JPS6039923B2 - 微粉炭燃焼方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は燃焼区域の温度を低下させて点火区域に還元
ふん圏気を設けることにより窒素酸化物を減ずるための
徴粉炭燃焼方法に関する。

全世界にわたって工業文化水準の上昇から生ずる空気汚
染の急速の増加によって生ずる当面の問題と長期間の問
題についての関心が現在高まっている。

この関０とともに、汚染のこの上昇額向を逆転させるた
めに緊急な手段を講じなければならないと言う鋭い認識
を生じ、汚れた粒とガスとを大気へ排出するのを防ぐ手
段を発達させるため公的と私的との機関が大きな努力を
している。このような一つの大気汚染源は化石燃料を燃
焼させる蒸気発生装置の多量な放出物の中に現われる窒
素酸化物（Ｎ○ｘ）である。一酸化窒素（ＮＯ）は眼に
見えない有害ガスである。しかしながら、それが蒸気発
生器を貫流して酸素と接触するとき、それは二酸化窒素
（Ｎ０２）または窒素酸化物と一まとめにして呼ばれる
他の酸化物を作るように反応する。二酸化窒素は十分な
濃度で動物と植物との寿命に有害である黄かつ色ガスで
ある。蒸気発生器の多量排出で眼に見えるもやを生ずる
のはこのガスである。窒素酸化物を窒素と酸素との反応
の結果として作り、その窒素酸化物は熱的窒素酸化物お
よび（または）燃料窒素酸化物であってよい。

熱的窒素酸化物は化石燃料の燃焼のため供Ｖ給した空気
の中に含まれる窒素と酸素とから生じ、燃料窒素酸化物
は燃焼空気中の酸素との燃料の中に含まれる窒素の反応
から生ずる。熱的窒素酸化物を作る割合は可変要素即ち
焔温度と高温区域の中の燃焼ガスの滞留時間と余剰酸素
供給との組合わせにより決まる。

窒素酸化物の形成割合は焔温度が上昇するにつれて増加
する。しかしながら、反応には時間がかかり、非常に短
かし、時間で与えられた温度では窒素と酸素との混合物
が低温度で長い時間での同じ混合物よりも少しの窒素酸
化物を生ずる。燃料と空気との燃焼が２０３８００（３
７０００Ｆ）程度の焔温度を生ずるここで言及する型の
蒸気発生器では、反応を支配する温度・時間関係は１５
９３ｏｏ（２９０００Ｆ）以下の焔温度で目立った窒素
酸化物（ＮＯ）を生じないが１５９３００以上で反応割
合が急速に増加するようなものである。燃料窒素酸化物
を作る割合は点火区域の中の酸素供給によって決まり、
還元ふん図気良Ｐち点火区域の中の酸素の水準が燃料の
完全燃焼のため必要とする水準以下である条件のもとで
、目立った窒素酸化物を生じない。

前記したことから明らかなように、熱的窒素酸化物の形
成を焔温度の任意の程度の減少により減ずることができ
また１５９３ｑｏでかそれ以下の焔温度で最小にし、点
火区域の中に還元ふん囲気を設けることにより燃料窒素
酸化物の形成を止める。

きびしい放出物制御装置の出現で、燃料燃焼設備の製作
者は化石燃料の燃焼から生ずる汚染物の量を制限する方
法を今までに追求し続けてきた。従来、製作者の努力は
つぎの二つの方法のうちのいずれかに一般に向けられ、
即ち二つの方法のうち一方の方法は一般に２段式燃焼と
呼ばれて空気の欠乏での初期点火とバーナから離れた位
置で完全燃焼のため必要とする残りの空気の導入とを必
要とする方法であり、他方の方法は燃焼区域の中での冷
却面の追加を必要とする方法である。両方の方法は窒素
酸化物の減少を達成したけれども、両方法は作用効率の
付随損失をもった未燃焼物の目立った繰越を生ずる。こ
の発明は従来可能であったよりも徴粉燃料のさらに完全
な燃焼を得ると同時に窒素酸化物の形成を減ずる徴粉炭
燃焼方法を提供する。

従って、必要な燃焼空気の一部分を供給しまた蒸気発生
器の隣接して置いたバーナと炉壁との間に作った風箱の
中に燃料燃焼装置の少くとも一部分を贋いた配置を設け
ることにより、米国特許第３０４９０８５号明細書に記
載の型の徴粉炭バーナに改良を加える。

