JPS63148019A

JPS63148019A - 微粉炭燃焼システム

Info

Publication number: JPS63148019A
Application number: JP29161786A
Authority: JP
Inventors: Manabu Orimoto; 折本　学; Hitoshi Migaki; 三垣　仁志; Hidehisa Yoshizako; 秀久吉廻; Kunikatsu Yoshida; 邦勝吉田
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1986-12-09
Filing date: 1986-12-09
Publication date: 1988-06-20

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システムに係り、特にボイラの負荷
が低下するときに好適な微粉炭燃焼システムに関する。

〔従来の技術〕

最近の燃料コスト低下のニーズ、および燃料危機危険分
等の考え方から、燃料の多様化として次期発電用火力は
、石炭焚きとし、且つ原子力発電の安定化に伴なって石
炭焚き中間負荷火力が求められている。即ち、これ迄の
石炭火力は、微粉炭燃焼時の自燃（保炎、着火性）の観
点から石炭専燃範囲は第１３図にその実績を示すように
石炭中の揮発分にもよるが、３０〜５０％負荷が最低負
荷であった。

一方、今後の石炭燃料は、低価で且つ安定供給が可能な
海外炭が計画対象であり、この場合は、揮発分は２０〜
３５％の間に分布されていることが多く、従来技術から
成る燃焼システムでは、今後予想される最低負荷変化値
１５〜２０％には無理があった。この理由について以下
説明する。

第１４図は従来の微粉炭燃焼システムを示す構成因であ
る。

微粉炭供給系は、石炭が供給される石炭バンカ１、給炭
機２、給炭機２よりの石炭を粉砕する微粉炭機４及び該
微粉炭Ｉｍ４による微粉炭をボイラのバーナ６へ送り込
む微粉炭管５より構成される。

また、ボイラは、微粉炭管５よりの微粉炭を燃焼させる
バーナ６、該バーナ６の先端部外周に形成されて燃焼用
空気が供給される風箱２０、バーナ６を側壁部に設置し
た火炉２１及びバーナ先端部に形成される燃焼用ポート
２２より構成される。

また、微粉炭機４にはダンパ１７及び１８を介して冷気
と熱気の混合空気が供給され、さらに風道１９を介して
風箱２０に燃焼用空気が供給される。石炭は、石炭バン
カ１から給炭機２を経て微粉炭機４内において、粉砕乾
燥、分級が行われた後、微粉炭管５内を一次空気で気流
搬送されて、微粉炭バーナ６から火炉へ供給される。

第１５図はバーナ部の詳細を示す断面図である。

バーナ６の先端部外周には２次空気２５を尋人するエア
レジスタ２６が設けられ、該レジスタ２６の先端部外周
には３次空気を導入するエアレジスタ２８が設けられて
いる。また、バーナ６の先端部内にはインペラ２９が設
けられている。尚、３０はバーナスロートであり、３１
は火炎であり、３２は微粉炭である。

第１４図及び第１５図に示す燃焼システム及びバーナ構
造を有する微粉炭燃焼用システムにおいては、ボイラ負
荷に対する微粉炭機台数は、負荷に応じて複数の微粉炭
機の運転台数を増減して負荷調整をしているほか、風箱
内の燃焼用空気温度や、バーナゾーンの炉内雰囲気温度
も第１６図〜第１８図に示す様に低下するものである。

上記に示した従来技術から成る微粉炭燃焼システムの一
つの大きな問題は、前記したように、微粉炭専焼のまま
負荷を低下させた時、燃焼用空気温度、炉内雰囲気温度
および微粉濃度の低下に伴なって微粉炭バーナからの微
粉が着火保炎しない事であり、この結果、点火トーチの
サポートによったり、油の助燃等によって微粉炭燃焼が
達成されていた。

この為、以上の事は今後の中間負荷石炭火力の大きな解
決されるべき問題点であった。

一方、点火装置において、バーナを起動する場合、電気
スパークを利用するのが一般的であるが、直径１ｍにも
なるバーナに直接点火することは非常に危険である。仮
に点に近い電気スパークで着火しても、ごく部分的であ
り、それが全体に行き渡るまでには数秒かかつてしまい
、その間に未燃の燃料を多量に火炉内に投入することに
なり非常に危険な状態となる。

そこで、通常は点火バーナと呼ばれる小さいバーナを備
え、まずこれに点火し、次いでこの火炎によって主バー
ナに点火する。電気スパークに比べて点火バーナの火炎
ははるかに大きく、多量のエネルギを持っているため完
全にしかも確実に点火できる。

ところが、点火バーナには着火性を良くするために、軽
油などの燃焼性の良いものを使用しているのが普通であ
る。これは主バーナに用いる微粉炭が使用できれば問題
ないが、微粉炭は搬送用の空気によって希薄になってい
るので容易に点火できないことによる。

このように点火バーナの燃料に燃焼性の良い軽油等を用
いた場合、軽油貯蔵タンク及び昇圧用のポンプを付属設
備として必要とする。これら設備は、発電用のボイラに
あっては地面から上段バーナまでの距離が５０ｍ程度あ
るため、これらの軽油用の設備も大規模なものとなって
いる。

