JPS63101603A - 微粉炭燃焼方法およびその装置 - Google Patents

微粉炭燃焼方法およびその装置

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JPS63101603A
JPS63101603A JP61248101A JP24810186A JPS63101603A JP S63101603 A JPS63101603 A JP S63101603A JP 61248101 A JP61248101 A JP 61248101A JP 24810186 A JP24810186 A JP 24810186A JP S63101603 A JPS63101603 A JP S63101603A
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burner
ignition
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fine powder
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彰 馬場
Kunio Okiura
沖浦 邦夫
Naoki Fujiwara
直機 藤原
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    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/02Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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    • F23K3/00Feeding or distributing of lump or pulverulent fuel to combustion apparatus
    • F23K3/02Pneumatic feeding arrangements, i.e. by air blast
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    • F23C10/08Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases
    • F23C10/10Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber

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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、微粉炭燃焼方法およびその装置に係り、特に
燃焼用空気に搬送される微粉炭燃料の直接点火によって
起動燃焼する微粉炭燃焼方法およびその装置に関する。
〔従来の技術〕 油燃料の高騰により微粉炭焚ボイラの需要が急速に増加
している。WL粉炭焚ボイラにおいて使用される補助燃
料は、着火性の良い軽油、重油が主流であるが、これら
の油燃料も主燃料に油を使用した場合と比較すると、そ
の比率は低いもののそ供給は不安定なものとなりつつあ
る。
近年、発電用ボイラは、中間負荷運用が多発しており、
点火、起動の頻度も以前と比較すると高く、補助燃料費
用の主燃料に対する比率も増加している0石炭焚ボイラ
においては、主燃料の石炭に加え、起動用に重油、点火
用に軽油と3種類の燃料が一般に使用されている。
第9図は従来の微粉炭バーナの概略的構成図、第10図
は従来の微粉炭バーナを用いたボイラの概略的構成図で
ある。従来、コールドスタートでは、まず微粉炭ボイラ
26に取り付けられたイグナイタで軽油タンク27から
の軽油を燃料とし、点界バーナ28に点火する0次にこ
の点火バーナ28を用いて重油タンク29から供給され
る重油による起動バーナ30に点火する。この後、起動
バーナ30によりバーナ負荷を約30%程度増加するこ
とによって炉内の温度を上昇させるとともにエアヒータ
31で排ガスを熱交換することにより微粉炭の乾燥およ
び搬送用空気を得る。この空気ハ、約20Q〜250℃
に昇温した時点でミル33に導入され、このとき始めて
バンカ32から石炭を供給してミル33を稼動している
。ミル33で粉砕、乾燥された微粉炭は微粉炭ボイラ2
6に設けられた主バーナ34に供給され、微粉炭燃焼が
開始される。
このような点火、起動時に軽油、重油を使用する微粉炭
の燃焼に対し、油燃料を低減するための研究が盛んに行
われている。その一方法として、点火、起動用バーナ燃
料として従来の油から石炭を使用する計画がなされてい
