JPS6096815A - 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ＪＩ）および従来技術 本発明ｔよ、燃焼装置ｆ’ｔに関し、特に、石油コーク
ス、粒状石炭などの粒状燃料を用いる燃焼装置に関する
。

最近、石油の枯渇が提唱されるようになったことに伴な
い、燃焼装置（バーナ）の燃料源として石油に代わって
石炭が使用されるようになってきた。また、経済的μ地
から石油の有効利用を高めるために、アスファルト、ピ
ッチ等の原油残置を加熱分ノ宵して得られる石油コーク
スを燃料として利用することも（）を案されている。し
かしながら、これらの手法にｔ」）宵決すべき多くの問
題が残されている。

例えは、イ）炭を通常の石油バーナーにそのまま使用す
ると、ノズルチップ（Ｄ　ｍｍ　＆ｆ度の小孔である）
の閉塞を起こすという問題が生じる。この問題を回ａす
るためには、石炭を、２００メツシユから３００メツン
ユ以との微粉砕状態にして油と共に？Ｆ４焼するという
４．Ｑ雑で非経済的な手段が必要でろる。

また、石油コークスや石炭にはイオウが含まれており、
このイオウが燃焼して生成する亜硫酸ガスは酸素と反応
して硫酸蒸気を形成して、ボイラの水管等の腐蝕の原因
となる。そして、この時、石油コークス等に含まれてい
るバナジウムはＶ２Ｏ。

として亜硫酸ガスと酸素の反応の触媒として作用し、硫
酸蒸気の形成を促進することになる。

更に、亜硫酸ガスは、ボイラの構成材料であるレンガ中
のアルカリ分Ｎａ２Ｏ，または、原料コークス等に生産
時より共存したり貯蔵運搬中に加わった食塩と反応して
、Ｎａｔｉｏ４（融点ｇグＯ℃）を生成する（反応式は
、例えば、Ｎ　ａ　ｃ　ｌ　＋Ｓ　Ｏｔ　十Ｈ２０り低
い温度から形成し、温度が増加するに応じて急激にＬ昇
することが認められている。しかして、Ｎ　ａ、　Ｓ　
Ｏ，の形成が進行して堆積すると、その表面温度がＬが
って溶融が始まり、これに燃料中の灰分が付着して伝熱
面における熱伝達を阻害する。

この状態が更に進み異状になぁと通風障害を起こしたり
、ひいてＱ」、過熱現象を起こして竹の破損を惹起する
ことにもなる。

まだ、Ｊ／ｉ３１’ｌ中にバナジウムが多１１１に存ｒ
Ｅする場合に（ｌｅｌ、■、０．とＮａ２Ｏが反応しで
ＮａＶＯ５（融点６３０℃）　ヤ！５Ｎａｇｏ　Ｈｖ、
ｏ、　Ｈ／／　ＶｔＯｓ　（ｆｉＹｌｉ／ｌ’Ｒ１）３
３℃）を生成し、史には、Ｖ２Ｏ１１が前記のＮａ２５
Ｏ，と／：０．Ｓのモル比で反応して低ｆｉＮ’ｉ点化
自物（融１’ｌａ約３３０℃）が生成する。そし°Ｃ１
これら′め化行物ヲ、１４、ボｆうをｔ１々成する余病
へｌｉ’、ｒｌオ、！して、過；９ｊリノ（１象を赳こ
してＩ？Ｒを（旧冬！Ｊ１．たり、り然旧中の灰分や煤
を（Ｊ’　Ｒ４さぜでブロックを形成し、ｌ１ｌＩ風を
阻害する。

更に　（ｊ：”、位装置１９の焔（利とし、てイｉ油コ
ークスを用いる場合・には、イー１油コークス番」、（
ｒｌ（発停が少ないだめに３１火１ζ１が１１トめてゾ
み〈燃えにくい、ずなわら、火炎が不安定で′、１（用
にｆｊ’ｉ　Ｌ　イ！Ｉすいという問題も存する。

発明の目的 本発明ｔ；、１、Ｊ−、西のごとき従来の欠点４：回避
し、燃料として石油コークス等の粒状燃料を有効に利用
することができる極めて実用性の商い燃焼装置を提供す
ることを目的とするものである。

