JPS63143417A - ガス化燃焼装置の運転方法 - 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、産業ボイラ等に適用されるガス化燃焼装置に
関する。

従来の技術 従来のガス化燃焼装置として、特公昭５８−７８８４号
公報に記載されたものがある。

この従来例によれば、第１４図に示すように、理論空気
量以下の一次空気（又は一次空気と不活性ガスとの混合
体用はダクト２よりウィンドボックス３に流入し、旋回
羽根４、一次空気口５を通って凹曲面の耐火材６で形成
された予燃焼室７に供給される。

一方、燃料（油）８はバーナ９より予燃焼室７内に噴霧
され、一次空気１と混合して燃焼を行ない、バーナ９の
先端に取り付けられた保炎器１０により保炎され、−次
燃焼炎１１となる。

そして、予燃焼室７の内部の一次燃焼において空気不足
のために生じた未燃燃料を、−火燃焼によって生じた燃
焼ガスの一部が予燃焼室内壁の凹曲面に沿って燃料噴射
方向と反対方向に点線矢印の如く流れる反転燃焼ガス＋
１’の一次空気口５への巻込みによる気体と燃料との混
合促進と予熱及び予燃焼室７を形成する耐火材６の輻射
放熱により、ガス化する。

このようにして予燃焼室７でガス化された燃料を含む燃
焼ガス１２は、それから、予燃焼室の後部周壁を絞って
狭めたガス流出口１３を経て、冷却管壁などの冷却伝熱
面１４で形成された還元室１５に流入し、この還元室で
窒素酸化物の還元と放熱によって冷却され、その後還元
室出口１６に設けた例えばオリフィスの様なミキシング
機構すなわちミキシング機能を有する構造物１７により
、還元室１５の後流部周壁に設けた二次空気口１８を経
て供給された二次空気（または二次空気と不活性ガスと
の混合体）１９との混合が促進されて、主燃焼室２０で
完全燃焼を行ない、これにより窒素酸化物の発生を抑制
して、ＮＯｘと煤塵を著しく低減するようにしている。

発明が解決しようとする問題点 このような従来例は、しかし、次のような問題点があっ
た。

すなわち、燃焼真向の広い範囲に対し、一次空気１のみ
で対応すると、低負荷時に一次空気ｌの流量が少なく、
流速・旋回力が不足する為、火炎１１か細長くなる。こ
れは、空気流路断面積を高負荷基準で設計するのが普通
であるからである。

従って、火炎１１の周囲の空気が過農状聾で、火炎１１
の中心部が燃料過濃状態という混合不良状況が形成され
る。この為、充分均一な還元雰囲気を形成できず、ＮＯ
ｘ　ａ度が低下しない。また、緩慢な燃焼となる為、煤
塵が多い。

一方、高負荷時には、一次空気ｌのみで強旋回を与える
と、燃焼振動が発生しやすく、望むべく旋回強度が得ら
れず、一次空気ｌと燃料８との急速混合が今−歩であり
、逆に弱旋回にすると、燃焼状態は安定するが、混合が
緩やかになる為予燃焼室７を大きくしなければならない
等の不具合点が生じる。

また、従来例において、還元室１５は負荷変化に対し、
ＮＯｘ低減効果が一様ではなく、特に低負荷時には効果
が認められず、火炎温度が低下しすぎ煤塵が多くなる事
が多い。

問題点を解決するための手段 本発明によるガス化燃焼装置は、このような従来の問題
点を解決すめために、耐火材で覆われた予燃焼室と、同
予燃焼室の人口に取り付けられ一次空気と燃料とを該予
燃焼室内に噴霧する燃焼器と、上記予燃焼室の入口寄り
に該入口を囲むように配置されｔ排ガス及び／又は一次
空気を噴出可能な側壁ノズルと、上記予燃焼室の出口に
形成された環状突起あるいは環状凹部と、同環状突起あ
るいは環状凹部を介して上記予燃焼室と連通ずる主燃焼
室と、上記環状突起あるいは環状凹部の上記主燃焼車寄
りから該主燃焼室に向けて二次空気を噴出させる二次空
気噴出口と、上記排ガス及び／又は一次空気の流量を制
御する制御弁と、上記燃料の流１を検出し上記制御弁の
開度を制御する制御装置とを有する。

