JPS62225816A

JPS62225816A - ピツチ水スラリ−の効率的燃焼方法

Info

Publication number: JPS62225816A
Application number: JP6932286A
Authority: JP
Inventors: Itaru Matsuo; 至松尾; Masahiro Kamaya; 釜谷　正博; Toshihito Nakamura; 中村　利人; Yasuaki Kuwabara; 桑原　育朗; Tokihiko Koyama; 小山　時彦; Hironobu Kawakami; 川上　広宣
Original assignee: Research Association for Residual Oil Processing
Current assignee: Research Association for Residual Oil Processing
Priority date: 1986-03-27
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1987-10-03
Anticipated expiration: 2009-08-22
Also published as: JPH0663628B2

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】〔技術分野〕本発明はピッチ水スラリーの効率的燃焼方法に関するも
のである。

〔従来技術〕

最近、軽質油の需要は増大しているのに対し、供給され
る原油の方はより重質なものに移行し、しかもその一部
は石炭によって代替されるようになっている。このよう
な社会的背景から、石油精製工場においては、重質原油
や重質残油を、溶剤脱歴、熱分解、接触分解等により軽
質化する各種の設備が設置されるようになってきている
。このような軽質化用の設備において副生ずるピッチ（
又はピッチ状物）は、非常に重質で、融点が高いために
、直接燃焼しようとすると、その配管での輸送やノズル
からの噴霧に著しい困難が伴い、そのままの形で燃料と
して利用することは極めて困雅である。しかしながら、
ピッチは石炭に比べて灰分が微量で、その高位発熱量は
約８５００Ｋｃａｌ／ｋｇと大々く、燃料として有利な
特性を備えているため、従来の燃焼設備に対する供給燃
料として利用し得れば非常に有利であることは明らかで
ある。

このようなことから、固体ピッチを微粉砕し、水中に分
散させて、固体ピッチ水スラリーの形で用いることが検
討されている。このようなピッチ水スラリーは、固体ピ
ッチとは異なり、輸送や貯蔵等のハンドリングが容易で
ある上、バーナ用燃料として用いることができるという
利点を備えている。

ところで、このようなピッチ水スラリーの燃焼は、噴霧
装置に導入して噴霧用ガス状媒体と混合し、この噴霧装
置から燃焼室内へ霧状で噴出燃焼させることによって実
施されるが、この場合、火炎、バーナタイル、及び火炉
から受ける輻射熱によってピッチ水スラー中の水分が蒸
発した後、固体ピッチの加熱、若人、燃焼が行われるこ
とから。

水分の蒸発する時間だけ着火の遅れが生じ、このために
、燃焼室に形成される火炎が不安定になるという欠点が
あった。

従来、この着火遅れを改善するために、高温燃焼用空気
を供給してピッチ水スラリー中の水分を早く蒸発させよ
うとしたり、噴霧装置と火炉との間に特殊な機器を配置
し、その中にピッチ水スラリーを噴霧させると共に、こ
の噴霧の中に高温の燃焼用空気や燃焼排ガスを吹込むこ
とにより、水分を蒸発させること等が試みられている。

しかしながら、これらの方法では、大きな空気予熱器を
必要としたり、燃焼装置を大きく改造する必要がある等
の問題があり、未だ満足し得るものではなかった。

〔目　　的〕

本発明、従来技術に見られる前記着火遅れによる火炎の
不安定化の問題を解決することを目的とする。

〔構　　成〕

本発明によれば、ピッチ水スラリーをバーナを介して燃
焼室内へ霧状で噴出燃焼させるに際し、バーナ周囲から
燃焼室内に導入する燃焼用空気の一部を環状旋回流とし
て導入すると共に、該燃焼室内に導入する燃焼用空気の
残部を該旋回流の周囲を流れる環状直進流として導入す
ることを特徴とするピッチ水スラリーの効率的燃焼方法
が提供される。

