって、燃焼生成物の流れか
ら固相を分離するのが容易になり、また付随的効果とし
て、ボイラープラントの動作態様が変わってもこの流れ
の速度に大きな影響が与えられないと言うことがある。

本発明によるボイラープラントの実施例であって燃焼生
成物が下降する方向へ流れるものにおいては、電気的作
動分離器を垂直挿入体の出口に配置することによって、
未燃焼燃料を含む可燃性固体の電気伝導性部分をより効
率的に分離することが可能になる。

ボイラープラント内で粉状固体燃料を燃焼させる方法は
、粉状固体燃料を予熱吹込み空気と混合し、このように
して得られた混合物を燃焼のためにボイラープラントの
炉へ供給することにある。

気相及び固相を有する燃焼生成物の一部を対流ガス導管
から引きぬく。電場の作用の下で、このようにして引き
ぬいた燃焼生成物の同相にある電気伝導性部分を灰を含
むその非伝導性部分から分離する。燃焼生成物の固相に
ある電気伝導性部分は次に吹込み空気流と混合し、その
後再燃焼のために炉の中へ貴注、入する。

燃焼生成物の電気伝導性部分をその非伝導性部分からよ
り効率的に分離するために、燃焼生成物の流れはこの分
離の前に層流状にする。

固体燃料の燃焼方法を実施するボイラープラントはバイ
パスガス導管２を経て対流ガス導管３へ接続している炉
１（第１図）を有しており、対流ガス導管３はパイプ４
によって炉１へ接続されている。ボイラープラントはさ
らに対流ガス導管３の入口に設けられた重力分離器５を
有している０炉１にはバーナ６が設けてあり、パイプ７
を経てバーナ６を通して粉状固体燃料が炉の中へ強制的
に送られ、予熱吹込み空気はパイプ４にそって供給され
る。炉１の底部には燃焼した燃料を集め、水圧ゲート９
を通してそれを排出する灰ホッパー８が設けである。

ボイラープラントは、さらに電流源１２へ接続されてい
るスロット穴付き電極１ノを有する電気的作動分離器１
０を含んでいる。電気的作動分離器１０には灰くずを排
出するためのチューブ１３と、灰燃料の電気伝導性同相
を排出するためのチューブ１４とが設けられており、チ
ューブ１４はパイプ１５によって炉１へ接続されている
。灰くずを排出するためのチューブ１３は灰収集器１６
へ接続されている。パイプ４はファン１７へ接続されて
いる。

提案したこのボイラープラントは燃焼生成物が上昇する
方向へ流れるものである。バイパスガス導管２は燃焼生
成物の流通路に適合する方向にそれている。バイパスガ
ス導管をこのように構成することによって、燃焼生成物
の流速を減らし、重力分離器５の効率を向上させる。燃
焼生成物の同相がすべり落ちるバイパスガス導管２の壁
１８は、水平線に対してこのような固相の安息角と等し
いかそれ以上の角度をなしている。バイパスガス導管の
反対側の壁１９には水平線に対して角度αをなしてそら
せ板２ｏが取り付けられており、この角度αは燃焼生成
物の同相の安息角に等しく、通常は４５°から６０°の
範囲にある。

燃焼生成物が下降する方向へ流れるゲイ２−ユニットを
用いる場合には、バイパス導管２（第２図）は通常の形
状のものであり、対流ガス導管３にはその内部に吹込み
空気を加熱するための垂直挿入体２１が設けられ、電気
的作動分離器１ｏはこの場合には垂直挿入体２１の出口
に設けられる。

灰くずを排出するためのチューブ１３は対流導管３に接
続され、燃焼生成物の電気伝導性固相を排出するための
チューブ１４はパイプ２５を経て中間容器２４を通して
炉１へ接続される。

