JPS60200007A - 微粉炭燃焼方法 - Google Patents

微粉炭燃焼方法

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JPS60200007A
JPS60200007A JP5466284A JP5466284A JPS60200007A JP S60200007 A JPS60200007 A JP S60200007A JP 5466284 A JP5466284 A JP 5466284A JP 5466284 A JP5466284 A JP 5466284A JP S60200007 A JPS60200007 A JP S60200007A
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JP
Japan
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combustion
furnace
air
furnace wall
pulverized coal
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JP5466284A
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Motofumi Kaminaka
上仲 基文
Hiroyuki Takashima
高島 啓行
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23MCASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00Casings; Linings; Walls
    • F23M5/08Cooling thereof; Tube walls
    • F23M5/085Cooling thereof; Tube walls using air or other gas as the cooling medium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C7/00Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
    • F23C7/02Disposition of air supply not passing through burner

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

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】 (発明の技術分野) 本発明は、石炭を細かく粉砕した、いわゆる微粉炭の燃
焼方法に関する。
(発明の技術的背景とその問題点) 微粉炭燃料は′2素含有址か多く燃焼においてFuel
−Nowを発生しやすい、 NOxの発生を抑制する方
法としては従来より種々の方法が提案されているが、微
粉炭のように燃料中に多量の窒素化合物を含有するもの
については二段燃焼方式が有効であるといわれている。
二段燃焼方式は、燃焼用空気を2段階に分けて供給し、
1段目において低空気比の条件で燃焼を行なわせ、その
後所定の空気比になるように不足分の空気を火炎中ある
いは火炎末端部に混合するよう供給し、段階的に燃焼を
完結させるものである。すなわち、1段目において、燃
料を低酸素濃度の下で燃焼させ、燃焼温度の低下と燃焼
速度をゆるめることによってNOX発生を抑制するとと
もに、2段目において低温度領域で燃焼させることによ
ってNOxの生成を低減するものである。
このように、二段燃焼方式はNOxの生成を低減する点
において有効である。ところか、燃料過剰燃焼の雰囲気
中では石炭灰の融点が低下し、溶融した石炭灰がパーナ
ロ周辺の耐火材部分に伺着、堆積して燃焼上の障害をひ
き起すいわゆるタリンカ・トラブルや、炉壁管への溶融
灰の付着によるスラッギング拳トラブル等を生じやすい
。この理山から、微粉炭燃焼において二段燃焼方式はも
っばら炉内温度の低いボイラー等に使用されており、炉
内温度が高く上記のトラブルの生じやすい固定1耐火壁
炉に適用されている例はほとんどない。
(発明の目的) そこで、本発明の目的は、ボイラーのように炉内が木管
に囲まれており炉内温度が低い炉のみでなく、炉壁か固
定耐火壁で形成された炉内温度の高い(たとえば120
0°C以上の)燃焼炉においても、タリンカ・トラブル
やスラッギング中トラブルをひき起すことなく低NOx
燃焼を可能とした微粉炭燃焼方法を提供することにある
