JPS60188708A - 微粉炭燃焼法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は微粉炭の燃焼方法に関するもので、高炉羽目部
への補助燃料吹き込み、微粉炭焚きボイラ、セメントキ
ルンその他、従来微粉炭を燃料としてきた工業炉に適用
される発明である。

（従来技術と問題点） 石油価格の高騰によシ世界的に燃料の多様化が進展して
いる。特に石炭は産地が偏在しておらず、供給が比較的
安定していることとカロリーアたシの価格が安価なため
、重油などの石油系燃料より微粉炭への燃料転換が行な
われている。

微粉炭燃焼は一般的に第１図に示されるように粗炭バン
カーよシ石炭を粉砕機に供給し、一方では熱風発生機か
らの熱風又は他炉の燃焼排ガスを送シ乾燥しながら所定
の粒度に微粉砕した後、バグフィルタ−等で微粉を補集
してホラ・や−に一時貯蔵し、次にホッパーよシ一定穿
の微粉をフィードタンクに送シ、ここから搬送管に送シ
出され搬送管の途中で供給される空気によって希釈され
た後燃焼炉のバーナーより噴出されて燃焼する。

ディジでは、粉砕機から出た粉炭と気流をそのままバー
ナーへ送るフローもある。

又、バグフィルタ−にはザイクロンが前置されているこ
ともある。さらに高炉微粉炭吹込みでは、吹き込む羽目
が多数のため、フィードタンクから炉への配管は中途に
おいて羽口数に分枝するか、フィードタンクから羽口数
に分枝される。

高炉へ微粉炭吹き込みを行う場合はフィードタンク以降
の系統が高圧であることを除けば基本的に変シはない。

又粉砕機については大型のローラーミルなどが開発され
従来のゾールミル、チューブミルなどに置き変ったが第
１図の基本的なフローは変らない。

微粉炭燃焼を行うに際しての石炭粒度については、７５
μ以下（２００メツシュ篩通過）７０％〜８０チに粉砕
するのが通例である。その理由はこの粒度よシ粗にした
場合、第２図、第３図に示すように粉炭の燃焼程度が悪
化して、未燃のコークス微粒子が多く残り、炉内での滞
溜時間の限られている炉ではこのコークス粒子の燃焼は
極めて遅いため、燃焼効率の低下は避けられない。逆に
７５μ以下７０〜８０チの粒度を更に細くしても、第２
図、＠３図に示すように燃焼促進効果は、がなシ飽和し
ていて、おまシ効果は期待できない。

なお第２図では７５μ（２００メツシユ）の粒子では１
０ミリ−１１１＋１　、３ｏ　ｏμ（５０メツシユ）の
粒子では１００ミリ１°Ｃ以上の燃焼時間を示し、粒径
が大になると著しく燃焼時間は延長する（その大部分の
時間はコークスの燃焼時間である）。

又第３図は第４図の実験炉を用いて微粉炭を燃焼させ、
図中水冷サンプラーを用いて捕集したダストを分析した
結果を示す。

である。この第３図よシ粗粒化によシ著しく燃焼効率の
低下を生じることがわかる。

第６図中１はブロー・やイゾ、２は羽口、３はバーナー
ランス、４はガス０ダストザンデラー、５は炉内温度針
、６はのぞき孔、７は煙道人ｒＩ温度計、８は粉炭、９
は熱風を示−ノー。

微粉炭燃焼に関する先行技術としては、高炉での微粉炭
吹き込みの場合を例にすると、「鉄と鋼」Ｖｏ１６８（
１９８２）２３９３．において実際の高炉での例として
１００メツシ二以下でかつ揮発分２５チ以上であれは燃
焼性が良好である七記載されている（ただし具体的な測
定データはなく、目視観察によるもの）。

さらに［鉄とｊｉ：ＪＶｏｌ　６８　（１９８２）Ｐ、
２３８５゜においては２００メツシュ以下８０％と３０
チ粉炭の燃焼試験を行い、後者は燃焼に遅れを生じるこ
とを指摘し高炉吹込用としては２００メツシュ以下８０
％が好適であることが記載されている。

又、ディジでの微粉炭燃焼の場合を例にすると２００メ
ツシ一以下７０〜８０％の粒度は全く常識化していて、
この値を記載していない文献が多い。

又［日立評論ＪＶｏｌ　６２４４　（１９８０）Ｐ、２
３７において、文中Ｐ、２４０で粉砕性についてのべて
いるが、やけシ粒度についてはふれずＨＧＩ　（ハード
グローブインデックス・・・石炭の粉砕性をあられす指
標で大きいほど粉砕性が悪い）のみのべている。これも
粉砕後の石炭粒度は２００メツシー７０〜８０チという
ことが関係者で常識化しているためである。

なお「日立評論Ｊ　Ｖｏｌ　６２Ａ４　（１９８０）Ｐ
−２５３においては文中衣４に粒度２００メソシユア０
％を前提としたミル仕様が記載されている。

以上のように従来、微粉炭の燃焼性を向上させるために
は２００メツシユ以下に微粉砕して供給することが常識
化され有効な手段とされていた。

しかしながらこのような従来法では微粉炭燃焼設備にお
いて石炭をこの粒度まで微粉砕するのに要する設備投資
費用が大きく固定費負担が大であるとと、その細粉砕に
要する電力費も大きくこれらが負担となって微粉炭燃焼
の普及をさまたげる１つの原因となっている。