一般に、バーナ周囲から燃焼用空気を燃焼室内に向けて
噴出させながら、バーナを介して燃料を噴霧燃焼させる
場合、その火炎安定化のために。

バーナ口元に陣笠状の保炎板や旋回羽根を有する旋回器
等の保炎器を配設することが行われている。

これは、バーナ着火領域を負圧にすることにより。

噴霧燃料と噴出空気流との混合を促進させ、燃料の燃焼
室における一定の滞在時間を確保し、火炎を安定化させ
ようとするものである。このような従来の保炎器を用い
る場合、燃料が重油等の着火性の良いものであれば、そ
の保炎器の構造には特に制約を受けず、安定性の良好な
火炎を形成させることができる。しかしながら、本発明
者らの研究によれば、ピッチ水スラリーの場合、前記の
ように、水分の蒸発に時間がかかることによる着火遅れ
の問題があるため、前記した如き従来の保炎器では充分
な火炎の安定化が得られないことが判明した。そこで、
本発明者らは、この点の改良に種々研究を行った結果、
燃焼室内へ導入する燃焼用空気の一部を環状旋回流とし
て導入すると共に。

その残部を、環状旋回流の周囲を流れる環状直進流とし
て導入することにより、火炎の安定化が達成されること
を見出し、本発明を完成するに到ったものである。

次に１本発明を図面により説明する。第１図は。

本発明の燃焼方法を実施する場合の燃焼炉のバーナ近傍
の説明断面図である。図中、１はバーナ、２はバーナタ
イル、３は旋回器、４は空気供給ライン、５は空気室、
６はピッチ水スラリー供給ライン、１１は旋回器の燃焼
用空気の直進用環状空隙部、１０は旋回器の燃焼用空気
の旋回用旋回羽根部を示す。

第１図において、ピッチ水スラリーは、噴霧用混合媒体
、例えばスチームと共に、ライン６を通ってバーナｌに
入り、その先端から燃焼室Ａ内に噴霧され、一方、燃焼
用空気はライン４を通って空気室５に入り、ここから、
旋回器３を通って燃焼室Ａ内に噴出され、燃焼される。

この場合、燃焼用空気の一部は、旋回器３の旋回羽根部
１０を通って環状旋回流として燃焼室Ａ内に噴出され、
その残部は、旋回器３の直進用環状空隙部１１を通って
環状直進流として燃焼室Ａ内に噴出される。このように
して燃焼用空気を燃焼室Ａ内に噴出させることにより燃
焼室Ａ内には、ピッチ水スラリーの燃焼により形成され
た安定性の高められた火炎が形成される。燃焼用空気の
環状旋回流と環状直進流との流量比は、６：４〜８：２
の範囲に規定するのが好ましい。

第２図に、本発明で用いる旋回器３の構造例を示す。第
２図は、旋回器の説明平面図である。この旋回器は、円
筒体を適当長さに輪切りした形状の環状体２０の内側に
直径がそれより順次小さくなった同様の環状体２１及び
２２を配置すると共しこ、その環状体２０と２１との間
を整流板２３で連結して両者を固定し、また環状体２１
と２２との間を旋回羽根２４で連結して両者を固定した
構造を有する。そして、前記構造の旋回器において、中
心部に配設された環状体２２の内部の空孔部２５は、バ
ーナ軸と嵌合する部分であり、環状体２１と２２との間
に形成された旋回羽根部１０は、燃焼用空気の流れに旋
回を与えて環状旋回流とする部分であり、環状体２０と
２１との間に形成された空隙部１１は、燃焼用空気の流
れを直進させ、環状直進流とする部分である。

本発明で用いる旋回器においては、旋回羽根のひねり角
度は、約３５〜４５度の範囲に規定するのが好ましい。

また１本発明において、燃焼室内Ａに形成される火炎を
さらに安定化させるには、ピッチ水スラリーの燃焼に必
要とされる全空気量の一部を、前記したバーナ周囲から
導入するものとは別に、燃焼室内の火炎部の位置に供給
するのが有利である。

ピッチ水スラリーは、通常、全空気比１．０〜１．５の
条件で燃焼されるが、この場合、バーナ周囲から、燃焼
室の燃焼初期領域に供給される空気量が多くなる程燃焼
性は良好となると考えられるが。