(発明の構成) このII的を達成するために、本発明は、燃焼炉の微粉
炭/ヘーナ取伺部近傍の火炎形成領域において実質的に
炉壁の全周より燃焼用空気等の気体を噴出し、L記炉壁
を冷却するとともに火炎に対して気体を均質に混合する
ことを特徴とするものである・ (発明の具体例) つぎに、本発明の具体例を図面に基いて説明する。
第1図は本発明に係る微粉炭燃焼方法を示す模式的断面
図である。
図中1は微粉炭バーナを示す。本発明に使用される微粉
炭バーナ1としては、たとえば実開昭58−13231
4号公報に開示されている微粉炭/ヘーナが好適である
。このバーナは、バーナ本体の中心部に助燃性または可
燃性の気体を噴出する噴出口を有し、この噴出口から助
燃性または可燃性の気体を旋回させつつ噴出し、噴出口
の外周に設けた微粉炭噴出口から微粉炭を噴出するよう
になっている。
2は燃焼炉の炉壁を示し、耐火材で形成されている。3
は炉壁外周に形成された鉄皮であり、鉄皮3と炉壁2と
の間には環状の空気流通空間4を形成するためにリム3
aが設けられている。5は冷却用空気噴出ノズルであり
、バーナl外周の炉壁2に沿って周方向に等間隔で数個
(通常6個以上)設けられており、このノズルから、パ
ーナロ周辺の耐火材部分およびバーナ取付部近傍の火炎
形成部における炉壁の実質的に全周に対して冷却用空気
を噴出し、」−記耐火材部分および炉壁を石炭灰溶融温
度以下に冷却するとともに、火炎中にこの冷却用空気を
均質に混入できるようになっている。冷却用空気噴出に
より冷却を施すべき部位としては、炉壁部の石炭溶解開
始温度以上になる箇所である。さらに具体的には、燃焼
条件によっても異なるか、1000万kcal/h程度
のバーナを使用する場合には、八−すからl〜2.5 
m程度の範囲である。少なくとも八−す火口径(たとえ
ば588φ+nm)の4イ1″1以内の範囲を冷却する
ことが必要である。
6は二段燃焼用空気噴出孔を示し、火炎中に空気を均質
に混入せしめることができるよう炉壁2の輔方向および
周方向に多数設けられている。この二段燃焼用空気噴出
孔6からの空気も炉壁冷却に′Δ′す−することができ
る。図示の実施例では、空気噴出孔6の噴出方向に角度
がもたせであるが、これは噴出孔6からの空気が火炎中
に均質に混合されるようにするためである。7は冷却用
および二段燃焼用空気の導管であり、上記の冷却用空気
噴出ノズル5に連通ずるとともに、」二記の環状空気流
・連室間4を介して二段燃焼用空気噴出孔6に連絡して
いる。導管7から冷却用空気噴出ノズル5に連絡する冷
却用空気流路と、導管7から二段燃焼用空気噴出孔6に
至る二段燃焼用空気流路とは、八−すl近傍の炉壁2と
鉄皮3間に延在する隔壁8により仕切られている。導管
7から各流路に配分される空気量は、各流路に設けた弁
5a、Eiaによりそれぞれ調節される。一般には、噴
出「15からは燃焼用空気の5〜50%が噴出速度10
m/s以上の速度で噴出され、噴出孔6からは燃焼用空
気の10〜60%が噴出速度5al/S以」二で噴出さ
れる。
噴出1コ5からの空気量/噴出孔6からの空気量は0.
2〜2である。通常は弁5a、6aを全開状態で操業で
きるよう構成されているか、石炭性状が著しく異なる石
炭種を使用する場合たとえば石炭灰の付着しやすい石炭
種を使用する場合には、冷却用空気配分が通常より多く
なるよう各弁5a 、 6aの開度か調節される。一方
、火炎着火性の悪い石炭種の場合には、冷却用空気が多
いと火炎が冷却されすぎて失火する虞れがあるため、冷
却用空気配分を通常より少なくする。
なお、冷却用および二段燃焼用空気導管7に導入される
気体としては通常の燃焼用空気のほか排カス混入空気を
使用することもできる。後者の場合には、燃焼ガスの一
部を混入することにより酸素濃度を下げて燃焼させ、燃
焼温度の低下と燃焼速度を遅くすることによってNOX
の生成を抑制できる効果がある。
」−1記したように、本発明によれば、バーナ取付部近
傍の火炎形成領域の炉壁に沿って燃焼用空気の一部を噴
出し、炉壁を冷却して溶融灰の付着を防止するとともに
、炉壁からの輻射熱を低減し、バーナ近傍の火炎局部高
温部の生成を抑制してNOXの低減を達成することがで
きる。
なお、バーナ1より噴出される微粉炭中には−j′$粗
粒子炭が含まれているが、粗粒子炭は燃焼ガスとともに
すべてが炉外に排出されるわけではなく、一部は炉底に
蓄積する。このようにして形成される炉底の蓄積法は、
長期間放置されると、火炎からの放射熱により焼き締ま
り炉壁に悪影響をおよぼすこととなり、除去も困難にな
る。このため、1ケ月に1度程度の頻度で微粉炭の燃焼
を停止し、炉内の蓄積法を除去する作業が必要であった
7゜−木発明者らは、比較的早期のうちであれば、高圧