挿入体２１（第３図）は外へ流れる燃焼生成物からの熱
伝達によって吹込み空気を予熱する作用をはたし、また
、燃焼生成物の層流を確保する。

挿入体２１は平行なチューブ体として構成され、このチ
ューブを通して燃焼生成物が移動し、またチューブの間
を吹込み空気が強制的に送られる。

挿入体内の流れは減速され、安定化されるので、流れの
電気伝導性部分の分離に役立つ。

次に燃焼生成物は電気的作動分離器のスロット穴付き電
極１１（第４図）の間を通過し、ここで近付を持つ粒子
は電極１１によって偏向され、電極間間隙２６からスロ
ット穴２７を通過するよう強制され、一方電荷を持たな
い粒子は重力によって下方へ落ちる。

本発明によるボイラープラントは次の様に作動する。

粉状固体燃料をパイプ７（第１図）にそって運び、パイ
プ４を通して供給される予熱吹込み空気と混合し、炉１
へ入れる。炉１内でこの混合物を燃焼し、燃焼生成物は
バイパスガス導管２を通って流される。バイパス導管２
は燃焼生成物の流通路が下を向く方向にそれているので
、燃焼生成物は減速され、燃焼していない可燃性粒子又
は燃焼生成物の同相にあるものはバイパスガス導管２の
傾斜壁１８の上に降りる。このようにして降りた燃焼し
ていない燃料の粒子は重力分離器５のホッパーの中へす
べり落ちる。そらせ板２０は、対流ガス導管３に運ばれ
る燃焼生成物の流速の変化によって起こる乱れからホッ
パー内部を守る役割をする。その上そらせ板２０は固体
粒子をホッパー内に保持するかえし板の役割もする。

ガス流速は対流ガス導管３への曲り部分においてやや遅
いので、燃焼していない燃料固体粒子はそらせ板２０の
上へ落ち、同じ様に重力分離器５のホッパーの中へすべ
り落ちる。

燃焼生成物のうちこのようにして遊離した気相部分は対
流ガス導管３を通って進み、一方固相は分離器５から電
気的作動分離器１０へ運ばれる。

ここで大部分炭素を含む電気伝導性粒子は電極間間隙２
６から電場の作用により強制されて、燃焼生成物の同相
にある電気伝導性部分を排出するためのチューブ１４の
中へ入る。これら粒子は次に予熱空気流に乗り炉１（第
１図）へ運ばれ、再燃焼する。電気的に非伝導性の粒子
は電極１１の間を下方へ落ち、灰くず排出のためのパイ
プ１３を通して灰収集器１６へ運ばれる。

以上は燃焼生成物が上昇する方向へ流れるプラント内で
粒状固体燃料が燃焼する様子を記載したものである。

燃焼生成物が下降する方向へ流れるディ２−プラント内
での粉状固体燃料の燃焼は次のように行うＯ 粉状固体燃料をパイプ７（第２図）を経て供給し、パイ
プ４を通して供給する予熱吹込み空気と混合し、炉１へ
入れる。炉１内で燃焼し、燃焼生成物はバイパス導管２
にそって進み、その後に対流導管３へ進む。燃焼生成物
は挿入体２１を通過し、ここで燃焼生成物は適切に層流
状にされる。