る0点火、起動用燃料として油の使用比率を低減し、石
炭に切り換えることができれば、ランニングコストの低
減を図ることができ、特に中間負荷運用のボイラにおい
て極めて有利となる。なお、点火、起動用燃料として油
使用量をOlすなわち100%微粉炭運用ボイラとした
場合、従来の油タンクおよびその供給系統が不要となり
、イニシャルコストの低減も可能となる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の石炭焚ボイラの場合、微粉炭投入時は、常に油燃
料による起動バーナが着火しており、微粉炭に対する着
火遅れおよびそれに伴う炉内での微粉炭濃度の増加は生
じない。
一方、点火、起動用の燃料として微粉炭を使用する場合
、イグナイタによる微粉炭への直接着火は可能である。
しかしながら、微粉炭に対する着火遅れが生じ、このた
めに微粉炭とともに炉内に逐次供給され続けられる搬送
用空気により炉内の圧力上昇が生じ、かつ炉内における
未燃分濃度が増加し、炉内爆発の危険がある。
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解消し、
点火、起動用に微粉炭を使用する場合にも、微粉炭の着
火遅れおよびそれに伴う炉内圧力の上昇とともに炉内爆
発の危険性を回避できる微粉炭の燃焼方法およびその装
置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、燃焼用空気により搬送される微粉炭燃料の
直接点火によって燃焼起動する微粉炭燃焼方法において
、起動時にバーナに供給される前記微粉炭燃料と燃焼用
空気との混合気体を、該混合気体の微粉炭濃度が安定着
火濃度以上となったときにバーナの着火領域に供給する
ことによって達成され、この方法は、点火バーナ、起動
バーナおよび主バーナにそれぞれ接続された微粉炭供給
ラインと、点火バーナおよび起動バーナにそれぞれ接続
された微粉炭供給ラインに設置されるとともに前記点火
バーナおよび起動バーナに投入される微粉炭の濃度が安
定着火濃度が達するまで前記微粉炭供給ラインを閉鎖し
、安定着火濃度に達した後に微粉炭供給ラインを開通す
る手段を設けることによって達成される。
〔作用〕
バーナ口における局所的な石炭濃度(C/A)は、バー
ナに対する微粉炭供給量に対して一次遅れとなる。すな
わち、微粉炭の供給管が長く、容積が大きく、かつ管内
流速が低い程、時定数が大きくなる。微粉炭の着火に対
し、バーナ形状、搬送用空気温度、バーナノズル出口の
空気速度を一定とすると、C/A比が最も影響度が高い
、このため、バーナ部において微粉炭の安定着火濃度に
達するまで、すなわち炉内の微粉炭濃度が増加するまで
着火せず、微粉炭は炉内に投入されつづけ、炉内圧力の
上昇とともに炉内爆発の危険が生じる。
したがって、バーナ部に供給される微粉炭の濃度が安定
着火濃度に達する状態となった後に微粉炭が投入される
から、上記した弊害を一挙に解決される。
〔発明の実施例〕
第1図、第2図および第3図は、それぞれ本発明にかか
る微粉炭燃焼装置の第1実施例、第2実施例および第3
実施例を示す系統図、第4図は第1図〜第3図における
ミルの構造を示す断面図、第5図は第1図〜第3図にお
けるバーナ部の概略的構成図である。
第1図において、微粉炭焚ボイラ1に対し、主バーナ用
の微粉炭供給ライン9と点火、起動用の微粉炭供給ライ
ン10がそれぞれ独立の系として配設されている。主バ
ーナ用の微粉炭供給ライン9はバーナ部6とミル2との
間を接続し、点火、起動用の粉炭供給ライン10は微粉
炭ビン3とバーナ部6との間に接続されるとともにその
途中から設けられた分岐部7から分岐された微粉炭戻り
ライン8を有している。この微粉炭戻りライン8はバク
フィルタ(集塵機)5に接続され、バクフィルタ5、微
粉炭ビン3、点火、起動用の微粉炭供給ライン10およ
び微粉炭戻りライン8間を微粉炭が循環できるようにな
っている。
ミル2は、第4図に示すように粉砕テーブル41を有し
、この粉砕テーブル41はギアボックス42と連動して
いる。この回転と同時に下部リング43上に支持された
ボール44も下部リング43上をすべりながら回転する
。なお、ボール44は、シリンダ45に封止されたN−
により加圧力を与えられた上部リング46で上から押さ
えられて回転中は一定の軌道から外れないようになって
いる。ミル内上部には、給炭管47が設けられ、この給
炭管47の下端部はフラッパ48が形成され、このフラ
ツパ48から上方に傾斜した分級機49に接続されてい
る。この分級器49の上方には所定の間隔をおいてベー
ン50が設置され、このベーン50の内側に送炭管51
が配設されている。第4図中、52はスリット、53は
スロートである。このミルでは、ベーン50の角度を調
整することによって200メツシユパス(74μm以下
