JPS6234090Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は石炭を微粉化して燃焼させる微粉炭燃
焼バーナに関する。

従来の石炭火力では石炭中の揮発力の高い、い
わゆる燃焼性の良い石炭が使用されてきた。しか
し、石炭の海外依存度が増すにつれ、揮発分の少
ない石炭など、その炭種は多種多様のものとなつ
てきている。石炭を燃料にする場合は、一般に、
微粉化された後、燃焼用空気と混合して搬送する
予混合燃焼を行うのが一般的である。微粉炭の燃
焼は、着火、熱分解、気体燃焼の過程から成る。
燃焼の初期領域は着火、熱分解の進む領域であ
り、次に、放出された揮発分の燃焼領域に移行す
る。揮発分の多い石炭はこの揮発分の安定な燃焼
火炎によつて固体燃焼が助長され、全搬的に安定
な燃焼を行うことができる。従来、石炭中の固定
炭素分と揮発分の比である燃料比が１以下の石炭
が主に燃料として供されてきたが、最近では３〜
４と高い燃料比炭が輸入されるようになつた。揮
発分の少ない高燃料比炭を低燃料比炭と同条件で
燃焼させるには揮発分の燃料比率が固体燃焼比率
に比べて少ないために、不安定な火炎となり燃焼
性が悪い欠点があつた。また、燃料石炭中には石
油系燃料に比べて含有されるＮ分が多いことか
ら、燃料に伴い生成する窒素酸化物（以下、
NOxと称す）が多くなるため、環境対策を講ず
る必要がある。燃焼火炎中に生成するNOxは、
一般にフユーエルNOxとサーマルNOxとに分類
される。フユーエルNOxは燃料中のＮ分が酸化
されて生成し、サーマルNOxは空気中の窒素が
酸化されて生成するものである。石炭燃焼の場
合、生成するNOxの大部分はフユーエルNOxで
ある。従来、行われてきたNOx対策は２段燃焼
法、排ガス再循環法に代表されるように、燃焼温
度を低下させて、空気中の窒素の酸化反応を抑制
するサーマルNOx抑制に効果のあるものが主流
である。

微粉炭燃焼時に発生するフユーエルNOxは、
熱分解時に揮発するＮ分が燃焼時に酸化されるも
のと、固体中に残留するＮ分が固体燃焼時に酸化
されるものとの２種類に分類される。そこで、従
来の燃焼温度低下によるNOx抑制法は、揮発Ｎ
分中のシアン及びアンモニア系化合物が、低O₂
雰囲気及び低温下でNOxをN₂に還元する効果が
あるために、NOx抑制には期待できる。しかし
ながら、燃焼温度の低下によるNOx抑制法を微
粉炭燃焼に適用する場合には、固体燃料は燃焼速
度が遅いために、未然分の増加が著しくなる欠点
がある。

また、前述のように、低燃料比炭の場合には、
燃焼温度を低下させても安定な火炎が形成できる
が、高燃料比炭の場合には、低燃料比炭に比して
高い温度で燃焼させなければ安定な火炎が形成さ
れず、高温下での燃焼はNOxを増加させる悪影
響が出る欠点がある。

本考案の目的は、高燃料比炭を安定な火炎で比
較的低温下で燃焼させると同時に、低NOx化及
び未然分の増加を防止できる微粉炭燃焼バーナを
提供するにある。

本考案の要点は、燃焼性の良い低燃料比炭の火
炎内に高燃料比炭を噴出燃焼させ、低燃料比炭の
火炎によつて、高燃料比炭の燃焼を助長させるよ
うに構成し、この燃焼領域ではO₂濃度を低く抑
えることでNOx生成を抑制すると同時に、低O₂
燃焼領域で生成した未然分を燃焼用空気のみを噴
出させて燃焼するように構成した点にある。