その後、流れは電気的作動分離器１０を通過し、ここで
電極１１の間の空間２６を通過する間に、燃焼生成物の
うち固相は電気伝導性部分と非伝導性部分とに分離され
る。炭素粒子を含む電気伝導性部分はスロット穴２７を
通る様に強制され、燃焼生成物の電気伝導性部分をやト
出するためのパイグ１４を通って中間容器２４へ送られ
る。この容器２４から粒子は空気流に乗り、パイプ２５
にそって炉１へ送られる。燃焼生成物の固相の電気的に
非伝導性の部分は電極１１の間の空間から対流導管３へ
燃焼生成物の気相の流れによって送られる。流れは挿入
体２１からの出口において減速され、分離を容易にして
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による燃焼生成物が上昇する方向へ流
れる粉状固体燃料燃焼用プラントの概略図であり、 第２図は、本発明による燃焼生成物が下降する方向へ流
れる粉状固体燃料燃焼用プラントを示す図面であり、 第３図は、垂直挿入体からの出口に設けられた電気的作
動分離器の一部切断した側面図であり、第４図は、電気
的作動分離器の電極の斜視図である。 １・・・炉 ２・・・バイパスガス導管 ４・・・パイプ ５・・・重力分離器 ６・−・バーナ ２・・・パイプ ８・・・灰ホッパー ９・・・水圧ゲート １０・・・電気的作動分離器 １１・・・スロット穴付き電極 １２・・・電流源 １３・・・灰くず排出チューブ １４・・・燃焼生成物の同相にある電気伝導性部分を排
出するためのチューブ １５・・・パイプ １６・・・灰収集器 １７・・・ファン １８．１９・・・バイパスガス導管の壁２０・・・そら
せ板 ２１・・・垂直挿入体 ２４・・・中間容器 ２５・・・パイプ ２６・・・電極間間隙 ２７・・・電極のスロット穴 特許出願人代理人　弁理士　佐　藤　文　男（ほか１名
）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ボイラープラント内で粉状固体燃料を燃焼させる
   方法であって、粉状固体燃料を予熱炊込み空気と混合す
   るステップと、このようにして得られた混合物を燃焼の
   ためにボイラープラントの炉へ供給するステップと、ボ
   イラープラントの対流ガス導管から固相及び気相を有す
   る燃焼生成物の一部を引きぬくステップと、この燃焼生
   成物を吹込み空気流と混合するステップとからなってい
   る方法において、未燃焼可燃物を含む燃焼生成物の固相
   にある電気伝導性部分を非伝導性部分から分離するため
   に電場を利用し、燃焼生成物の同相にある電気伝導性部
   分は次に再燃焼のために吹込み空気流と混合して炉へ再
   注入することをｖｆ徴とするボイラープラント内で粉状
   固体燃料を燃焼させる方法。 （２、特許請求の範囲第１項の方法において、燃焼生成
   物の流れは、燃焼生成物の同相にある電気伝導性部分を
   分離する前に、層流状にすることを特徴とする方法。 （３）特許請求の範囲第１項の粉状固体燃料を燃焼させ
   る方法を実施するためのボイラープラントであって、炉
   （１）を有し、炉（１）はバイパスガス導管（２）によ
   って対流ガス導管（３）に接続されており、対流ガス導
   管（３）はパイプ（４）を通して炉（ハヘ連通可能であ
   り、パイプ（４）は炉（１）へ接続している重力分離器
   へも接続されているボイラープラントにおいて、更に、
   スロット穴付き電極（１１）を持った電気的作動分離器
   （１のを有しており、電気的作動分離器（１ｏ）は重力
   分離器（５）へ接続されていて、灰くずを排出するパイ
   プ（１３）と、燃焼生成物の固相にある電気伝導性部分
   を排出し炉（１）へ接続されているパイプ（１４）とが
   設けられていることを特徴とする粉状固体燃料を燃焼さ
   ぜる方法を実施するためのボイラープラント。 （４）特許請求の範囲第３項のボイラープラントにおい
   て、バイパス導管（３）は燃焼生成物の流れが下を向く
   方向にそれていることを特徴とするボイラープラント。 （５）特許請求の範囲第３項又は第４項のボイラープラ
   ントにおいて、燃焼生成物の固相がすべり落ちるバイパ
   スガス導管（２）の壁＜１ｇ）は、水平線に対してこの
   燃焼生成物の固相の安息角に等しいかそれ以上の角度を
   なしており、バイパスガス導管（２）の下部の反対側の
   壁（１９）には、水平線に対して燃焼生成物の固相の安
   息角に実質的に等しい角度で、そらせ板（２０）が取り
   付けられていることを特徴とするボイラープラント。 （６）特許請求の範囲第３項のボイラープラントにおい
   て、吹込み空気を予熱するために対流ガス導管（３）内
   に挿入体く２１）が設けられており、電気的作動分離器
   （１のは垂直挿入体く２１）の出口に設けられており、
   燃焼生成物の電気伝導性部分を排出するためのパイプ（
   １４）は炉（１）へ接続されていることを特徴とするボ
   イラープラント。