また、軽油を用いることなく、特開昭６０−２５９８１
７号公報、特願昭６０−４７６２０号のようにサイクロ
ンを設け、超微粉のみを点火バーナに供給して点火する
方法もある。

しかし、微粉は粒径を小さくすれば燃焼性は向上するが
粉砕動力が同時に上がってしまう欠点を持っている。ま
た、燃焼性が良くなっているために、搬送には空気が使
用できず、ハンドリングが難しいという欠点がある。

一方、特願昭５８−１１０９１８号のように主バーナの
微粉炭貯蔵器から点火バーナに微粉濃度を高くして送る
ような方法もあるが、最近のように揮発性ガスの含有量
が少なく、着火性の低い石炭の多い場合には使用できな
い。また、長い配管を有するために、どうしても微粉が
配管内に詰まり等の障害を発生しやすい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで上記のような従来のものにあっては、ボイラの
負荷が低下し、雰囲気温度及び微粉炭濃度の低下した場
合、及び石炭々種（揮発分）が変動した場合、火炎の吹
飛びや失火を招く問題がある。

また、微粉炭を点火バーナに用いる技術が確立されてい
ないため、高価な軽油設備を必要とし、或いはハンドリ
ングや動力費に問題を有している。

本発明の目的は、ボイラの低負荷時等でも火炎の吹飛び
や失火を無くし、微粉炭専焼を達成できるようにした微
粉炭燃焼システムを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題を解決するため、本発明は、火炉の壁面に設け
られた微粉炭バーナに微粉炭を直接供給し、前記火炉内
で燃焼させる微粉炭燃焼システムにおいて、石炭を超微
粉に粉砕する微粉炭機と、該微粉炭機より供給される超
微粉砕を一時貯蔵する超微粉ビンと、低負荷時に前記超
微粉ビンの超微粉を前記微粉炭に混入させ或いは前記微
粉炭に代えて前記微粉炭バーナに供給する切替手段とを
設けて構成しである。

〔作用〕

上記手段によると、低負荷時における雰囲気温度が低下
した状態で供給された超微粉は、重量当りの表面積が大
きいために受熱量が大きくなり、着火温度に早期に達し
、容易に着火できるようになるため、火炎の吹飛びや失
火を招くことなく微粉炭専焼の可能な微粉炭燃焼システ
ムを構成できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例を説明する構成図である。第
１図においては、第１４図と同一の部分は同一の引用数
字で示したので重複する説明は省略する。本実施例は、
第１４図に示した微粉炭機４による微粉炭粒度２００メ
ツシユバス７０〜８５％程度のグイレフトスシステムに
加え、微粉炭粒度２００メツシユ９０％以上の超微粉の
ビンシステムを併設して構成される。

ビンシステムは、石炭バンカ１゛、該バンカ１′より石
炭を一定量づつ取り出す給炭機２、給炭機２よりの石炭
を搬送するスクリューフィーダ３、横置チューブミルを
構成する微粉炭機４′、ドライブシャフト１４及びリタ
ーンシュート１５、超微粉のみを選別する分級器１３、
分級器１３よりの微粉の固体と空気を分離するサイクロ
ンセパレータ１６、及び該セパレータ１６よりの超微粉
を貯蔵する超微粉ビン７より構成される。

ダイレクトシステムとビンシステムとの連結は、微粉給
炭機８、ロータリーシール９及びミキシングティ１０を
介して微粉炭管５に給合し、バーナ６に供給する構成に
よっている。尚、１１はバグフィルタであり、１２は排
風機である。

次に、以上の構成における動作を説明する。

石炭は通常の高負荷帯においては、バンカ１より給炭機
２、微粉炭機４、微粉炭管５を経て、微粉炭バーナ６を
経て火炉２１にて燃焼される。通常運転における負荷変
動は、ミル−バーナ群のミル台数を制御する事によって
行なわれる。

一方、ビンシステムにおいては、石炭はバンカ１′から
給炭機２′を経て、微粉炭機４′へ供給される。本実施
例では、超微粉を製造するのに、しばしば用いられる横
置チューブミルを採用した例を示している。微粉炭機４
′から出た微粉炭はドライブシャフト１４を出て吹き上
げられ、高性能分給器１３において超微粉に分級した後
、サイクロンセパレータ１６で、固体と気体を分離した
後に超微粉ビン７に貯蔵される。そして、超微粉ビン７
のレベルが規定値以下で微粉炭機４′およびシステムが
運転され、レベル規定値以上では停止される。

かかるシステムにおいて、ボイラの最低負荷近辺に到着
した時（つまりこの時ミルバーナ群は、２ミル分程度に
限定される）、超微粉給炭機８およびロータリシール９
を経て、ミキシングティー１０部へ、超微粉が供給され
る。