普通風箱の中にある燃料燃焼装置の部分を導入するため
の出入口をバーナ壁に作り、可燃混合物への燃料と空気
との混合および可燃混合物の点火を行うことができるバ
ーナ口を炉壁に作る。燃料燃焼装贋はバーナの中心軸線
のまわりに置きまたバーナ口に隣接した出口端部とバー
ナ壁を通って延びかつ風箱の出口側で終る入口端部とを
もつ管状のノズルをもつ。ノズル中は中央通路を限定し
また蒸気発生器の燃焼室の中への送入のため微粉炭と燃
焼空気との混合物を送るのに役立つ。風箱からバーナ口
へ燃焼空気を向けるため、第１スリーブ部村と第２スリ
ーブ部材とを風箱の中に瞳〈。第１スリーブ部材はノズ
ルとの間に内方通路を作るためノズルのまわりに同心に
へだてた一部分をもち、第２スリーブ部材は第１スリー
ブ部材との間に外方通路を作るため第１スリーブ部材の
まわりに同心にへだてた一部分をもつ。例えば輪状の内
方通路と外方通路との間で風箱の空気の流れを分配する
ため、別個なダンパを設ける。燃料と空気との分配を改
良しまたバーナロへの燃焼空気の三分路での導入の効果
を最大にする燃料送入型を得るため、ベンチュリ部分を
ノズルの入口部分に置きまた調節自在の綾部材の円錐形
の端部分と作動的に組合わせる。この発明の目的は燃料
窒素酸化物の形成を止め熱的窒素酸化物の形成を最小に
するため必要とする下方ピーク焔温度を得るように燃料
の初期燃焼を還元ふん囲気で行う徴粉炭燃焼方法を得る
ことである。

この発明の目的は焔安定効果を生ずる再循環区域を生ず
るため燃料と空気との初期混合を制限することであり、
燃料濃厚混合物を囲みまた完全燃焼のため燃料と随意に
混合する流れ模様にそって完全燃焼のため必要とする残
りの空気を導入することである。

すなわち、中央通路４５を通って流れる燃焼空気を化学
量論的空気の１５〜３０％の範囲内に維持すること、お
よび内方通路９５を通って流れる燃焼空気を化学量論的
空気の３５〜４５％の範囲内に維持することは還元ふん
囲気のもとで安定点火区域を生じまた下方ピーク焔温度
を生ずる。外方通路９７を通って流れる燃焼空気を分子
量論的空気の５５〜６５％の範囲内に維持し、その燃焼
空気の燃料の燃焼を完成するのに必要とする空気を表わ
す。この発明の方法を添付図面に示された菱直について
以下にさらに詳細に説明しよう。

第１図によれば、水冷壁１２をもつ蒸気発生器１０を図
示し、水冷壁１２は炉室即ち燃焼室１４を限定し、徴粉
炭バーナ１６により石炭と空気との混合物を炉室１４へ
供給する。

炉室１４の中で燃焼を完了した後に、高温ガスはノーズ
部分１８のまわりを通って管状の二次過熱器２０を通り
越してそれから対流通路２２を通って下方に流れ、その
対流通路２２は管状の一次過熱器２４と節炭器２６とを
もつ。対流通路２２を出たガスは空気子熱器２８の管を
通って流れその後で煙突３０を通って流出する。明らか
なように、二次過熱器２０と一次過熱器２４と節炭器２
６を通った高温ガスはそれらを貫流する流体に熱を加え
、空気加熱器２８を貫流するガスは管を通って流れる燃
焼空気に残りの熱を加える。強制送風用の送風機３２は
燃焼空気を蒸気発生器１０に供給しまた空気加熱器２８
の管を通り越して多数のそらせ板３４のまわりを通って
それから枝管３８，４０の間に分配のための導管３６を
通って流れさせる。枝管３８を貫流する燃焼空気を風箱
４２の中へ送入し、その燃焼空気は微粉炭バーナー６と
組合わせたノズル４４から排出した石炭の燃焼のため必
要な空気の大部分である。

バーナ口５０を通って炉室１４の中へ送入のため、風箱
４２の中の空気を内方論状通路９５と外方論状通路９７
との間に分配する。枝管４０を貫流する空気は燃焼のた
めに必要な空気の残りの部分であって一次空気送風機５
２の中へ流入し、その一次空気送鼠機５２の中で空気を
加圧しその後で導管５４を通って空気吹付け型の徴粉化
装置５６の中へ送る。