発明の構成および効果 本発明のＥ記目的は、粒状燃料を酸素含有気体およびス
チームと充分に混合した後、該粒状桐料を燃焼させ且つ
ガス化すると共に燃料中の実質的に全ての灰分を固体ま
たは溶融物として取出し、しかる後、実質的にガスのみ
を燃焼させるように構成した燃焼装置によって達成され
る。

すなわち、本発明に従う粒状利料の燃焼装置は、粒状材
料を酸素含有気体およびスチームと混合部と、該酸素含
有気体およびスチームと混合した粒状燃料を燃焼させ且
つ水性ガス反応または発生炉ガス反応によりガス化する
粒状燃料燃焼部と、該粒状燃料燃焼部によって得られた
ガスを燃焼するガス燃焼部とを有し、ここで、粒状燃料
燃焼部は、円筒状の室から成ると共に、その円筒状の室
に酸素含有気体、スチームまたはそれらの混合物を該室
の円周方向に沿って流れるように導入するガス導入装置
゛と、前記室の底部に設けられた固体まだは溶融灰分取
出装置１１とを備えている。

このような１，１７＋成の不発ｒ９Ｊの燃焼装置ｒζに
おいては、粒状燃料ｅ」−酸素ハ′イ１気体およびスチ
ームと充分混合された区、粒状燃料燃焼部で完全に燃焼
およびガス化されつつ、燃第１中に含まれたり燃焼中に
生じる１ｅ・１体分およびｎ；ｉ融イフが完全に除去さ
れる。すなわち、粒状燃料燃焼部のカス導入装置ｆ’ｊ
から円筒状の室に２４人された酸素含有気体またはスチ
ーム（−！、たはそれらの混合物）Ｉま、該室の中で円
周方向に沿って流れて渦流を形成し、ｒＩＬａ部からの
粒状燃料を含む力、スと充分に混舒して燃焼反応および
ガス化反応を（ｌｅ　：／ｌ！Ｉするとともに、遠心力
によって固体分およびｆｔＶ融分を円筒状室の壁に沿っ
て移ＡＩＩＪさせつつ一室の底部から実質的に全てを取
出す。

このように、本発明の燃焼装置は、従来の油バーナーに
おりるよ５に小孔ノズルからの噴務を必要としないため
に、粒状材料を微粉化する千ｒＨ］も省け、大粒子の・
り３料、例えば、直径が７〜ｇｍｍ程度の石油コークス
や石炭を処理することができる。

また、灰分を多）キ１に含む燃料やバナジウムを含む燃
料を用いた場合でも、それらは完全に除去されるので、
Ｌ述したような通風障害や装置の破損を起こすこともな
い。更に、本発明の燃焼装置は、粒状燃オニ１燃焼部で
カス化された燃料を燃焼させるのであるから、石油コー
クスのように妨火性の悲い燃料を使用する場合でも炎の
長さを自由に調節することもできる。

以下、本発明の構成および効果を一層ψノらかにするた
め、図面に示す実施例に沿って本発明を説明するが、こ
の実施例は本発明の範囲を限定するだめのものでないこ
とは言うまでもない。

実施例の説明 第１図には、本発明に従う燃焼装置の全体が概示されて
いる。燃焼装置は、混合部に１粒状燃料燃焼部りおよび
ガス燃焼部Ｈから成る。

混合部には、円筒状の室３を有し、この字の頂部に粒状
燃料供給筒１が取付けられ、該供給＃１の中には回転式
咄旋状部材２が配設されている。

また、供給筒１のＥ部はホッパー４に連結され、供給筒
の下端部は室３の中に入り出口５を形成している。混汀
部の室３の中には、周囲に沿って多数の刃：ＶＳ部月６
を有するロータ７が設けられている。ロータＩの向ＩＩ
！１１部後方には、／対の蒲鉾状の部月８が配設さＪｌ
ており、その平坦内壁および先り：Ｍ　Ｒｌｉにケま多
数の開１．」９が設けられている。部イ］Ｂは混合部［
（において酸素含有気体（例えば、空気、酸素、それら
のイ昆合′吻）を噴出する手段として４′幾能し、」二
記開【」９のそれぞれ）Ｊ：　、該開口から噴出される
酸素９イ］気（・トが、室３の内壁を円周方向に沿って
螺旋θ１１；を形成するような形状を有している。