)70%程の粒度に調整され、−次空気とともに送炭管
51を経てバーナ部に送られる。
バーナ部6は、第5図に示すようにに点火バーナ1)と
主・起動兼用バーナ12とを備え、点火バーナ1)はそ
の途中に切換えダンパ13が介設された点火、起動用の
微粉炭供給ライン10が接続されている。主、起動バー
ナ側の微粉炭供給管14の切換えダンパ15A側は点火
、起動用の微粉炭供給ライン10が接続され、微粉炭供
給管14に設置された切換えダンパ15B側には主バー
ナ用の微粉炭ライン9が接続されている。なお、第5図
中、16はインペラ、17はバーナスロート、18はエ
アレジスタ(燃焼用空気流量制御ダンパ)をそれぞれ示
している。
微粉炭ボイラlの起動時、第1図に示す微粉炭ビン3か
らの微粉炭は、燃焼用空気によって搬送され、点火、起
動用の微粉炭供給ライン10を経て導入される。微粉炭
ビン3から点火、起動用の微粉炭供給ライン10を経て
搬送される混合気体中の微粉炭濃度は、微粉炭の供給開
始から所定の時間の間は低く、次第に高くなる。このと
き、バーナ部6に供給される微粉炭と燃焼用空気の混合
気体中の微粉炭濃度が安定着火濃度に達するまでは炉内
に希薄な微粉炭燃料が投入されないように分岐部7より
微粉炭戻りライン8を経てバグフィルタ5に戻される。
バグフィルタ5において、混合気体中の微粉炭が捕集さ
れ、この捕集された微粉炭は微粉炭ビン3に貯溜される
混合気体中の微粉炭濃度が安定着火濃度に達した後、分
岐部7を閉鎖し、第5図に示すように、点火、起動用の
微粉炭供給ライン10の途中に設置された切変えダンパ
13を開とし、点火バーナ1)に燃料用空気とともに微
粉炭を投入する0点火バーナ1)をイグナイタにより点
火した後、点火・起動用の微粉炭供給ライン10から燃
料用空気とともに微粉炭を切変えダンパ15Aを介して
主・起動兼用バーナ12に導入し、主・起動バーナ兼用
バーナ12が点火したことを確認した後、切換えダンパ
13を閉とする。このとき、切変えダンパ15Bは閉鎖
されている。
点火・起動用の微粉炭供給ライン10からの燃料の投入
による起動バーナの燃焼により所定のバーナ負荷に達し
、ミルへの燃焼用空気温度が確保されミルが稼動した後
、再び点火バーナ1)を点火し、切変えダンパ15Aが
閉鎖され、かつ切変えダンパ15が開とされ、主バーナ
用の微粉炭供給ライン9から燃焼用空気とともに微粉炭
が主バーナに導入着火される。
第2図に示す微粉炭燃焼装置においては、第1図に示す
装置における各装置の他に分級器4が設置され、ミル2
からの粉砕炭の一部が分級器4に導入され、分級器4で
分級された粗粒炭がミル2に投入され、一方、微粉炭は
バグフィルタ5に戻されるようになっている。第2図に
おいて、第1図に示す実施例と同一構成部は同一の引用
数字で表し、詳細な説明は省略する。
第2図に示す微粉炭燃焼装置においても、燃焼用空気と
微粉炭との混合気体中の微粉炭濃度が安定着火濃度に達
するまでは微粉炭戻りライン8を介して微粉炭を循環さ
せ、安定着火濃度に達した後に点火バーナを点火し、起
動燃焼を行った後、主バーナ用の微粉炭供給ライン9を
経てバーナ部6に微粉炭を投入する点は同じである。第
2図においては、ミル2の粉砕炭の中の粗粒分を分級器
4により分級し、粗粒炭を再度粉砕できる。したがって
、点火、起動時に点火、起動用として微粉炭ビン3に貯
溜される微粉炭を所定の粒径のものにする利点がある。
第3図に示す微粉炭燃焼装置は、点火、起動用と主バー
ナ用を兼ねた微粉炭供給ライン21がバーナ部6に接続
され、この微粉炭供給ライン21に接続された点火、起
動用微粉炭供給ライン10および主バーナ用微粉炭供給
ライン9に切変えダンパ23.24が配設され、分岐部
22からは微粉炭戻りライン25が配設され、この微粉
炭戻りライン25の上流側には切変えダンパ26が配設
されるとともにミル2に連絡され、微粉炭戻りライン2
5の途中にはファン27が設置されている。
第3図に示す装置においては、ミル2から微粉炭供給ラ
イン21を経て燃焼用空気と微粉炭との混合気体が供給
されるが、この混合気体中の微粉炭濃度が安定着火濃度
に達するまでは切変えダンパ23.24が閉とされ、切
変えダンパ26が開とされ、微粉炭を含む混合気体はフ
ァン27を介してミル2に導入される。ミル2において
、前記混合気体はスリット52およびスロート53を経
てミル内部に導入され、微粉炭の循環とともに混合気体
はミル2における一次空気として作用する。
混合気体中の微粉炭の濃度が安定着火濃度に達した後又
は微粉炭が安定着火に必要な粒度となったことを確認し
た後、切変えダンパ23が開とされ、切変えダンパ26
が閉とされてバーナ部6の起動バーナに燃焼用空気とと
もに微粉炭が供給される。
第3図に示す装置では、特に点火、起動用の専用の微粉
炭戻りラインおよび微粉炭ビン等の設備を要しないので