作用 このような手段において、予燃焼室入口の一次空気流路
断面積を低負荷基準に定め、通常の高負荷基準より狭く
しておき、低負荷時には、予燃焼室の側壁ノズルから排
ガスを供給するか、又はその少数本のノズルから少量の
空気を高速で供給するか、あるいは予燃焼室の入口のみ
から一次空気を供給するようにする。一方、高負荷時に
は、燃焼器から供給される一次空気では足りない残余の
一次空気を、予燃焼室の各側壁ノズルから供給する。

したがって、このような手段によれば、低負荷時でも予
燃焼室内で充分速い流速・旋回力が得られ、一次空気と
燃料との急速混合が可能となる一方、高負荷時でも安定
燃焼状態で急速混合ができる。よって、負荷変化の広い
範囲内で均一な高温還元雰囲気が形成され、燃料のガス
化・還元反応が促進する為、低ＮＯｘ　・低煤塵燃焼が
できる。また、予燃焼室を小形化できる。

実施例 以下第１−１３図を参照して本発明の好適な実施例につ
いて詳述する。

第１図は第１実施例を示し、２１は耐火材２２で覆われ
た予燃焼室であり、この予燃焼室の入口側には、燃料（
油）２３を予燃焼室２１内に噴霧するオイルガン２４と
一次空気２５ａを予燃焼室２１内に供給するスワラ２６
とからなる燃焼器がエアレジスタ２７内に配置されて取
り付けられている。

そして、他の一次空気２５ｂ及び／又は排ガス２８を予
燃焼室２【内に噴出する側壁ノズル２９が、特に第２〜
３図に詳細に示すように、予燃焼室２１喀の入口寄りに
この入口を囲むように形成され、一次空気２５ｂ及び／
又は排ガス２８を火炎３０の着火・保炎部近傍を狙って
旋回流れとなるように供給する。

また、予燃焼室２１の出口には主燃焼室３１が連通され
、この主燃焼室と予燃焼室２１との連通部には好適には
耐火材で作られた環状の突起３２が設けられている。そ
して、この環状突起の主燃焼室３１寄りの部分には、特
に第４〜５図に詳細に示すように、耐火材２２を切欠い
て環状凹部３３が設けられ、この環状凹部には主燃焼室
３１に向けて二次空気３４を噴出させる多数の二次空気
噴出口３５を有する環状管３６が配置されている。また
、環状突起３２には、特に第６〜７図に詳細に示すよう
に、保炎板３７が付設されている。

更に、再び第１図において、燃料２３の流量を検出する
検出器４０が燃料供給ラインに設けられ、また一次空気
２５ａ及び２５ｂの各供給ラインにはそれぞれの一次空
気の流量を制御する制御弁４１ａ及び４１ｂが設けられ
、かつ排ガスｚ８の供給ラインには排ガスの流量を制御
する制御弁４２か設けられている。

そして、燃料流量計４０からの検出信号に基づき各制御
弁４１ａ、　４１ｂ及び４２の開度を制御する演算制御
装置４３が設けられ、４３ａ、　４３ｂ及び４３ｃはそ
の要素を示している。

次に、この演算制御装置４３による各制御弁４１ａ。

４１ｂ、　４２の制御について説明する。

オイルガン２４から燃料２３を噴霧して、予燃焼室２１
の中に一次空気２５ａ及び２５ｂを供給し、理論空気量
以下の空気でガス化・高温還元燃焼する。また、二次空
気３４を予燃焼室２１出口の環状管３６の多数の噴出口
３５から供給して、主燃焼室３１で完全燃焼する。

しかして、燃料２３の流量を検出器４０で検出し、その
検出値の増減に基づく演算制御要素４３ａ、　４３ｂ。

４３ｃの操作信号で、制御弁４１ａ、　４１ｂ、　４２
を開閉する。

まず、燃料２３の流量が少ない低負荷時には、第８図に
示すように、要素４３ａの制御の下で、負荷ｌＯ％程度
程度一定量の一次空気２５ａを供給し、負荷ｌＯ％〜４
０％程度迄は一次空気２５ａを漸増させ、負荷４０％以
上では上限量の一次空気２５ａを供給する。