一方、空気量が多くなるに従って燃焼ガス温度が低下す
るようになる。本発明者らの研究によれば。

重油等の着火性の良い燃料の場合は空気量を多くすれば
燃焼性が改善され、また燃焼ガス温度の低下による火炎
の不安定化の問題は起らないが、ピッチ水スラリーの場
合は、水の蒸発過程が存在するため、空気量の増大によ
る燃焼ガス温度の低下が問題になり、空気量を多くする
と安定な火炎の持続が困難になることが見出されると共
に、燃焼用空気の一部を燃焼室内の火炎部の位置に供給
することによって、安定な火炎の持続を達成し得ること
が見出された。

第３図に、ピッチ水スラリーを、全空気比１．１及び１
．／Ｉの条件において、通常の燃焼法に従って燃焼初期
領域に供給する空気量（バーナ周囲から供給する空気量
）と、火炎部の位置に供給する空気量との割合を変化さ
せて燃焼させるに際し、燃焼初期領域に供給する空気比
と燃焼ガス中の媒塵量及び火炎状況との関係を示す。Ａ
は火炎の安定領域、口は空気不足による火炎不安定領域
、Ｃは温度低下による火炎不安定領域を示す。曲線１は
全空気比が１．１及び曲線２は全空気比が１．４の場合
の結果を示す。第３図かられかるように、全空気比が異
っても、燃焼初期領域へ供給する空気比、即ち。

理論空気量に対する比が０．６５〜１．０の範囲では、
火炎の安定性は良好で、この範囲を逸脱すると火炎が不
安定になる。

次にこの場合の実施態様について図面によりさらに詳細
に説明する。

第４図（ａ）は火炎部の位置に燃焼用空気を導入する燃
焼方法を実施する場合の横型円筒水冷燃焼炉の説明縦断
面図であり、第４図（ｂ）はその説明横断面図である。

図中、　３１はバーナ、３２はバーナ周囲から初期燃焼
領域に空気を供給する空気配管、３３はバーナタイル外
側から燃焼室内の火炎部の位置に空気を供給する空気配
管、３４は燃焼室、３５は耐火レンガ、３６は水冷ジャ
ケット、３７は火炎部、Ｓは旋回°器を示す。配管３の
先端は燃焼室内の火炎部の位置にあり、その先端には開
口部３８が配設されるが、この開口部３８は第４図（ｂ
）に示すように、噴出空気が火炎中心方向に向わずに、
火炎の外周と並行１例えば矢印方向に向うように位置さ
せるのが好ましい。４０は、火炎部の下流側の内壁に配
設された、空気と未然物質との混合燃焼を促進させるた
めのバッフル部である。

第５図は、燃焼用空気の一部を火炎部の位置に供給する
他の実施例を示すもので、この燃焼用空気の供給は、第
５図（ａ）及び第５図（ｂ）で示されるように、火炎を
包囲するリング状ヘッダー３９を介して行われ、燃焼用
空気はそのリング状ヘッダーに設けた開口部３８から火
炎の外周と並行に噴出される。この場合、燃焼用空気の
噴出は、図面とは逆に、バーナ方向へ向けて行うことも
できる。

〔効　　果〕

本発明の燃焼方法によれば、ピッチ水スラリーの着火ｄ
れの問題はなく、燃焼により形成される火炎は安定性の
著しく高められたもので、ピッチ水スラリーを効率的に
燃焼させることができる。

また、本発明では、燃焼室内へ導入する空気を環状旋回
直進流としたことから、前記のように、火炎の安定化が
著しく高められる上、ピッチ水スラリーのバーナタイル
への付着コーキング化が防止される。

〔実施例〕

次に本発明を図面によりさらに詳細に説明する。

実施例第１図に示した如きバーナ部構造を有する横型円筒水冷
燃焼炉を用いてピッチ水スラリーの燃焼を行った。この
場合、炉内径は１４００ｍｍ、炉の長さは５０００ｍｍ
であり、燃料としてはピッチ濃度約７０％のピッチ水ス
ラリーを用いた。ピッチ水スラリーは６０°Ｃに予熱し
、１５０ｋｇ／ｈｒの流量で炉内に噴霧燃焼させた。燃
焼用空気は１５０℃に予熱し、全空気比１．４の条件で
空気室から第２図に示した構造の旋回器を通して燃焼室
内に噴出させた。その際の燃焼結果を次表に示す。

