JPS62196512A - 窒素酸化物の発生を減少させる方法および装置 - 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〕 本発明は、炉からの各種の窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生
を減少させる方法および装置に関する。

本発明は詳細には、電力の発生に一般的に用いられてい
る型の黒炭炉に関する。本明細書において用いられる「
黒炭」という用語は、アナトライサイト（ａｎａｔｈｒ
ａｉｃｉｔｅ）　、瀝青炭および亜炭を包含する石炭の
範囲を包括することを理解すべきである。典型的には、
かかる石炭は、通常は約３０〜４０％未満の水分含量を
有する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする問題点〕

上記のような炉に用いられる石炭は、微粉砕機で微粉砕
され、微粉砕された石炭は次に一次ガス状輸送媒体に取
り込まれて、炉中に注入される。

一次ガス状輸送媒体は漠然と「一次空気」と呼ばれるが
、しばしば空気の他に相当な量の煙道ガスなどを含むこ
ともある。典型的には、上記のような炉に用いられる微
粉砕機は黒炭１ポンドに対して一次ガス状輸送媒体また
は一次空気を約３０〜４５立方フイート（２〜３．５Ｍ
空気／　ｌ　ｋｇ石炭）の比率で用いて運転する。

この比率は、炉およびその補助装置の一般的操作にとっ
て好都合な比率であることが分かってはいたが、この比
率がＮＯｘの発生を低下させることに帰着するものでな
いことも見い出された。

実際に、この問題について研究したところ、一次空気と
燃料との比率に対し更に空気を増減させた比率で燃焼さ
せる場合にＮＯｘの発生が減少することが指摘されてい
る。

上記研究の結果として、微粉砕した燃料と「一次空気」
との混合物を上方に伸びており且つエルボを備えていて
燃料混合物が水平に炉に注入されるようになっている導
管を介して上向き通風炉に供給することが知られている
。これらの環境下では、燃料粒子がエルボの辺りを通過
するときにそれらの粒子に遠心ノコが加わる結果、一次
空気／燃料混合物の流れの上部は燃料が多くなり、反対
に下部は比較的燃料が少なくなる。これらの部分は、そ
の後別個のバーナーに供給される。

この配置には、燃料が多い部分が上部にあり、燃料の少
ない部分が下部にあるという欠点があり、上向き通風炉
では、これらの情況を反対にできるならば炉内における
燃料粒子の滞留時間が実質的に燃料粒子の粒度に比例す
ることになるので、これらの反対の環境のほうが望まし
い。その上、炉の上方領域で燃焼する燃料の少ない部分
は、炎強度が小さいのでＮＯｘの発生を減少させる領域
として作用する。それ故、これらの条件が達成されるな
らば、ＮＯｘの発生を改善することができる。

しかしながら、追加の導管、支持構造体などについての
実質的な出費を招かずに上記エルボ配置を反対にするこ
とは困難である。

褐炭燃料の非常に高い（７０％以下の）水分含量を減少
させるには別個の乾燥ガスを要し、渦巻き濃縮機中で「
一次空気」および微粉砕燃料の混合物からこれらの乾燥
ガスを分離することが必要であることは、褐炭の上向き
通風炉業界で知られている。その後、微粉砕された燃料
に冨む濃縮機からの外層排出物を低位置における１個の
バーナーまたはバーナーの組に送り、燃料混合物を比較
的少なく含む中心部のガスを高位置におけるイナーツ（
ｉｎｅｒｔｓ）バーナーまたはバーナーの組に送る。こ
の配置は、褐炭燃料は水分含量が高く、水蒸気が燃焼を
消失させる自然な傾向を有するため、黒炭では見られな
かった特殊な燃焼の問題を生じるので、炎の安定性を改
良するために褐炭炉業界で採用されてきた。燃料に冨む
１個のバーナーまたはバーナーの組の上方に配設された
１個のイナーツ・バーナーまたはバーナーの組からの乾
燥ガスの通風は微粉砕燃料と「一次空気」との燃料に冨
む混合物の燃焼を不安定にはしないので、かかる上向き
通風褐炭炉での炎の安定性が改善される。

