JPS6093212A - サイクロン式石炭燃焼装置 - 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） この発明は、サイクロン式石炭燃焼装置に関する。

（従来技術） 従来からサイクロン炉は、優れた石炭燃焼方式として、
ボイラなどの工業炉に広く用いられている。

従来のサイクロン炉２と工業炉１との組み合わせは、第
１図および第２図に示しである。

図に示されているように、石炭と空気は、それぞれ石炭
供給口４と空気供給口５から、サイクロン炉２の中に供
給され、高速の旋回流を形成りながら石炭を燃焼させる
。

これによって、石炭と空気が強烈【こ流動するので、よ
く混合され、非常に高い燃焼効率を得ることができ、こ
こに炉の容積は小さくとも、燃焼室負荷容量が大きく、
しかも、遠心力場での高温燃焼であることから、灰は、
溶融状態となって炉壁に沿って旋回する液層スラグ流に
効率よく捕集され、このため・サイクロン炉２からの灰
が、工業炉１内に飛散する量が著しく減少されるなど有
利な点が多い。

こうした特長をもつサイクロン方式であるが、実際には
次のような欠点があった。

つまり、サイクロン炉２においては、石炭の燃焼に必要
な空気は、その分配のしかたを種々に工夫しているもの
の、サイクロン炉２内で燃焼がすべて完結するように供
給されていた。

このようにサイクロン炉２内で完全燃焼が行なわれると
、高温で激しい燃焼反応を酸化性の雰囲気の中でイテな
うことから、高ａＦ！ｉのＮＯｘを含む排ガスを出すこ
とが判明した。

このＮＯｘの＃度は、数−１，Ｐ　Ｐ　Ｍ　＆、：達す
ることもしばしばあり、他の斂多くの利点があるにもか
かわら４′、このことカ改命的な欠点と／ｆっていた。

（発明の目的］ この発明は、上記従来の欠点を解消するためになされた
もので、排出されるＮＯｘの濃度を十分曵く抑えるとと
もに、その低減化にともＺって溶融スラグに生ずるおそ
れのある未赤炭素、その他スラグに含まれる未溶１牛Ｆ
Ｔ　’＃酸成分、Ｉ像化処理すること？通じて安全無害
な状態で排出することを目的とする。

（発明の構成） 上記目的を達成するために、この発明は、空気供給口が
、単位時間当りに供給される石炭に対し理論燃焼必要空
気量に達しない空気量′？ｃ単位時間当りに供給するよ
うに設定され、かつ工業炉には、サイクロン炉の出口か
ら上方に離れた位１１′スに、二次空気供給口を設ける
一方、サイクロン炉Ｇこｔよ、サイクロン炉内で発生す
る溶融スラグをせき止めるスラグバフルと、せき止めら
れた溶融スラグを受け入れ酸化処理して外部に排出する
酸化処理容器とが備えられているものである。

（実施例） 以下、図示した実施例にした力；つてこの発明を説明す
る。

第６図において、１は、ボイラ炉でなる工業炉であり、
この工業炉１の外周下部付近に、サイクロン炉２を装鋪
し、サイクロン炉２の下部に、多少のスペース６ゲ残す
ように高ざが決められている。

このサイクロン炉２は、張りめぐらした水管の内面に耐
火ｉ’Ｊｔ熱材を張り高温の維持を可能とした筒体で形
成され、工業炉１に一端が連通ずる状態で他端がやや上
り哨斜して突設されている。

このサイクロン炉２の外端には、石炭を供給するための
石炭供給［１４が備えられ、その向きは、サイクロン炉
２の中心上とされている。

また、サイクロン炉２の外周上部には、−次空気供給口
５が備えられ、炉内で旋回流を形成するように設けられ
ている。

こうして、石炭供給口４から微粉、状態で石炭６が供給
され、これに列し、−次空′ｙｊＪｆＪ”給１］５から
旋回状態の一次空気７が供給され７−）。

このづイクロン炉２においては、供給される石炭６を完
全燃焼でなく不完全燃焼させるように構成されている。

すなわち、単位時間当りに（ＩＢ給される石炭量に対し
、その石炭量を完全燃焼させるに必要とされるｌα少限
度の空気量、つまり、ここでいう理論燃焼必要空気量に
達しない通を単位時間当りに供給するものとする。