また従来どおシの７５μ以下７０〜８０％の石炭粒度で
も燃焼効率の点から未燃コークスの発生はできるだけす
くない方がよいことは、いうまでもない。

（発明の目的） 本発明は前述の従来法の問題点を解決するためになされ
たものでその目的は燃焼効率の良い微粉炭の燃焼法を提
供することにある。

又他の目的は膜体ｌｐｒ負担が小さくてすむ微粉炭の燃
焼法を提供することにある。

（発明の構成と作用） 本発明は前記目的を達成するために微粉炭を特定の温度
以上に加熱して供給することに特徴を有し、その要旨は
微粉炭燃焼設備において微粉炭を燃焼させるに際して、
微粉炭の温度を１００Ｃ以上に加熱してバーナーより噴
出燃焼−ａ−することを特徴とする微粉炭燃焼法にある
。更に実施の態様としては微粉炭の温度を１５０Ｃ以上
に加熱することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の微粉炭燃焼方法、バーナーへの粉炭搬送配管の中途
紅路あるいは粉炭を送シ出すタンクに高温ガスを吹き込
むことによシ粉炭を加熱することを特徴とする特許請求
の範囲第１項、又は第２項に記載の微粉炭燃焼方法、更
にバーナーへの粉炭搬送配管の中途に加熱装置を設置し
て粉炭を加熱することを特徴とする特許請求の範囲第１
項、又は第２項に記載の微粉炭燃焼方法である。

以上のように本発明は粉炭を１００ｔｌｌ’以上、好ま
しくは１５０Ｃ以上に予熱してからバーナーポートよす
噴出させることによシ石炭の着火、燃焼が促進され、高
い燃焼率を萄るものであシ、前述の従来法の問題点を有
利に改善した方法を提供するものである。また予熱程度
を変えることによってフレーム長さなどの制御も可能に
するものである。

従来ガス−空気の工業燃焼において燃焼用空気あるいは
ガスを煙道、排ガスと熱交換することによυ予熱して燃
焼させ炉全体の熱効率をたかめることは普通に行われて
いる。

また、重油などの液体燃料を８０°〜１００υに加熱し
て粘性を下けてアトマイズを可能に１２、燃焼させるこ
とも普通に行われている。

これに対して本発明は、石炭の予熱により、揮発分脱離
を容易ならしめる、石炭独自の性質を利用したもので上
記の従来技術と異るものである。

微粉炭の燃焼について考察すると ■　石炭粒の燃焼は揮発分の燃焼と残ったコークス粒の
燃焼とにわけて考えるのが通例である。

微粉炭燃焼によく用いられる石炭の揮発分は２０〜４０
チ程度である。しかしながら揮発分の量は石炭粒を急速
に加熱することにより著しく大きくなシ工業分析によっ
て得られた値の２倍にも達することがよく知られている
。

・９−ナーから噴出した石炭粒子は、予熱された燃焼空
気との対流伝熱、あるいは炉壁、バーナータイル、すで
に着火燃焼している石炭からの輻射伝熱を受ける。

その結果揮発分の脱離に要する熱量が周囲よシ補給され
るが粒径が大となると、石炭粒子体積あたシの受熱面積
が小さくなると七によシ受熱量が小さくなシ、揮発分の
脱離が遅れ、コークス粒子が残る傾向となる。

■　石炭粒子の空気による燃焼速度は温度上昇によって
いちじるしく促進されることはいうまでもなく、はじめ
の粒子温度は高い方が望ましい。

■　燃焼している石炭粒子近傍への酸素原子の供給は、
周囲の温度が高いほど拡散効果が促進される。その結果
石炭粒子の燃焼が促進される。

本発明者は微粉炭の燃焼挙動を研究する過程で以上の燃
焼の際の律速段階がどれほどであれ、石炭粒子を事前に
予熱しておくことによシ、揮発分の離脱が容易と々シ燃
焼が促進されることを見い出したことによってこの発明
を完成したものである。石炭粒子のかわシに燃焼空気の
予熱温度を高めることも考えられるが石炭粒子そのもの
へ及はす影響が間接的であるため、燃焼に及ばず影響は
それほど大きくない。

微粉炭の予熱の方法としては、第５図（、）に示すよう
に、粉炭も送シ出すタンクあるいは気流搬送配管内に別
途設置新設備で装置した高温ガス（製造手段としては可
燃物の燃焼、電気加熱が考えられる）を吹きこむか、他
熱設備よりの高温ガス（例えば燃焼排ガス）を吹込むこ
とにょシ、タンクから気流搬送されてきた粉炭を希釈す
ると同時に加熱することができる。

他の方法として第５図（ｂ）に示すように粉炭配管の経
路に加熱装置を設置し、管外壁を燃焼ガス、電気ヒータ
ー、あるいは高温の熱媒等で加熱することによシ内部を
通過する粉炭温度を上昇させることもできる。さらに管
外壁を加熱することに代えて粉炭配装の経路中に別途に
粉炭加熱専用装置を設けて加熱しても良い。