本発明の目的は黒炭上向き通風炉からのＮｏｘｑ発生を
減少させることができる方法および装置の両方を提供す
ることである。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明の第一
の態様によれば、黒炭だき上向き通風炉でのＮＯｘの発
生の減少法であって、微粉砕した黒炭を一次ガス状輸送
媒体に巻込ませてその結果のガス状流を生じさせる工程
、その結果性じた上記ガス状流を、一つは燃料が多くも
う一つは燃料が少ない２つの流れに分離する工程、上記
流れを対応する１個のバーナーまたは対応するバーナー
の組であって燃料の少ない流れに対する１個のバーナー
またはバーナーの組が燃料の多い方の１個のバーナーま
たはバーナーの組よりも高い位置に配設されているもの
を介して上記炉中に導入する工程を含む方法が開示され
る。好ましくはこの分離は、石炭の大きめの粒子を一次
空気から抽出して微粉砕機に戻す分級をも伴う。

本発明の第二の態様によれば、上記方法を実施する際に
用いられる装置であって、実質的に通常の微粉砕機と該
微粉砕機の上方に配設された濃縮機を含んで成り、上記
濃縮機が、上記微粉砕機からの一次ガス状輸送媒体と微
粉砕燃料との混合物を二つの流れに分割して、第一の流
れは燃料が多く且つ第一の高さで第一の導管を介して上
記炉に導入され、第二の流れは燃料が少なく且つより高
い第二の高さに配設された第二の導管を介して上記炉に
導入されるように配置された装置が開示される。

本発明の第三の態様によれば、実質的に通常の微粉砕黒
炭の微粉砕機の出口上方に接続する濃縮／分級機であっ
て、上記微粉砕機から出てくる巻込まれた微粉砕石炭粒
子を含む一次ガス状輸送媒体の流れに渦巻き運動を与え
る渦巻き発生手段であって、それにより遠心力の作用を
受けて、上記粒子の大きめのものが上記渦巻き発生手段
の出口導管中を通過するときに」二記流れの外側領域へ
と向けられる手段と、上記出口導管の辺縁部に配設され
て上記微粉砕機に導き返す開口部と、該出口導管の下流
に配設された分離手段であって上記流れを燃料が多い流
れと燃料が少ない流れとに分割する手段とを含んで成る
濃縮／分級機が開示される。

本発明の一態様を、図面を参照して説明する。

〔実施例〕

第１図に示した通り、好ましい態様の装置は、実質的に
通常の微粉砕機１を含んで成り、この微粉砕機は側部入
りロシュート２を備えており、これを通って黒炭が微粉
砕機１の粉砕面に投入される。この微粉砕機１は微粉砕
した黒炭粒子を一次ガス状輸送媒体または「一次空気」
の流れに巻込んで、渦巻き濃縮機３中へ上方に排出され
る。

渦巻き濃縮機３は、中心に配設された柱４であって、そ
の上に好ましくは可変ピッチを有する一組の渦巻き羽根
５が設けられているものから形成される。渦巻き羽根５
は、一次空気／徽粉砕燃料混合物に渦巻き運動を与え、
そして遠心力の作用によって燃料粒子を外側へと移動さ
せて、濃縮機３からの出口の外側部分に燃料が多く、反
対に内側部分には燃料が少なくなるようにする。

更に、渦巻き濃縮機３の出口の辺縁部には環状のスキマ
ー・スロット６が配置され、その上方には多数の通気量
ロアが設けられている。通気量ロアとスキマー・スロッ
ト６の両者は、多数の案内羽根９を含む円筒状沈降室８
と連通している。沈降室８から多数の戻し用フィンガー
・シュート１０が設けられており、それぞれの下端部に
はちょう形弁１１が設けられている。