ここで、−次空気供給試／理論燵焼必要空気量の比λは
、石炭の発熱量、スラグの融点、債スＣの予熱温度、お
よび炉壁の放熱損失などを勘案して設定され、通常は、
０．４≦λく１の範囲内で自由に設定する。上記下限値
の０．４は、スラグを炉内で溶融状態に保つに十分なよ
うに炉内温度を一定以上に高く保つために必要な条件で
ある。

こうした比率で燃焼を行なうと、サイクロン炉２内では
、不完全燃焼が起り、その燃焼雰囲気が還元性をもつこ
とになる。

その結果−サイクロン炉２の燃焼ガス中には、ＮＯｘが
従来よりも低い濃度でしか存在しえないこととなる。こ
れは還元雰囲気によりＮＯｘ発生量が抑制されると共に
還元性ガス８が、脱硝作用を果すことによるものである
。

９け、サイクロン炉２の中心方向中１１Ａ１部に設けた
スラグせき止め用のスラグバブルであり、このバフ／ｌ
／９の中央にハ折成されたガスｊｌｌｌｉｌ］　１０　
ｆｃ通じて上記還元性ガス８が排出される。

この還元性ガス８＆よ、その下流側となる工業炉１内で
二次空気１１を与えられる。

この場合の二次空気供給口１２は、工業炉１のどの段５
′８Ｇこ設けてもよいものではない。

つまり、サイクロン炉２内でＮＯｘ濃度は低く抑えられ
てはいるものの、無公害化を達成するためＧこけ、ＮＯ
ｘ　Ｗ　１９をより十分に低減させる必要がある。した
がって、サイクロン炉２の連通口１５から上方へ十分離
れたところに二次空気供給口１２を配置しである。

これは、二次空気１１を還元性ガス８に供給するとそこ
で完全燃焼が起るが、この完全燃焼をさせる前の段階で
、還元性ガス８の脱硝作用によってＮＯｘを十分低い濃
度に抑えておくように配慮したことによる。

つまり、脱硝作用を行なわせるに十分な反応時間ｑｃと
るために、二次空気ｇＩ−袷口１２を、還元性ガス８の
下流１１１１１の離れたところにもってきたのである。

このようにＮｏＸａ度を十分低い）１なにし終えたあと
に、二次空気１１による弱いガス燃かムによって完全燃
焼を図るので、その時点でのＮＯｘの産出は、当然＠微
量に抑えられる。

このようにして・系全体でのＮｏＸの発生屋は極微量な
ものとなる。

一方、石炭粒子は、空気の旋回流の中で弾道計画いて燃
焼（００，化）とガス化（００化）の反応を行いつつ、
サイクロン炉２の炉壁内面に沿って旋回する灰のスラグ
層に捕集される。

しかし、この場合のサイクロン炉２内は、上記のように
還元性雰囲気であってａＯ化が遅いため、サイクロン炉
２の空間でガス化を完結することばできない。したがっ
て、石炭粒子は、旋回する溶融スラグ層の表面に浮遊し
つつガス化反応を継続するか、完結はされず未燃炭素分
として歿ることになる。

よって、溶融スラグがサイクロン炉２の内壁を離れる時
点においては、未燃炭素分０を含むことは避けられず、
またそれ以外に硫化水素Ｈ，Ｓなどの有害成分を・ａむ
こととなる。

上記未燃炭素分２１どｒ含むスラグを、そのままの形で
外部へ排出すると、不、怪済であり、また外部で有害な
ガスを発生ずるおそれがあるため、これらを次のように
酸化処理容器１４において別途処理する。

つまり、サイクロン炉２の底部に一酸化処理谷器１４を
備えつけ、その上端に形成したスラグ流入（コ１５を、
スラグバフル９のガス上流側に接近して連通させである
。

酸化処理舎’？＝：’ｒ　１４の外周下部には、酸化処
理用バイブ１６が連ａＬで取付けられ、図示しない予熱
器によって高６１１にとされた望気または酸素１７を、
羽１コ１８を通して酸化処理容器１４内に圧送するよう
にしである。