気体を蓄積法に吹きつけるのみできわめて容易に蓄積法
を炉外に除去できることを知見した。
そこで、この知見に基いて、高圧気体を冷却用空気噴出
口5から一定時間間隔で噴出して蓄積法を除去すること
がさらに提案される。高圧気体としてはたとえば4〜5
kg/c rn’の計装用圧空を用いることができる。
噴出周期は炉内温度、石炭種等により異なるが、数時間
ごと、たとえば3時間に1分程度の噴出を繰り返すこと
により目的を達成することができる。
なお、冷却用空気噴出口5より高圧気体を噴出すること
が設備耐圧上好ましくなく、また噴出気体の量を抑制し
たい場合には、噴出口5とは別系統に高圧気体噴出口8
を少なくとも炉底部に設置すればよい。この場合には、
噴出口9から、常時噴出口が耐熱温度以上に加熱されな
いように、冷却する量の気体を噴出するとともに、所定
の噴出周期で上記高圧気体を噴出して炉内の石炭灰をパ
ージする。
(実施例) つぎに、本発明による微粉炭燃焼方法の効果を実施例に
より説明する。
本発明方法としては、第1図に示す装置を用いて下記の
条件により実験を行なった。なお、効果の比較のために
、第1図の装置における弁5aを全閉として冷却用空気
を噴出しない実験および第3図に示すように二段燃焼用
空気をlケ所のみから11人した実験を比較例として示
した。第3図において、■は微粉炭バーナ、2′は炉壁
、8′は二段燃焼用空気噴出孔、7°は二段燃焼用空気
導管である。
実験条ヂ1 (1)石炭性状 灰分: 9.8L揮発分:29.8L水分:3.8%。
固定炭素:5B−8L発熱量:8400kca l/k
g(2)石炭粒度:200メツシュ篩通過物が85重量
2(3)ガス燃料:コークス炉ガスと高炉ガスの混合ガ
ス(1500kcal/N nf )(4)燃焼炉仕様
:内径2mφ×長さ6m(5)燃焼用及び冷却用空気温
度:常温(6)燃焼量 石炭: 1200kg/h、混合ガス+56ON m’
/h(燃焼ら1の111H) (7)炉内温度:1200〜1300℃結果第1表に示
すとおりである。
第1表から明らかなように、第3図に示した二段燃焼用
空気を1ケ所より混入する従来の二段燃焼法の場合のN
Ox生成量180PP11に対し、第1図のブi5aを
全閉とし、二段燃焼用空気が火炎中に均質に混入される
ようにした場合のNOx生成量は180ppmと約10
!低減しているが、第1図の弁5a、6aを全開とし、
八−す近傍部の炉壁に沿って冷却用空気を噴出した本発
明法の場合、NOx生成量は85ppmと比較例に比べ
半減した。又比較例では、バーナ取付部近傍が高温とな
り溶融灰が付着し、炉内に石炭灰が大量に蓄積し、しば
しば操業上のトラブルとなったが、本発明法ではバーナ
取付部近傍には石炭灰の溶着はほとんどなく、炉内の石
炭灰の蓄積も従来法に比べはるかに少なく、蓄積状の除
去も比較的容易であった。
又、高圧気体として、圧力4〜5kg/c m’の計装
用圧空を用い、噴出孔8より、3時間に1分の割合で、
+:Hi圧気体全気体した場合には、炉内への石炭灰の
蓄積は、はとんと認められず、3力月以上の微粉炭連続
燃焼がi+)能であった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による微粉炭燃焼方法を示す模式的断面
図、第2図は第1図におけるII −II線矢視断面図
、第3図は従来の二段燃焼式微粉炭燃焼方法を示す枚重
断面図である。 l ・・微粉炭バーナ 2,2°・・炉壁3・・鉄皮 
3a・・リム 4・・環状空気流通空間 5 ・・冷却用空気噴出口 5a・・弁6.6°・・二
段燃焼用空気噴出孔 6a・・弁 7・・冷却および二段燃焼用空気導管 7′・・二段燃焼用空気導?I′t′8 ・・隔壁9・
・高圧気体噴出口 特許出願人 住友金属下業株式会社 ゛;゛・j 第1図 第2図 第3図 ■ ■、

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)燃焼炉の微粉炭バーナ取付部近傍の火炎形成領域
    において実質的にバーナ取付部全周および炉壁の全周よ
    り燃焼用気体の一部を噴出し、上記炉壁を冷却するとと
    もに火炎に対して気体を均質に混合することを特徴とす
    る微粉炭燃焼方法。
  2. (2)少なくとも燃焼炉の炉底壁に沿って炉出口方向へ
    気体を間歇的かつ高速で噴射する、特許請求の範囲第1
    項に記載の微粉炭燃焼方法。
JP5466284A 1984-03-21 1984-03-21 微粉炭燃焼方法 Granted JPS60200007A (ja)

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