なお、ｔｉｉＪ記供紹肖下３Ｙ１１シ部の出口５もロー
タＴに向かうように配置されている（第２図参照）。混
合部にの円１箇状室３には、更に、スチーム導入管１０
が取（＝Ｊりられており、この導入管の先端に存するス
チーム出口１１もロータＩに向かうように位置している
。

混合部１（は、フランジ１２を介して粒状燃料燃ｉｒ８
　ｉ５Ｂ　Ｌと連結されている。この粒状燃料燃焼装置
ｔま、ｌ”］筒状の室１３から成り、摂に、酸素含有気
体、スチームｊ−たけそれらの混合物を前記室１３内に
導入するだめのガス導入装Ｖｔ−を備える。このガス導
入装置は、酸素包有気体等を室１３内で円周方向に沿っ
て流すものであれば、いかなる構造および形状のもので
も適用５Ｊ能である。図に示すような好ましい実施例に
おいては、円筒状の室の外壁を円周方向に沿って配設さ
れた多数のパイプ１４から敗り、それぞれのパイプの先
端１５が室１３の内壁に対してほぼ接綜方向に配設され
ている（第３図１考）。各パイプ１４は、マニホールド
１６に連結され、該マニホールド１６はカス供給用メイ
ンパイプ１Ｔに連結されている。室１３の外壁に取付け
られる各パイプ１４の長さは特に限定的なものでｌ−１
ないが、該外壁の円周の約／／ｌｌ程度以Ｅに鼠って延
在するとともに、外壁１３の円周に沿ってパイプ１４の
存在しないような領域を設けることが好ましい。このよ
うにすれば、酸素含有気体等が各パイプ１４の中を通る
間に予熱されてから室１３に導入されるとともに、パイ
プ１４の存在しない領域を取り外し可能にすることがで
きる。すなわち、第３図に示すように該領域１８をポル
ｔ−Ｊ’　ｉＱ□等によって着脱自在にすることによっ
て、装置’ｉ″の停止１）−丁の内部の清掃が容易に行
なえる。なお、仁の領域にに蛇′ｊイ１９を配設して、
その’？’ｉ’の中に水を通し、（！）られたスチーム
を前記混合部にのスチーム導入管１０に供給すると熱効
率と好ましい。ｊｆ＞：ｉ　□Ｉ；！″、’ｉ　ｒｔｌ
（Ｌの室１３の底部にＵ成案と連結された受け部２０が
配設され、この受け部が灰分取出装置１′′１′となる
。取出装置２０は、フランジ２３およＵ・２１を弁して
灰分排出バイブ２２に連結され−Ｃいる。

粒状だ（口・１燃１”ｒ部りに、Ｌ１Ｓ接されてガス燃
焼部ｔ４が配設されてい７乙。第１図においではガス燃
ハＩＬ部をｔ７’ｉ成する円ｉｔ’ｉ　２４の一部の→
・が示されているが、このガス・燃＋１１：％部の先端
が１商宜ボイラ電（図示せず）に、−ｎ、かれる。この
ガス燃９；＋Ｉａ部に？＝１　、粒状燃焼部でｆｉ）ら
れたカス（Ｇｏ、　Ｈ２）　を燃９ｉ’７さぜるための
酸３もを導入する＝１＝段がｒ（／、、要である。例え
ば、第１図に示す実施例のように、粒状燃料燃焼部りに
酸素含有気体を２ｔ１入するメインバイブ１７から分枝
したバイブ２５を円筒２４の周りに取付は該バイブ２５
から出る複数の小パイプ２６を円筒２４内に導入するよ
うにしてもよい。

以りのように構成した本発明の燃焼装置を操作するには
、石油コークス、石炭などの粒状原料をポツバ４より螺
旋状部材２を介してローラＴに衝矢するように供給する
。他方、スチーム導入管の出口１１および開口９から出
たスチームおよび酸素含有気体はロータＴを高速回転（
例えば、１０００〜３０００　ｒ、　ｐ、　ｍ。）させ
る。かくして、粒状燃料はロータ７に術突してその刃状
部拐７によって適宜切断されると共に、スチームおよび
酸素含有気体（空気、酸素、それらの混合物等）と均一
に混合されて粒状燃料燃焼部ＬＫ導入される。