１９は、ｊ酸化処理容器１４内に持ち込まれた溶融スラ
グを示Ｌ１このスラグ１９に、下吹き式Ｏこ夜気または
酸素１７を圧送することによリースラグ１９中の未燃炭
素分は完全に酸化される。ここに酸化処理容器１４は、
酸化させるＧこ１〜分な時１１１］を与える容量とされ
、下吹き式による攪拌をどもなって十分な酸化反応を行
なうものである。

こうして、十分に酸化を受けたスラグ１９は一酸化処ｊ
里容器１４の中間高さ付近に備えたスラグ排出シート２
０を通じて順次排出される。

この酸化済みのスラグ１９は、水封式のクエンチャ２１
内に水中２２に落下し、冷却固化されクエンチャ２１の
スクリュウ２６によって系外に排出される。

一方、酸化処理容器１４とスラグバフＪＶ９のガス下流
側との間には、バイパス２４が連通状をなして設けられ
ており、このバイパス２４には、上記酸化反応を終えた
空気または酸素１７と、スラグ１９に随伴してきた生成
ガスとが誘導され、工業炉１内へと送り込まれる。

なお、上記未燃硫化水素については、酸化処理容器１４
内で酸化を受けて、ＳＯ２と８２０になり、排出スラグ
の無公害化が達成される。

また、スラグ流入口１５では、スラグが酸化処理容ン：
、÷１４円Ｇこ１ｙｉｅ’ＦＬで発生する水溜２の」二
昇によってスラグを冷却固化し、−ｙこに詰るおそれも
あるが、バイパス２４計介する抜き出し作用に伴なって
、６詔１４内での酸化反ｌ＋［；＋を促進し、その結果
発生する多ｉＩ土の高温燃焼ガスが下方から作用するの
で、自す１す的（・こ詰りか防止される。

さらＯこ、上記燃焼４：！！置け、石炭焚ｑ川として設
計されたボイラｅまもちろんのこと、既設の石油焚ボイ
ラを石炭焚式ボイラに転換する１合についても広く適用
される。

以上説明したように、この発明によればサイクロン炉の
空気；　ｆｌ’；　：冶目が単位時間当りに供給される
石炭に対し　ｌｉｔ論儒＃）’６必要空気鼠に達しない
空気−ｔＪｋを単位時間当り０こ供給するように設定さ
れ、かつ工業炉には、サイクロン炉の出「］から上方に
Ｆ４ｔシた位置に二次イど気供粕用１匁設ける一方、゛
す”イクロン炉にｔよ、ザイクａン炉内で発生ずる溶融
スラグをせき止めるスラグバブルと、せき止められた７
谷融スラグを受け入れ酸化処理して外；ｆいこ排出する
酸化処理容’Ａｒｉとが備えられているので、排出され
るＮｏ、のａ度を十分低く抑えるとともＧこ、そ（Ｑ　
ＩＩＬ減化にともなって溶融スラグに生ずるおそれのあ
る未燃炭素分−その池スラグに含まれる未燃性イｆ害成
分を、酸化処理して安全かつ有古な状態で糸外に排出す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す縦断面図、第２図は第１図のサイ
クロン炉の横断面図、第６図はこの発明の一実施例を示
す縦断面図である。 １・・・工業炉、２・・・サイクロン炉、４・・・石炭
供給口、５・・・（−次）空気供給口、９・・・スラグ
バフル、１０・・・ガス通口、１２・・・二次空気供給
口、１４・・・酸化処理容器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、ボイラ炉などの工業炉の外周部に、サイクロン
   炉を連通させて備えるとともに、上記サイクロン炉に、
   石炭を供給する石炭供給口と、空気を供給する空気供給
   口と、石炭と空気により発生する燃焼ガスを上記工業炉
   に導くガス通口とを備えたサイクロン式石炭燃焼装置に
   おいて、上記空気供給口は、単位時間当りに供給される
   石炭゛に対し理論燃焼必要空気１」）に達しない空気Ｍ
   を単位時間当りに供給するように設定され、かつ工業炉
   には、サイクロン炉の出口から上方に酢れた位置に二次
   空気供給口を設ける一方一すイクロン炉には、サイクロ
   ン炉内で発生する溶融スラグをせき止めるスラグバフＩ
   しと、せき止められた溶融スラグと受け入れ酸化処理し
   て外部Ｇこ排出する酸化処理容器とがＩｆｉｉえられて
   いることを特徴とするサイクロン式石炭燃焼装置。