装置構成を簡略化できる効果がある。
第1図および第2図に示す装置において、点火バーナ用
および起動用バーナと主バーナとはそれぞれ異なる微粉
炭供給系統を形成している。したがって、点火用バーナ
および起動用バーナには主バーナに投入される微粉炭燃
料と比較して着火しやすい微粉炭燃料を使用することが
できる利点がある。この場合、点火用バーナおよび起動
用バーナ側は主バーナに比較して、微粉炭燃料として2
00メツシユパス(74μm以下)通過重量が大きい微
粉炭燃料、また石炭燃料比(FR=固定炭素/1)発分
)の小さい微粉炭燃料を優先して使用するのがよい。
第6図は、微粉炭をイグナイタにより直接着火する際の
着火領域について石炭濃度(C/A)とバーナのノズル
出口の空気流速との関係を示している。第6図において
、燃料比(F R)が一定の場合、石炭濃度が高(、ノ
ズル出口の空気流速が低い程、安定な着火が望めること
がわかる。またノズル出口の空気流速がほぼ一定とする
と、安定着火領域は石炭濃度に依存することを示してい
る。
したがって、搬送用空気が一定の場合、バーナ部に供給
される混合気体中の石炭濃度が低い間は微粉炭をバーナ
部に輸送開始しても直ぐに着火しないことを示している
第7図は、バーナ部に対する微粉炭燃料の供給開始から
の時間経過とバーナ部に供給される微粉炭の濃度との関
係を示している。第7図は、通風開始から微粉炭の投入
開始によりバーナに投入される微粉炭の濃度が次第に増
加し、ある一定の時間経過後に着火することを示してい
る。この時点は、点火に必要な最低の石炭濃度であり、
着火後もやや石炭濃度が増加し、次いで定格運転時の石
炭濃度に達する。したがって、微粉炭がバーナ部に投入
され始めて、微粉炭の安定着火濃度に達するまでは累積
微粉炭量(第7図に斜線で示す)が微粉炭戻りラインを
介して循環される。
第8図は、微粉炭供給ラインにおける要部の概略的構成
図である。第8図は、バーナ部入口における石炭濃度(
C/A)の検知法として光の透過度による方式を採用し
たものである。第8図において、点火バーナ1)に接続
された点火、起動用微粉炭供給ライン10にはバイパス
ライン61が配設され、このバイパスライン61の上流
側で希釈空気62が導入されるようになっている。前記
バイパスライン61内を導入される混合気体中の微粉炭
濃度を計測するためのレーザ発光部63およびレーザ受
光部64が設置されている。なお、第8図中、8は微粉
炭戻りライン、9は主バーナ用微粉炭供給ライン、1)
は点火バーナ、12は主、起動バーナ、65.66.6
7.68は切変えダンパである。
第8図に示す例では、点火、起動用微粉炭供給ラインl
Oから供給される混合気体の一部がバイパスライン61
に導入され、同時にバイパスライン61の上流側から希
釈空気62が供給され、前記混合気体中は点火、起動用
微粉炭供給ライン10上の混合気体に対して約100倍
に希釈される。
このようにして希釈された混合気体に対してレーザ発光
部63からレーザ光が放射され、バイパスライン61を
通過したレーザ光の透過度により混合気体中の微粉炭濃
度が計測される。
第7図に示す点火に必要な最低石炭濃度(安定着火濃度
)は、微粉炭を構成する石炭種、石炭粒径、ノズル出口
の空気流速等により予め定められており、レーザ光によ
る計測値がこの石炭濃度設定値に達するまでは点火、起
動用微粉炭供給ライン10の混合気体は微粉炭戻りライ
ン8に戻される。そして、前記レーザ光による計測値が
前記石炭濃度設定値を越えたときにバーナに対する微粉
炭の供給は、主バーナ側に切り変えられる。
微粉炭供給ライン10における微粉炭の濃度の測定は、
上記した方法に限らず、次のような方法を採用すること
もできる。すなわち、点火、起動用微粉炭供給ライン1
0上の混合気体をサンブリングし、サイクロンにより混
合気体中の微粉炭を捕集してサンプリングした混合気体
の容積に対する捕集微粉炭量から微粉炭濃度を測定する
方法、点火、起動用微粉炭供給ライン10上の微粉炭濃
度を静電気あるいは超音波により測定する方法等の公知
の方法をいずれも採用することができる。
また、微粉炭を構成する石炭種、石炭粒径、ノズル出口
の空気流速等により点火、起動用微粉炭供給ラインlO
から供給される混合気体中の微粉炭の濃度が安定着火濃
度に達する時間は、予め推測できるので、点火、起動用
微粉炭供給ライン10からの微粉炭の投入開始からこの
設定時間に達したときにバーナ部に微粉炭を導入するよ
うにすることもできる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、バーナ部に対する微粉炭
の投入開始から微粉炭の濃度が安定着火濃度に達するま
では微粉炭燃料は、炉内に投入されないので、微粉炭燃
料の着火遅れをなくし、炉内圧力上昇を抑制できるとと