蒸気発生器１０の中で燃焼しようとする石炭を技術上公
３句のように蒸気発生器１０への石炭需要に応じて原料
炭貯蔵庫６０から管５８を通って供給装置６２へ原料の
形で送る。

徴粉化装置５６は原料炭を希望の粒の大きさに粉砕する
。一次空気送風機５２からの圧縮空気はそれとともに石
炭粉を運ぶ徴粉化装置５６を通って管６４を通りそれか
らノズル４４へそれからバーナ口５０を通って炉室１４
の中へ流れる。石炭需要に応じて蒸気発生器１川こ導入
する空気の全量を調節するため、ダンパ６６を強制送風
機３２と組合わせる。

ノズル４４を通って導入する空気の童を調節するため、
ダンパ６８を一次空気送風機５２と組合わせる。明らか
なように、図示を明瞭にするため、図は一つの徴粉化装
置と組合わせた一つの徴粉炭バーナを図示するが、実際
には１個の徴粉化装直と組合わせた複数個の徴粉炭バー
ナがあってもよく、蒸気発生器と組合わせた複数個の徴
粉化装直があってもよい。第２図によれば、バーナ口５
０を通ってたくように徴粉炭バーナ１６を配置し、バー
ナ口５０を耐火材料によりラィニングしまた水冷壁１２
の炉側の方へ末広になった円錐台状のど部として作りま
た管７０により流体で冷却する。

出入口７４をもつバーナ外方壁７２を水冷壁１２からへ
だてる。徴粉炭バーナ１６は入口部分４４Ａと出口部分
４４Ｂとをもつ円筒形のノズル４４をもつ。

ノズル４４は中央通路４５を限定しまた出入口おおし、
板７６を通って風箱４２を横切ってバーナ口５０に隣接
した点へ延びる。開いた端部のェルボ部材７８を一端部
で入口部分４４Ａにかつ他端部でバーナ用の管６４へ連
結する。この発明によればベンチュリ部分８０を図示し
、このベンチュリ部分８川ま中央通路４５内にあって入
口部分８０Ａと出口部分８０Ｂとをもつ。

入口部分８０Ａの後緑部はノズルの入口部分４４Ａの後
緑部と同じ横断平面上にある。ベンチュリ部分８０の出
口部分８０Ｂはなるべく中央通路４５の入口から半分以
内でノズル４４の端部の間の中間の点で終る先綾部をも
つ。案内管８２はベンチュリ部分８０の縦軸線と共軸の
縦軸線にそってェルボ部材７８の端板８４を通って延び
る。

案内管８２を端板８４に固定して支持し、案内管８２は
順に榛部材８６に対する支持体を構成し、穣部材８６は
案内管８２を通ってそれと滑動自在な共軸関係に延びる
。藤部材８６は案内管８２の端部を通って突出する両端
部をもち、それらのうち一端部はノズル４４の外側にあ
って止め体８８をもち、池端部はペンチュＩＪ部分８０
の入口部分８０Ａの中へ突入し、この池端部には円錐形
端部分９０を作り、この円錐形織部分９０をベンチュリ
部分の入口部分８０Ａの内周面に平行にそれからへだて
る。円錐形端部分９０を入口部分８０Ａの縦軸線にそっ
て希望位置に置くことができるような大きさに、榛部材
８６を作る。案内管８２の壁を通って延びる止めボルト
９２により、綾部材８６を選択位置に固定して保持する
。バーナ口５０の中に作ったどの部分へ圧縮空気を向け
るため、第１スリーブ部材９４と第２スリーブ部材９６
とを風箱４２内に置く。