なお、下限一定量とは、着火・保炎に必要で逆火の生じ
ない空気量をいい、また上限一定量とは吹き飛び・保炎
不安定が生じない空気量をいう。

そして、側壁ノズル２９からは、一次空気２５ｂ及び／
又は排ガス２８を負荷に応じて供給する。

すなわち、排ガス２８の使用が可能な時には、負荷４０
％程度迄の低負荷時に、第１１図に示すように、要素４
３ｃの制御の下で、一定量の排ガス２８を供給する。そ
して、負荷が４０％以上では、排ガス２８の供給を止め
、一次空気２５ｂを第９図に示すように、要素４３ｂの
制御の下で、負荷の上昇と共に漸増させろ。一方、排ガ
ス２８の使用が不可能の時には、第９図に示すように、
負荷が４０％程度迄は一次空気２５ｂを供給せず、一次
空気２５ａのみで燃焼する。

そして、負荷が４０％程度以上では、一次空気２５ｂを
漸増させる。

なお、予燃焼室２１の出口に設けた環状突起３２は、環
状管３６から噴出した二次空気３４′の逆流を防止する
。また、保炎板３７があるため、主燃焼室３１の燃焼火
炎形状が安定する。しかも、環状突起３２は、環状凹部
３３の近傍に設けられているので、ガス流れの澱みを発
生させ、安定燃焼が出来る。

以上述べた第１実施例によれば、したがって、低負荷時
から高負荷時の広い範囲に亘って低ＮＯＸ・低煤塵燃焼
ができる。

なお、第１実施例の変形例として、環状管３６１．二形
成される二次空気噴出口３５を第１２図に示すように環
状突起３２に設けることもできる。

すなわち、環状突起３２の内部には二次空気３４を主燃
焼室３１に供給する手段として環状の二次空気通路３６
′を形成するとともにこの環状通路から延びて主燃焼室
３１に向かって開口する多数の二次空気噴出口３５を形
成している。

第１３図は本発明の第２実施例を示し、符号２１゜２２
、２３．２４．２５ａ、　２５ｂ、　２６．４０．４１
ａは第１図に示したものと同一の要素を示す。

そして、２９ａは一次空気２５ｃを予燃焼室２１側面か
ら噴出する複数本実施例では６本の側壁ノズル、２９ｂ
は他の一次空気２５ｄを同様に予燃焼室２１側面から噴
出する複数本実施例では２本の側壁ノズルであり、これ
らの側壁ノズル２９ａ、　２９ｂは予燃焼室２１の入口
寄りに該入口を囲むように同一円周に配置されている。

また、これらの一次空気２５ｃ及び２５ｄの各供給ライ
ンにはそれぞれの一次空気の流量を制御する制御弁４１
ｃ及び４１ｄが設けられている。そして、燃料流量検出
器４０からの検出信号に基づき、一次空気２５ａ、　２
５ｃ、　２５ｄのだめの各制御弁４１ａ、　４１ｃ、　
４１ｄの開度を制御する演算制御装置５３が設けられ、
５３ａ。

５３ｂ及び５３ｃはその要素を示している。

なお、２９ｃは一次空気２５ｃを供給するヘッダである
。

次に、この演算制御装置５３による各制御弁４１ａ。

４１ｃ、　４１ｄの制御について説明する。

まず、一次空気２５ａは、前述した第８図に示したと同
様に、要素５３ａの制御の下で、負荷ＩＯ％程度迄は下
限一定ｍを供給し、負荷１０％〜４０％程度迄は漸増さ
せ、負荷４０％程度以」二では上限一定量を供給する。

そして、一次空気２５ｄは、少量空気で、少数本のノズ
ル２９ｂから高速で供給する。この場合、要＄　５３ｂ
は、第１０図に示すように、燃料２３か少ない負荷４０
％程度迄は一次空気２５ｄを漸増させ、４０％程度以」
二では一定量を供給するように制御弁４１ｄを１７Ｒ閉
する。