粒状燃料燃焼部りにνいては、酸素含治ガスおよびスチ
ームと混合し混合部から出る粒状燃料−ガス混合物が、
バイブ１４からのガスと混合され−ＣＭＪ燃料の燃焼お
よびガス化が起こる。すなわち、先ず、 等の光熱反応を行なわせる。この段階でｋよ、スチーム
尋人′１ζ１０および（またｔユ）バ・ｆフ１４からの
スチームの（ｒｌを相対的に低くしておく。なお、反応
に先立ら、す：、！ミ焼部りにＬＰＧガスを噴入しく例
えば、混合部に７Ｌ［いバイブ１４を弁して）、燃焼さ
せることによって予め燃焼部り内の温度を高めるように
一部るのが好ましい。（ハの反応が進杓し、温）駿がＩ
’５を定以に、例えば、７３００〜／、５θθ℃位にな
るとスチームの量を増大し、次の式で示されるような発
生炉ガス反応まノヒは水性ガス反応を行なわせ、粒状燃
料を完全にガス化する。

スチームを１！ＩＬ続的に加えると発生炉ガス反応が起
こり、スチームを非運１孔的に加えると水−１ガス反比
、が起こる。これらの反応ｉｉ　イｒｌ＋れも吸熱反応
であり、７品度が低下すると、スチームの量を再び少な
くしたり停止し、酸素含有ｊＪスの′！Ｙ１−を多くし
て外温を促進する。このような操作を縁り返すた１）で
よい。このような粒状燃料の燃焼およびガス化に際して
、生成した固体普たは溶融状の灰分け、バイブ１４から
導入されたガスが室１３内を旋回運動することにより遠
心力により成案の赴に沿って移動させられ、取出装置２
０に入り系外に排出される。

なお、本発明者は、ポツバ４から供給される粒状拐料に
、予めＮ　８２　Ｓ　０４　＊　Ｎ　ａ　ＨＳ０４　＊
　Ｎ　ａ　ＨＳ　Ｏｓ　ＨＮ　ａ　ＯＨ＊　Ｎ　ａ　ｔ
　ＣＯｓ等のアルカリ化合物を吏員添加すると灰分、バ
ナジウム等の除去が促進されることを見出している。す
なわち、これらの化合物を添加すると、ＮａＶＯ５、５
Ｎａｎｏ　・Ｖ２Ｏ４・／／　Ｖ２Ｏ３、または■、０
．とＮａ、Ｓｏ、のモル比が／、：θＳの化合物等の低
融点化合物が形成され、溶融物として取出し装置から除
去される。かくして、石油コークスに含まれるような多
量のバナジウムも確実に除去される。

この上うにしてｌ＜／、状ｙ、！Ｈ料燃焼（ｙ　Ｌを出
る燃料は、実質的にガスのみから成り、Ｖｔ０５　のダ
ストがボイラ室に入り込み、水′ＩＴその他に各線のト
ラブルを起こすととｔ；ｊない。かくして、粒状燃料燃
焼部りを出るガスＱ、４、ガス燃焼部において、次のよ
うなガス燃′＋ス１、反応に供されることになる。

このようにし７て、本発明の燃焼装置６は、粒状燃料を
用いても従来のバーナーに見られるような欠点を有しな
いガスＪＲ，：料を用いるのと同等の燃焼装置ｄ全力え
ることになる。したがって、本発明の装置を全体を加Ｉ
Ｅ’Ｆ（例えｉ、Ｉｌ、２．５“気圧）で操ｊｒＳする
ようにすれｔ、１．　、ガス燃２ａ部にち・いて、数段
にわたり膨ｊ１目クーピンを経て仕事をさせることによ
って、発電に利用するようなことも可能である。次に、
本発明のガ、：；曽、装置イの実Ｎ々例を示す。