第１スリーブ部村９４はノズル４４の出口部分４４８の
まわりに同０にへだてた部分９４Ａをもち、それで部分
９４Ａと出口部分４４Ｂとの間に内方論状通路９５を形
成する。第１スリーブ部材９４の残りの部分は部分９４
Ａの入口端部から外方に横方向に延びるフランジ板９４
Ｂの形をなす。輪状の壁板９８はノズルの出口部分４４
Ｂを囲み、壁板９８を出口部分４４Ｂに連結する。入口
９５Ａに垂直に延びる内方論状通路９５に対する入口９
５Ａを作るため、フランジ板９４Ｂと壁板９８とがたが
いにへだてる。出口部分４４８と壁板９８とをたがいに
へだてる。出口部分４４８に対して接触して囲む関係に
出口部分４４Ｂの一部分にそって延びるスリーブ部分１
００に壁板９８の内周をまた連結する。第２スリーブ部
村９６は部分９４Ａの出口様部のまわりに同Ｄにへだて
た部分９６Ａをもち、それで部分９６Ａと部分９４Ａと
の間に外方輪状通路９７を形成する。第２スリーブ部材
９６の残りの部分は部分９６Ａの入口端部から外方に横
方向に延びるフランジ板９６Ｂの形をなす。鈴状の壁板
１０２は部分９４Ａを囲み、壁板１０２を部分９４Ａに
連結する。入口９７Ａに垂直に延びる外方論状通路９７
に対する入口９７Ａを形成するため、フランジ板９６Ｂ
と壁板１０２とをたがいにへた、てる。多数のダンパ１
０４を内方論状通路９５に対する入口９５Ａの中に置き
またフランジ板９４Ｂと壁板９８との間に周囲で等距離
にへだてまたフランジ板９４Ｂと壁板９８との外周に隣
接して回動自在に連結する。

ダンバ１０４を開放位置と閉止位置と中間位置との間で
回動するようにしまたなるべくリンク仕掛列１０５を介
して相互に連結し、それでダンパ１０４を全部同時に軸
部材１０６を介して調節自在にし、鞠部材１０６をダン
パ１０４に作動的に連結しまた風箱４２の外側で終らせ
また手動ハンドル１０８に連結する。多数のダンパ１１
０を外方論状通路９７への入口９７Ａの中に置きまたフ
ランジ板９６Ｂと壁板１０２との間で周囲で等距離にへ
だてまたフランジ板９６Ｂと壁板１０２の外周に隣接し
て回動自在に連結する。

ダンパ１１０を開放位置と閉止位置と中間位置との間で
回動するようにしまたなるべくリンク仕掛列１０７を介
してたがいに連結し「それでダンパ１１０を全部同時に
軸部材１１２を介して調節自在にし、鞠部村１１２をダ
ンパ１１０１こ作動的に連結しまた風箱４２の外側で終
らせまた手動ハンドル１１５に連結する。多数の羽根１
１４をスリーブ部分１００‘こ対して囲む関係に配置し
また内方論状通路９５の中に置き、羽根１１４を等距離
にへだてまたたがいに連結し、それで羽根１ １４を全
部同時に軸部材１１６を介して調節自在にし、鞠部材１
１６を羽根１１４に作動的に連結しまた風箱４２の外側
で終らせまた手動ハンドル１１８に連結する。

もし望むなら、自動制御装置に応動する作動装置（図示
していない）に勅部村１０６，１１２，１ １６を歯車
で連結するか他の仕方で連結してもよい。

公３句の型の点火装置１２０がおおし、板７６を通り越
して壁板９８を通って延び内方輪状遍路９５で終る。

のぞき管１２２がおおい板７６を通り壁板９８を通って
延び内方輪状通路９５で終る。のぞき管１２２がおおし
、板７６を通り壁板９８を通って延び壁板９８の内側で
終る。第３図はおおし、板７６の風箱側の切欠いた部分
を図示し、その部分はフランジ板９６Ｂをもち、フラン
ジ板９６Ｂはダンパ１１０のピボット１１０Ａをもち、
ピボツト１１０Ａはフランジ板９６Ｂを貫通して延びる
。

部分９６Ａ，９４Ａはそれらの間の外方論状通路９７を
形成するためたがいにともに作用し、／ズルの出口部分
４４８と部分９４Ａとはそれらの間に内方論状通路９５
を形成するためともに作用する。内方輪状通路９５は羽
根１１４と点火装置１２０の排出端部とを収容する。ノ
ズルの出口部分４４Ｂは中央通路４５の出口部分を限定
する。好ましい実施例の作用中、炉室１４の中で燃擁し
ようとする石炭を原料の形で原料炭貯蔵庫６０から管５
８を通って供給装置６２へ送出し、供給装置６２は技術
上公知のように蒸気発生器１０での石炭需要に応じて徴
粉化装置５６に供聯合した石炭の量を調節する。