もに炉内の未燃分の増加による炉内爆発の危険を回避す
ることができる。特に本発明を従来の微粉炭直接着火系
統に適用することによって燃料系統を従来の3系統から
微粉炭のみに統合することができるから付帯設備および
燃料供給面の極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる微粉炭燃焼装置の第1実施例を
示す系統図、第2図は本発明にかかる微粉炭燃焼装置の
第2実施例を示す系統図、第3図は本発明にかかる微粉
炭燃焼装置の第3実施例を示す系統図、第4図は第1図
〜第3図におけるミルの構造を示す断面図、第5図は第
1図〜第3図におけるバーナ部の構造を示す概略的構成
図、第6図はノズル出口の空気流速と石炭濃度(C/A
)との関係図、第7図はバーナ部に投入される微粉炭の
燃焼特性図、第8図は本発明にかかる微粉炭燃焼装置の
要部の概略的構成図、第9図は従来の微粉炭バーナの概
略的構成図、第10図は第9図におけるバーナを用いた
ボイラの概略的構成図である。 1・・・・・・微粉炭ボイラ、2・・・・・・ミル、3
・・・・・・微粉炭ビン、4・・・・・・分級器、5・
・・・・・バグフィルタ、6・・・・・・バーナ部、7
・・・・・・分岐部、8・・・・・・微粉炭戻りライン
、9・・・・・・主バーナ用微粉炭供給ライン、10・
・・・・・点火、起動用微粉炭供給ライン、1)・・・
・・・点火バーナ、12・・・・・・主・起動兼用バー
ナ、61・・・・・・バイパスライン、62・・・・・
・レーザ発光部、63・・・・・・レーザ受光部。 代理人 弁理士 西 元 勝 − 第3図 第5図 第6図 ノス゛LmD<1)空’ヌμ之スt(m/s)第7図 姻 第8図 第9図 第10図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)燃焼用空気により搬送される微粉炭燃料の直接点
    火によって燃焼起動する微粉炭燃焼方法において、起動
    時にバーナに供給される前記微粉炭燃料と燃焼用空気と
    の混合気体を、該混合気体の微粉炭濃度が安定着火濃度
    以上となったときにバーナの着火領域に供給することを
    特徴とする微粉炭燃焼方法。 (2)燃焼用空気により搬送される微粉炭燃料を着接点
    火によって燃焼起動する微粉炭燃焼装置において、点火
    バーナ、起動バーナおよび主バーナにそれぞれ接続され
    た微粉炭供給ラインと、点火バーナおよび起動バーナに
    それぞれ接続された微粉炭供給ラインに設置されるとと
    もに前記点火バーナおよび起動バーナに投入される微粉
    炭の濃度が安定着火濃度が達するまで前記微粉炭供給ラ
    インを閉鎖し、安定着火濃度に達した後に微粉炭供給ラ
    インを開通する手段を設けたことを特徴とする微粉炭燃
    焼装置。 (2)微粉炭の濃度が安定着火濃度に達するまでの間に
    微粉炭をバーナ部に投入することなくバーナ部外で循環
    させる微粉炭循環ラインを、ミルから主バーナに微粉炭
    を投入する微粉炭供給ラインと異なる系統として設けた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第(2)項記載の微粉
    炭燃焼装置。 (4)前記微粉炭循環ラインの途中に微粉炭を貯溜する
    微粉炭ビンを設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
    (3)項記載の微粉炭燃焼装置。 (5)前記微粉炭循環ライン中にミルが設置され、循環
    される微粉炭と搬送用の空気とを前記ミルに導入するよ
    うにした特許請求の範囲第(3)項記載の微粉炭燃焼装
    置。 (6)前記点火バーナおよび起動バーナに接続された微
    粉炭供給ライン内を供給される微粉炭濃度を計測する手
    段と、該手段による微粉炭濃度の計測値が、微粉炭の安
    定着火濃度に対する設定値に達したときに前記点火バー
    ナおよび起動バーナに接続された微粉炭供給ラインを開
    通させる手段と、を設けたことを特徴とする特許請求の
    範囲第(2)項乃至第(5)項のいずれかに記載の微粉
    炭燃焼装置。 (7)前記点火バーナおよび前記起動バーナに接続れた
    微粉炭供給ラインからの微粉炭の投入開始から予め定め
    られた設定時間を経過したときに前記点火バーナおよび
    起動バーナに接続された微粉炭供給ラインを開通させる
    手段を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第(2)
    項乃至第(5)項のいずれかに記載の微粉炭燃焼装置。
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