また、比較のために、前記旋回器に代えて、従来一般に
用いられている陣笠形状の保炎板を、そに凹部面を燃焼
室方向に向けて使用した。その結果もあわせて次表に示
す。

表−１火炎の安定性については、比較例の場合、直径１５０ｍ
ｍの保炎板の使用の時に最も安定化され、一方、本発明
の場合、旋回流／直進流の流量比が８７２の時に最も安
定化された。両者を比較すると、その燃焼ガス中域ａ′
ａ度の測定結果かられかるように１本発明の方が火炎が
より安定化されて、良好な燃焼が行われていることは明
らかである。また、前記燃焼試験において、第４図に示
すように、全燃焼用空気の一部を、前記バーナ部周囲か
らとは別に、火炎部に導入することによって、より一層
安定化された火炎が得られることが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する場合の燃焼炉のバーナ
近傍の説明断面図である。 ■・・・バーナ、２・・・バーナタイル、３・・・旋回
器、４・・・空気供給ライン、５・・・空気室、６・・
・ピッチ水スラリー供給ライン、１０・・・旋回羽根部
、１１・・・環状空隙部。第２図は旋回器の説明平面図を示す。２０．２１．２２・・・環状体、２３・・・整流体、２
４・・・旋回羽根。第３図はピッチ水スラリーの燃焼を行うに際し、バーナ
周囲から供給する空気比と煤塵量及び火炎状況との関係
を示す。第４図〜第５図は燃焼炉の説明図である。第４図は火炎
部の位置に対する燃焼用空気の供給を、バーナタイル外
側から燃焼室内に突出させた配管を用いて行う例を示し
、第４図（ａ）はその説明縦断面図、第４図（ｂ）はそ
の説明横断面図である。第５図は、火炎部の位置に対す
る燃焼用空気の供給を。リング状八ツグーにより行う例を示し、第５図（ａ）は
その説明縦断面図、第５図（ｂ）はその説明横断面図で
ある。３１・・・バーナ、３２・・・バーナ周囲から燃焼初期
領域に空気を供給する空気配管、３３・・・バーナタイ
ル外側から燃焼室内火炎部位置に空気を供給する空気配
管、３４・・・燃焼室、３５・・・耐火レンガ、３６・
・・水冷ジャケット、３７・・・火炎、３８・・・開口
部、３９・・・リング状空気ヘッダ、４０・・・バッフ
ル部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ピッチ水スラリーをバーナを介して燃焼室内へ霧
状で噴出燃焼させるに際し、バーナ周囲から燃焼室内に
導入する燃焼用空気の一部を環状旋回流として導入する
と共に、該燃焼室内に導入する燃焼用空気の残部を該旋
回流の周囲を流れる環状直進流として導入することを特
徴とするピッチ水スラリーの効率的燃焼方法。
（２）該燃焼用空気の燃焼室内への導入を、周辺部に燃
焼空気の直進用環状空隙部を有する旋回器を用いて行う
特許請求の範囲第１項の方法。
（３）該旋回器の旋回羽根角度が、３５〜４５度の範囲
にある特許請求の範囲第２項の方法。
（４）該燃焼用空気の環状旋回流と環状直進流との流量
比が、６：４〜８：２の範囲にある特許請求の範囲第１
項〜第３項のいずれかの方法。
（５）ピッチ水スラリーをバーナを介して燃焼室内へ霧
状で噴出燃焼させるに際し、（ｉ）バーナ周囲から燃焼室内に導入する燃焼用空気の
一部を環状旋回流として導入すると共に、該燃焼室内に
導入する燃焼用空気の残部を該旋回流の周囲を流れる環
状直進流として導入すること、（ｉｉ）前記バーナ周囲から導入される燃焼用空気とは
別の燃焼用空気を、該燃焼室内の火炎部の位置に導入す
ること、を特徴とするピッチ水スラリーの効率的燃焼方法。