実験／二 図に示ずような４１°イ造の燃焼装置であって、粒状燃
料燃焼部として長さｉ２ｍ、半径２０ｍの円筒状室、ガ
ス燃焼部として半径／ｇｃｎ１の円筒状室から成る装置
を用いて、固定炭素分ｇ６〜ｇ９％、揮発分１０〜／３
チ、イオウ分１５〜７％、水分６〜ｇ係、灰分０．２〜
０．！；　％、ｖ、ａｓ　７θＯ〜９ＳＯｐｐｍ（Ｄ石
油コークスの燃焼を行なった。該コークスの粒径１３ｒ
ａｎ以下であり、この石油ゴー２１９００Ｋｇ膚間て予
め１００ｆ／時間の割合でＮａ２ＳＯ４を混合した。

全空気量／／θθＯｔ＋ｒ？／時間、スチーム量１００
０Ｋｆ／時間、粒状燃料部の燃焼室温度７２００℃の条
件下において、２時間にわたる平均ガス化率は９ｇ、１
％であった。そして、バナジウムおよび灰分の実質的に
すべてが取出装置ｊから回収された。

実験２＝ 実験／と同じ装置、を用い、炭素分５／３チ、水素３、
　／　ｌＩ％、酸素ム／ｇチ、窒素θ’ＺＩｌ係、イオ
ウＩｇ〜２９チ、バナジウムθ／〜θ１５％、残部が水
分から成り、ｇｍのふるいを通過する粒径の石炭の燃焼
を行なった。９０θＫｒ／時間の石炭に対して７００２
７時間のＮａＨ３Ｏ１を予め混合した。全空気預”１０
００ＯＮ＋＋？／時間、スチーム計７．２００Ｋｆ／時
間、燃焼室ＪＪ＠　ｉＫ＜１　／　３θθ℃の条件下の
ガス化率は９ｇ、７チ（３時間平均）で心つｆｃ。捷だ
、取出装置Ｉ：　ｋこノ（ナジウムが回収されていた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の燃す尭装置の側部方向力・らの斜況
図でを）る。 第２図は、木兄１３１の・燃ハｌ、装置酋の混合？５μ
を示す一部破断斜イＪｆ、図である。 ゛第３図ｔユ、木与ｉ明の燃９１け置の粒状づ然オ）　
Ｉｒａｉ焼ｆ？μをｌｌ！、　／図の１−１１胃に？′
１１つて切ｌり比てプ１１−余１９児１シ１である。 Ｉ（：混合部　Ｌ：粒状燃料）ｆ、（焼ｊｌ−Ｈ：ガス
燃′ＡＩ　＋ｔｔｔ １４：ガス導入パイプ、２０：灰分取出促’−１ｉ’ｊ
笛　２　図 昭和　年　月　日 １事件の表示　昭和５８４「特許Ｉ第２０３４３８号２
、発明の名称　燃　焼　装　置 ３、補正をする者 事件との関係　出願人 ４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｖ）粒状燃料の燃ザ６装置でろって、前記粒状燃料を酸
   素性・０気体およびスチーノ・と混合する混合部と、該
   酸素金石気体およびスチームと混合した粒状だ１目１を
   燃焼させ且つ水性ガス反応または発生炉ガス反応により
   ガス化する粒状燃料燃焼部と、該粒状燃料燃焼部によっ
   て得られたガスを燃焼するカス燃焼部とを有し、前記粒
   状燃料燃焼部が、円筒状の室から成り、該円筒状の室に
   酸素自治気体、スチームまたはそれらの混合物を該７Ｂ
   の円周方向に沿って流れるように導入するガス導入共同
   と、前記室の底部に設けられた固体棟たは溶融灰分取出
   装置とを備えることをｌｒ！ｉ徴とする粒状燃料の燃焼
   装置。 （ｖ２）粒状燃料燃焼部のガス導入装置が、該燃焼部を
   構成する円ｆＫｊ状の室の外壁を円周方向に沿って配設
   された複数のパイプから成り、それぞれのパイプの先端
   が前記室の内壁に対して接線方向に配設されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第Ｖ）項に記載の燃焼装置
   。 １３）　前記複数のパイプが前記円筒状の室の外壁の円
   周方向に沿って部分的に配設され、パイプの存在しない
   領域の前記円筒状の室が取り外し可能になっていること
   を特徴とする特許請求の範囲第Ｖ）項に記載の燃焼装置
   。 ｅｌ）　前記パイプの存在しない領域の円筒状の室の外
   側に水を通す蛇管が配設されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第ｃ７）項に記載の燃焼装置。