大きめのスキマー・スロット６は、遠心力の作用によっ
て大きめの燃料粒子を沈降室８へと通過させで、そこで
それらの大きめの燃料粒子は重力の影響によって下方へ
と落下することは明らかである。このように、分級が行
なわれて、大きめの燃料粒子は戻し用フィンガー・シュ
ート１０を通って微粉砕機１に戻ることができる。

大きめのスキマー・スロット６を通過することができる
微粉砕燃料の微小粒子は通気用量ロアを通って濃縮機３
へと戻る。戻し用フィンガー・シュート１０の数と位置
は、戻り成分の粒度と位置とを微粉砕機１の形状に最も
適するものにするような方式を選択することができる。

濃縮機３からは、外側の燃料の多い部分が螺旋状出口１
２へと進み、この出口は燃料の多い混合物を黒炭の上向
き通風炉２０の複式バーナー・スロット１４へと導く第
一の導管１３を提供する。

しかしながら、燃料の少ない一次空気／燃料混合・物は
第二の導管１５へと進み、次いで複式ノへ−ナー・スロ
ット１６へと進む。第二の導管１５およびそれと組み合
わされたバーナー・スロット１６は、第一の導管１３お
よびそれと組み合わされたバーナー・スロット１４より
も高い位置にあることは明らかである。第二の導管１５
は、好ましくは第一の導管１３の直ぐ上に配置される。

バーナー・スロット１４　、１６の配置は別として、炉
２０は実質的に通常のものであり、それ故、単に模式的
に示しているに過ぎない。

第１図に破線で示した別の装置では、側部の入りロシュ
ート２を有する微粉砕機１の代わりに、中央供給シュー
ト１７を備えることができる。

第３図は、第１図の分級装置の詳細を示している。ここ
では、スキマー・バー３０が、重い粒子を搬送している
旅回一次空気の成分を掬い取って、それを外側にそれさ
せて沈降室８へと入れる。フード３１は、更に大きめの
粒子を下方へとそれさせる。ガスとそれ程重くない粒子
は、案内羽根９を越え、□通気量ロアを通過して、一次
空気に戻る。

大きめの粒子は、沈降室８内に沈降し、戻し用フィンガ
ー・シュート１０中に落ちる。案内羽根９は軸３２の周
りを回転して、更に混合物を制御することができる。

別の分級機の態様を、第４図〜第６図に示す。

第４図では、スキマー１３０はリング状をしており、フ
ード１３］および固定案内羽根１９１の両方に固定され
ている。第５図では、スキマー２３１は中心方向に傾い
ており、スキマー・スロットの大きさを調整する。第６
図では、フード１３１は調整可能な羽根３３を有し、戻
り物質の下方運動量を変化させることによって分級の程
度を変える。

上記装置が、ＮＯｘの発生を減少させるため探索された
望ましい結果を達成するように、燃料の少ない混合物を
燃料の多い混合物の上方の炉へ供給することは明らかで
ある。微粉砕機出口とバーナーとの間に可変速濃縮機を
間挿することによって、「一次空気」および粉砕燃料を
二つの画分に分割することができる。この場合に、燃料
のこれらの画分の範囲内での区分は濃縮ａ３の設計によ
って決定され、従ってＮＯｘの生成を最少限にして燃焼
を完結させる条件を選択することは、設計者の裁量の範
囲内である。

燃焼空気の残りのもので二次空気と呼ばれるものは、別
個の口または風箱（ｗｉｎｄ　ｂｏ×）（図示せず）を
通って（Ｉ常の方法で）炉２０へ供給される。

二次空気の幾分かは、バーナー１４　、１６に隣接して
炉２０へ供給される。しかしながら、追加の二次空気は
上部のバーナー（またはバーナーの組）１６の上方の位
置２１で炉２０へ供給される。この二次空気は、揮発性
物質が燃焼してしまった後のバーナー・スロワ）　１４
　、１６からの燃料流を横切るように配置されている。