以下、本考案の一実施例を第１図及び第２図を
用いて説明する。

第１図及び第２図において、固定炭素と揮発分
の比の小さい低燃料比の微粉炭と燃焼用空気の混
合気ノズル１の外周に高燃料比の微粉炭と燃焼用
空気の混合気ノズル２及びさらにその外周に燃焼
用空気ノズル３が配置される。ノズル１，２，３
に対応するノズルの流入口１′，２′及び３′は、
各々ノズルに接線方向になる構造に構成するの
で、各微粉炭の混合気流及び燃焼用空気は旋回流
となつて燃焼室内に噴出される。第１図中、破線
及び実線の矢印は模式的に燃料混合気及び空気の
流れを示す。低燃焼比の微粉炭の混合気５によ
り、一次燃焼領域が形成される。次いで、高燃料
比の微粉炭混合気５が噴出されて、先に燃焼させ
ている低燃料比の微粉炭燃焼火炎に助長されて燃
焼する２次燃焼領域が形成される。低燃料比炭と
高燃料比とは同一の火炎内で燃焼させるため、こ
の両燃料比炭の燃焼温度の間に差がなく、従来技
術のように高温で燃焼させなくても、低燃料比炭
の燃焼火炎によつて、安定な火炎を形成すること
ができる。更に、低燃料比の微粉炭噴出ノズル１
の外周には、２次空気ノズル３が配置され、２次
空気７により３次燃焼領域が２次燃焼領域の先端
に形成される。低燃料比炭の一次燃焼領域の空燃
比m₁及び高燃料比炭の２次燃焼領域の空燃比m₂
をいずれも1.0以下に設定し、燃焼温度を抑制し
てNOxの生成を抑え、こ１次、２次燃焼領域で
生成した未然分は２次空気７によつて、３次燃焼
領域で燃焼させ低NOx化と同時に、未然分の排
出を防止することができる。また、高燃料比炭は
低燃料比炭に比較して燃焼性が悪いことから、高
燃料比炭の空燃比m₁と２次燃焼領域の空燃比m₂
はm₂＞m₁の条件で設定させる。この空燃比m₁お
よびm₂は共に1.0以下であるが、２次空気により
最終的に空燃比は1.0〜1.4にする。この空燃比の
幅は使用する石炭の燃料比及び含有するＮ分によ
つて変化させ、高燃料比炭を効率よく燃焼すると
同時に、NOx生成を抑制する。

次に、第２図に示すように、低燃料比炭、高燃
料比炭及び空気の噴出ノズルの流入口１′，２′及
び３′はそれぞれ各ノズル１，２及び３に接線方
向に流入するように構成し、旋回流を与え微粉炭
と空気の混合を良くし、安定に燃焼させることが
できる。従来は各ノズルに各々旋回器を設けてこ
の効果をあげていたが、本考案ではこの旋回器を
省略して同じ効果が得られる。

なお、図中４は点火用バーナ、６は高燃料比炭
の混合気を示す。

本考案によれば、燃焼温度を低温化することが
できるため、高燃焼比炭の燃焼性を高め、低
NOx化が達成できる。更に、未然分を後流側で
燃焼させ、未然分の排出を少なく抑え、幅広い炭
種の燃焼及び低NOx化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の微粉炭燃焼バーナの断面図、
第２図は第１図の−矢視図である。 １……低燃料比炭と空気の混合気ノズル、２…
…高燃料比炭と空気の混合気ノズル、３……燃焼
用空気ノズル、１′……低燃焼比炭と空気の混合
気流入口、２′……高燃料比炭混合気流入口、
３′……燃焼用空気流入口、４……点火用バー
ナ、５……低燃料比炭混合気、６……高燃料比炭
混合気、７……燃焼用空気。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 高燃料比の微粉炭と燃焼用空気の混合気を噴出
   する第１のノズルと、この第１のノズルを包囲す
   るように設けた低燃料比の微粉炭と燃焼用空気の
   混合気を噴出する第２のノズルと、この第２のノ
   ズルを包囲するように設けた燃焼用空気を供給す
   る第３のノズルとからなり、前記第１ないし第３
   のノズルへの前記流体の流入口が前記第１ないし
   第３のノズルの接線方向に設けられることを特徴
   とする微粉炭燃焼バーナ。