空気吹込み型である徴粉炭化装置５６に一次空気送風機
５２から圧縮空気を供給し、バーナの出口で点火を始め
るのに十分な空気を与えまた徴粉炭化装置５６とバーナ
用の管６４とノズル４４との貫流吹込みを確実にするの
に十分な流れ速度を与えるため、供給する圧縮空機をダ
ンパ６８により調節する。円錐形端部をもった榛部材８
６はベンチュリ部分８０の一部分を横切る正味有効面積
を変えそれでベンチュリ部分８０を貫流する石炭・空気
混合物の速度を変えまた燃料・空気分配を促進する装置
とノズル４４からの燃料排出の型とを設けるように軸向
きに調節目在である。ダンパ６６をもつ強制送風式の送
風機３２により燃焼のため必要な全空気を蒸気発生器へ
送出し、ダンパ６６は技術上公知のように蒸気発生器１
０での石炭の需要に応じて空気の量を調節する。

燃焼空気が空気加熱器２８の管を通って流れる鰹道ガス
と間接接触するようになったときに、燃焼空気を加熱し
、その後で枝管４０，３８の間で分配しようとする導管
３６を通って燃焼ガスを搬送し、導管３６は前記したよ
うに徴粉炭化装置５６へ通じ、徴粉炭化装置５６は風箱
４２へ通じ、そこで空気を内方輪状通路９５と外方輪状
通略９７との間に分配する。前記したことから明らかな
ように、バーナ口５０へ燃競空気を導入するため別個な
３個の流れ通路、即ちベンチュリ部分８０をもつノズル
４４の中央通路４５を通る中央流れ通路、風箱４２から
内方輪状通路９５を通る内方輪状通路（流れ通路）、お
よび風箱４２から外方輪状通路９７を通る外方輪状流れ
通路を設ける。燃料・空気分配の促進と排出型の形成と
組合わせたこれらの３個の流れ通路を貫流する空気の釣
合った童の調節はこの発明の主特徴を構成する。実際の
作動で有効であると判明したことによれば、中央通路４
５を通って流れる燃焼空気を化学量論的空気の１５〜３
０％の範囲内に維持すること、および内方通路９５を通
って流れる燃焼空気を化学量論的空気の３５〜４５％の
範囲内に維持することは還元ふん囲気のもとで安定点火
区域を生じまた下方ピーク焔温度を生ずる。

外方通路９７を通って流れる燃焼空気を分子量論的空気
の５５〜６５％の範囲内に維持し、、その燃焼空気は燃
料を完成するのに必要とする空気を表わす。規定に従っ
てこの発明の特別な実施例を図示しかつ前記したけれど
も、当業者にとって明らかなように、特許請求の範囲の
中でこの発明の型の変更を行うことができ、この発明の
ある特徴を他の特徴の利用なしにときどき有利に使うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施する徴粉炭燃焼装置を使った蒸
気発生器の略図での断面正面図、第２図はこの発明を実
施例する微粉炭バーナの断面正面図、第３図は第２図の
線３−３で切った横断面図である。 図中、１２は水冷壁、１６は徴粉炭バーナ、４２は風箱
、４４はノズル、４５は中央通路、５０はバーナ口、７
２はバーナ外方壁、９４は第１スリーブ部材、９５は内
方通路、９６は第２スリーブ部材、９７は外方通路、１
０４，１１０はダンパである。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少くとも一つのバーナ口、微粉炭と燃焼空気とをバ
   ーナ口へ供給する供給装置、中央通路を限定するノズル
   をもつ微粉炭バーナ、ノズルのまわりに内方通路を形成
   する装置、内方通路のまわりに外方通路を形成する装置
   、および内方通路と外方通路との間に燃焼空気の流れを
   分配する装置から成る装置での微粉炭燃焼方法において
   、バーナ口の中へ送入のため内方通路と外方通路とを通
   つて必要な燃焼空気の一部分を送る工程、バーナ口の中
   への送入のため中央通路を通つて微粉炭と必要な燃焼空
   気の残りの部分との混合物を送る工程、還元ふん囲気内
   で燃料点火区域を設けるため中央通路を貫流する燃焼空
   気の量を前後微粉炭に対する化学量論的空気量の１５〜
   ３０％の範囲に調節する工程、点火区域を安定するため
   内方通路を貫通する空気の量を前記化学量論的空気量の
   ３５〜４５％の範囲に調節する工程、および燃料の完全
   燃焼を得るため外方通路を貫流する燃焼空気の量を前記
   化学量論的空気量の５５〜６５％の範囲に調節する工程
   をもつことを特徴とする微粉炭燃焼方法。