揮発性画分は、このように最初に遊離して利用可能な一
次空気の区域内で燃焼する。煙道ガス／チャコールの流
れは、二次空気によって横切られて燃焼を完了する。燃
料の画分の燃料のこの遅れが、ＮＯｘの発生を最少限に
減少させる。

〔発明の効果〕

上記装置はまた、更に二つの利点を提供する。

第一の利点は、維持用炎を必要とせずに炉を運転するこ
とができる特に最低限の範囲で炉の運転条件を選択する
のに柔軟性があることである。この利点は、濃縮搬出口
の空気／燃料比を所望な水準に維持できることによって
起こる。従来の技術による装置では、（維持用炎なしで
）微粉砕石炭だきの炉により維持することができる最低
限の負荷は、微粉砕機を運転することができる最少の空
気の流れに依存した。

上記装置の第二の利点は、微粉砕機および濃縮機に要す
る補助動力は装置の分級作用によって実質的に減少する
ことである。通常の二重円錐形分級機では、一次ガス状
輸送媒体の方向および速度の両方が変化し、その結果分
級機の圧力損失は約１０〜１４インチ水柱（２，５〜３
．５　ｋＰａ）となる。上記濃縮／分級機では、かかる
方向および速度の変化は避けられるので、実質的により
小さい約４インチ水柱（１ｋＰａ）程度の圧降下がある
。