（実施例と効果） ＬＮＧを燃焼させる高温ガス発生装置を有する第６図の
実験装置フローにおいて、加圧状態でＬＮＧを燃焼させ
て高温の排ガスを作シ、それを通常の粉炭気流搬送配管
に注入し、粉炭（粉炭ｆｃ１００Ｋｐ／／ｈｒ、２００
Ｃ）を加熱する方式をとった。そして第４図に示す燃焼
炉で微粉炭８を燃焼させサンノラー４で、燃焼ダストを
捕集し、化学分析によシ燃焼率を算出した。第６図にお
いて、稀釈Ｉ、ＮＧは、焼空気は帆Ｉ　Ｎｍ　／Ｖ４・
石炭であり排ガス量Ｆｉ０．１１３Ｎｍ’／Ｋｐ・石炭
（Ｃｏ２：　７．４％ｌ　Ｈ２Ｏ：１４．９　％　ｌ　
Ｎ２ニア６．３チ１０２：１．４チ）である。

その結果を記した第７図によれば７５μ以下８０チの微
粒度粉炭と３００μ以下８０チの粗粒度粉炭ともに予熱
の程度が進行すると共に１００Ｃ以上において燃焼効率
は改善されている。

特に３００μ以下８０チの粗粒度では１５０Ｃの予熱に
よって、予熱しない７５μ以下８０チ粒度の微粒粉炭の
燃焼効率と同程度の結果が得られておシ粗粒燃焼を可能
ならしめる結果となっている。更に７５μ以下８０チの
微粒石炭でも予熱温度上昇によシ燃焼効率が改善が行わ
れておシ粉砕機の設置されている既設の微粉炭燃焼炉に
おいても従来と同一の粒度でさらに高速高能率燃焼、短
賃の結果を得ることができた。

バーナーポート部の観察によれば、石炭の粗粒しによシ
ポート噴出後の着火は遅れ気味となるが且粒でも予熱温
度を上昇させることによシ、着火が著しく早くなること
がＵ（ｆ誌された。

（発明の効果） （イ）設備を新設する場合幻、粉砕機を簡略化すること
ができる。

（ロ）　既設設備を対象とする場合、粒度を粗にするこ
とにより同−石痰処ｆ４！縦であれば粉砕に要する１ｈ
力原中モンをいちじるしく低下させうる。

又、同一の粉砕機で多量の石炭粉砕が可能となる。

Ｃウ　既設設備を対象とする場合、従来と同一の粒度を
使用するとすれば、粉炭の予熱にょυ、燃焼をいちじる
しく促進させることができる。

また揮発分の異なる炭種を使用した場合、フレーム長さ
は当然異ってくることが予想されるが、たとえは揮発分
のすくない炭種では予熱程度を高めるなどＫよりフレー
ムの状況を同一にすることができる。

に）石炭を予熱するのに必賛な熱量は２００ｃまで予熱
するとして石炭自身に換算して１％程度にすぎず金額的
には安価なものである。さらに他の燃焼設備の排熱を石
炭の予熱に使用することによってコスト的にさらに安価
になる。

以上この方法は工業的に有効な方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の微粉炭燃焼方式の処理フローを説明する
図、第２図は微粉炭粒径と燃焼時間の関係を示す図、又
、第３図は微粉炭粒径と燃焼効率の関係を説明する図、
第４図は微粉炭燃焼方式の燃焼炉を説明する図、第５図
（ａ）は本発明において微粉炭を高温ガスで直接加熱す
る工程を加えた微粉炭燃焼方式の処理フローを示す図、
第５図（ｂ）は本発明において微粉炭を加熱装置で間接
的に加熱する工程を加えた微粉炭燃焼方式の処理フロー
を示す図、第６図は本発明の実施例で採用した微粉炭燃
焼方式の処理フローを示す図、第７図は実施例において
粉炭の予熱温度と燃焼効率を測定した結果を示す図であ
る。 １ニブロー／′ｅイブ　２：羽口 ３：バーナーランス ４：ガス・ダストサンプラー ５：炉内温度計　６＝のぞき孔 ７＝煙通入口淵四計　８：粉炭 ９：熱風 第２図 第３図 応肋崖組色φ） 第４図 町

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 工、　微粉炭燃焼設備において微粉炭を燃焼させるに際
   して、微粉炭の温度を１００１；υ上に加熱してバーナ
   ーよシ噴出燃焼させることを特徴とする微粉炭燃焼法。 ２、微粉炭の温度を１０００以上に加熱するととを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の微粉炭燃焼方法。 ３、　バーナーへの粉炭搬送配管の中途経路あるいは粉
   炭を送り出すタンクに高温ガスを吹き込むことによシ粉
   炭を加熱することを特徴とする特許請求の範囲第１項、
   又は第２項に記載の微粉炭燃焼方法。 ４、　バーナーへの粉炭搬送配管の中途に加熱装値を設
   置して粉炭を加熱することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項、又は第２項に記載の微粉炭燃焼方法。