また、一次空気２５ｃは、面述した第９図に示したと同
様に、要素５３ｃの制御の下で、多数本のノズル２９ａ
から供給する。すなわち、要素５３ｃは、燃料２３が少
ない負荷４０％程度迄は一次空気２５ｃを供給せず、負
荷４０％程度以上では漸増供給するように制御弁４１ｃ
を開閉する。

以上述べた第２実施例によれば、したがって、低負荷時
には一次空気２５ｄのみで対応し、高負荷時には一次空
気２５ｃと２５ｄとで対応するので、負荷の広い範囲で
充分強い旋回力が得られ、高温で斑のない還元雰囲気が
形成される。よって、低ＮＯｘ・低煤塵燃焼が可能とな
る。

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、低負荷時から高
負荷時の広い範囲に亘って低ＮＯ！　・低煤塵燃焼が可
能となり、しかも還元室がないので負荷変化の広い範囲
に亘って一様なＮＯＸ低減効果が得られる。また、予燃
焼室を簡素にして小形化できるので、低コスト等の効果
ら得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガス化燃焼装置の一例を示すフロ
ー概念図、第２図は第１図の一部拡大図、第３図は第２
図の■−■線断面図、第４図は第１図の他の一部拡大図
、第５図は第４図の■−Ｖ線矢視図、第６図は第１図の
更に他の一部拡大図、第７図は第６図の■−■線矢視図
（第６図は第７図のＶｌ−Ｖｌ線断面図）、第８図、第
９図及び第１０図はそれぞれ本発明における一次空気の
流量制御特性を示す図、第１１図は同様に本発明におけ
る排ガスの流量制御特性を示す図、第１２図は第１図の
変形例を示す図、第１３図は更に他の変形例を示す図、
第１４図は従来のガス化燃焼装置を示す断面図である。 ２１・・予燃焼室、２２・・耐火材、２３・・燃料、２
４・・オイルガン、２５ａ、　２５ｂ、　２５ｃ、　２
５ｄ・・一次空気、２６・・スワラ、２７・・エアレジ
スタ、２８・・排ガス、２９．２９ａ、　２９ｂ・・側
壁ノズル、３１・・主燃焼室、３２・・環状突起、３３
・・環状凹部、３４゜３４′　　・・二次空気、３５・
・二次空気噴出口、３６・・環状管、３６′　　・・環
状通路、４０・・燃料流量検出器、４１ａ、　４１ｂ、
　４１ｃ、　４１ｄ・・空気流量制御弁、第１図 第２図 第３図 第１Ｚ図 ２１　：　千爆倉七＠　　　　　　　　２９：　イ副肩
慶ノスつしｚ２：＠火ａ３１＝誠遼ｉ ２３：＊粁　　３２：環漱受起 ２４：　オイルイン　　　　　Ｊ４．３４’　：　　二
欧艷虻入π４ｚｓｂｓ−次空糺　　　　　３５；二液空
気噴出ロ２Ｂ−，キ…ざス 第１３図 ４１ｄ、 瞥 ； ５３：制＃＠１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 耐火材で覆われた予燃焼室と、同予燃焼室の入口に取り
   付けられ一次空気と燃料とを該予燃焼室内に噴霧する燃
   焼器と、上記予燃焼室の入口寄りに該入口を囲むように
   配置され排ガス及び／又は一次空気を噴出可能な側壁ノ
   ズルと、上記予燃焼室の出口に形成された環状突起ある
   いは環状凹部と、同環状突起あるいは環状凹部を介して
   上記予燃焼室と連通する主燃焼室と、上記環状突起ある
   いは環状凹部の上記主燃焼室寄りから該主燃焼室に向け
   て二次空気を噴出させる二次空気噴出口と、上記排ガス
   及び／又は一次空気の流量を制御する制御弁と、上記燃
   料の流量を検出し上記制御弁の開度を制御する制御装置
   とを有することを特徴とするガス化燃焼装置。