上記の説明は単に本発明の幾つかの態様を記載したもの
であり、本発明の範囲から離反することなく当業者にと
っては明らかである改質を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、好ましい態様の装置の概要縦断面図であり、 第２図は、第１図の装置の濃縮／分級機部分の側面図で
あり、 第３図は、第１図の線■−■についての濃縮／分級機の
上部の縦断面図であり、 第４図〜第６図は、それぞれ第３図と同様であるが、異
なる装置を説明する縦断面図である。 １・・・微粉砕機、　　　　２・・・側部入りロシュー
ト、３・・・渦巻き濃縮機、　４・・・柱、５・・・渦
巻き羽根、　　６・・・スキマー・スロット、７・・・
通気開口、　　　８・・・沈降室、９・・・案内羽根、 １０・・・フィンガー・シュート １１・・・ちょう形弁、　　１２・・・螺旋状出口、１
３・・・第一の導管、 １４・・・バーナー・スロット、 １５・・・第二の導管、 １６・・・多バーナー・スロット、 １７・・・中央供給シュート、 ２０・・・炉、　　　　　３０・・・スキマー・バー、
３１・・・フード、　　　　３２・・・軸、１３０・・
・スキマー、　　１３１・・・フード、１９１・・・固
定案内羽根。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、黒炭だき上向き通風炉中におけるＮＯｘの発生を減
   少させる方法であって、一次ガス状輸送媒体に微粉砕し
   た黒炭を巻込ませてその結果ガス状の流れを生じさせる
   工程、その結果生じた上記ガス状の流れを、一つは燃料
   の多い、もう一つは燃料の少ない、２つの流れに分離す
   る工程、上記２つの流れにそれぞれ対応する１個のバー
   ナーまたはバーナーの組であって、燃料の少ない流れに
   対する１個のバーナーまたはバーナーの組が燃料の多い
   流れに対する１個のバーナーまたはバーナーの組よりも
   高いところに位置している１個のバーナーまたはバーナ
   ーの組を通して上記流れを上記炉中に導入する工程を含
   む方法。 ２、生成した上記ガス状の流れから大きめの石炭粒子を
   抽出することによって該流れを分級する、特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ３、上記２つの流れへの分離を、巻込まれた微粉砕黒炭
   に遠心力を加えることによって行う、特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の方法。 ４、上記燃料の多い流れが上記巻込まれた微粉砕黒炭の
   より大きくより重い粒子を含んで成り、上記燃料の少な
   い流れが上記巻込まれた微粉砕黒炭のより小さくより軽
   い粒子を含んで成る、特許請求の範囲第３項記載の方法
   。 ５、上記一次ガス状輸送媒体以外の上記炉の燃焼ガスの
   少なくとも幾分かを含んで成る二次ガス状流を、上記２
   つの流れに対するバーナーまたはバーナーの組の上方の
   位置で、利用可能な上記一次ガス状輸送媒体の容積の範
   囲内で上記石炭の画分の揮発性画分を遊離させて燃焼さ
   せるのに十分な距離間隔を上記バーナーまたはバーナー
   の組から保って、上記炉中へ導入し、それによって上記
   揮発性画分の燃焼が上記二次ガス状流の燃焼ガス中で実
   質的に完了する、特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の方法。 ６、一次ガス状輸送媒体に微粉砕した黒炭を巻込ませて
   その結果ガス状の流れを生じさせる工程、その結果生じ
   た上記ガス状の流れを、一つは燃料の多い、もう一つは
   燃料の少ない、２つの流れに分離する工程、上記２つの
   流れにそれぞれ対応する１個のバーナーまたはバーナー
   の組であって、燃料の少ない流れに対する１個のバーナ
   ーまたはバーナーの組が燃料の多い流れに対する１個の
   バーナーまたはバーナーの組よりも高いところに位置し
   ている１個のバーナーまたはバーナーの組を通して上記
   流れを上記炉中に導入する工程を含む、黒炭だき上向き
   通風炉中におけるＮＯｘの発生を減少させる方法を実施
   する際に用いる装置であって、実質的に従来の微粉砕機
   と該微粉砕機の上方に配設された濃縮機とを含んで成り
   、該濃縮機が一次ガス状輸送媒体と微粉砕された燃料と
   の混合物を二つの流れに分割して、第一の流れは燃料が
   多く且つ第一の高さで第一の導管を通して上記炉中へ導
   入され、第二の流れは燃料が少なく且つ第二の、より高
   い位置に配設された第二の導管を通して上記炉中へ導入
   される装置。 ７、上記濃縮機が上記微粉砕された燃料に遠心力を加え
   ることによって作動する、特許請求の範囲第６項記載の
   装置。 ８、実質的に通常の微粉砕黒炭用の微粉砕機の出口上方
   に接続する濃縮／分級機であって、上記微粉砕機から出
   てくる巻込まれた微粉砕石炭粒子を含む一次ガス状輸送
   媒体の流れに渦巻き運動を与える渦巻き発生手段であっ
   て、それにより遠心力の作用を受けて、上記粒子の大き
   めのものが上記渦巻き発生手段の出口導管中を通過する
   ときに上記流れの外側領域へと向けられる手段と、上記
   出口導管の辺縁部に配設されて上記微粉砕機に導き返す
   開口部と、上記出口導管の下流に配設された分離手段で
   あって上記流れを燃料が多い流れと燃料が少ない流れと
   に分割する手段とを含んで成る濃縮／分級機。 ９、上記開口部が沈降室へと導き、偏向手段が上記開口
   部に配設されて上記開口部を通過する巻込まれた粒子を
   それさせ、上記沈降室が上記開口部を通過する上記流れ
   のガスのために上記流れへと導く復路を有する、特許請
   求の範囲第８項記載の濃縮／分級機。 １０、上記沈降室が上記微粉砕機へと導く戻し用シュー
   トを有する、特許請求の範囲第９項記載の濃縮／分級機
   。 １１、上記偏向手段がスキマーおよびフードを有し、複
   数の案内羽根が上記復路に設けられている、特許請求の
   範囲第９項または第１０項記載の濃縮／分級機。 １２、上記案内羽根が枢動的に設けられている、特許請
   求の範囲第１１項記載の濃縮／分級機。 １３、複数の可変ピッチ渦巻き羽根としての上記渦巻き
   発生機が上記微粉砕機出口に配設されている、特許請求
   の範囲第８項記載の濃縮／分級機。