第２図は、本発明の他の実施例を示す構成図である。こ
の実施例のバーナ部の詳細を示したのが第３図である。

本実施例が前記実施例と異なるところは、バーナを環状
に二重構造にし超微粉と、通常微粉を同一バーナ上でデ
ュアルフロー化して供給出来るバーナ構造から成ってい
る。低負荷域において超微粉炭システムに対応した１次
空気ファン２３を起動させ、１次空気管２４を経て、超
微粉給炭機８、ロータリーシール９から給炭される超微
粉炭をデュアルフロー微粉炭バーナ６′で燃焼出来るよ
うにしたものである。

以上水したように本発明を採用した場合には、炉内温度
、燃焼空気温度等の低下と云う、いずれも着火保炎にマ
イナス要因となる状況が発生した場合に於ても、超微粉
によって、炉内輻射熱を有効に活用でき、安定火炎を形
成して、最低負荷切下げが可能となる。

微粉炭を最低負荷近辺で供給した場合、微粉炭の粒子径
が小さい為に（すなわち、石炭の重量当りの表面積が大
きい為）炉内に於て、雰囲気温度からの受熱量が大きく
、且つ、単一粒子で考えれば、熱容量が小さい為に着火
温度に早く到達し着火しやすいことを意味する。これに
ついて、以下図面を基に説明する。

第４図は揮発分の多い（燃料比０．８７）太平洋炭燃焼
時の火炉長さ方向でサンプルしたＮ　ｏ　ｘ　（Ｎｏｘ
は燃焼反応が存在して発生するものであり、着火を意味
する）と粒度の関係を示すが、粒径が微細である程Ｎｏ
ｘ発点ポイントが噴出ノズルに近くなっている。また、
第６図及び第７図は、炭種の影響を示すものであるが（
微粉粒度を高めた時）、微粉粒度が微細になれば燃料比
が０．８７と、２．１８では着火点Ｚ／Ｄはわずかな違
いであり、第４図の揮発分の多い太平洋炭における粒度
を粗くした場合の影響に比べて、微細化の効果が大きい
と云え、微粒化によって、揮発分の低減をカバー出来る
ことを意味している。尚、第７図はＣＯ２と炭種の関係
を示すものである。

第８図は点火バーナ装置の構成を示す断面図である。な
お、第８図においては、第１図乃至第３図と同一である
ものには同一の引用数字を用いたので重複する説明は省
略する。

先端をバーナ６の先端部に近づけた点火バーナ４０が配
設され、このバーナ４０に同軸状に空気孔４１が設けら
れている。バーナ４０の他端にはフィーダ４２を介して
微粉炭貯蔵器４３が設けられている。フィーダ４２には
駆動源としてのモータ４４が設けられ、フィーダ４２の
出側と風箱２０との間にはバルブ４５が配設され、点火
バーナ４０の根元部には加振器４６が装着されている。

次に、第８図の構成における動作を説明する。

微粉貯蔵器４３の微粉はモータ４４の付いたフィーダ４
２で送り出され、風箱２０から分岐した空気と合流し、
点火バーナ４０に至る。この時、バーナ４０には加振器
４６が取り付けられており、振動によって微粉がバーナ
４０内に堆積するのを防止している。フィーダ４２から
送り出す微粉はモータ４４の回転数によって、空気量は
バルブ４５によってコントロールされ、堆積限界に近い
濃度の高い微粉が点火バーナ４０に入る。

点火バーナ４０に入った微粉炭は空気孔４１から燃焼用
の空気が補給され、図示せぬイグナイタによって点火さ
れる。点火バーナ４０に送られる微粉の濃度は堆積限界
まで高められているので容易に着火することができる。

着火した微粉は部分的であるが、点火バーナ４０を出る
までに全体に行きわたる。

こうして、点火バーナ４０の火炎が形成された所でミル
の出力を上げて、微粉を搬送用空気とともに主バーナに
送り込み点火バーナ４０の火炎によって点火する。

微粉貯蔵器４３は、例えばカートリッジ式にすることに
より、各点火バーナ４０に容易に着脱交換できる。した
がって、粉砕は別の安全な所で行うことができ火災の危
険がない。また、主バーナの石炭より揮発性ガスを多く
含み、燃焼性の良い石炭を用いているので、超微粉など
にする必要が１／Ｌない。

微粉炭貯蔵器４３は第９図に示すように複数を並列的に
設けることもできる。このようにすることによって、各
貯蔵器４３に種類、性状の異なる微粉を入れておけば、
火炉の温度状態によって使い分けることができる。つま
り、火炉温度が低い場合には燃焼性の最も良いものを用
い、燃焼性を高めることができる。

また、第１０図に示すように、酸素ボンベ４７を設け、
該ボンベ４７から点火バーナ４０へ酸素を供給するよう
にしてもよい。

第１１図は大型ボイラを対象としたものであり、点火バ
ーナ専用のミル４８を持ち、このミル４８からバルブ４
９を介して微粉炭貯蔵器４３に微粉を供給する構成にし
たものである。微粉貯蔵器４３には空気分離用のサイク
ロン及びフィルタが内蔵されており、微粉のみを貯蔵す
るようになっている。この場合も、点火バーナ４０のみ
着火性の良い石炭を用いるが、微粉の補給が容易なのが
特徴である。

第１２図は第１１図の構成に窒素ボンベ５０を備え、バ
ルブ５１を介して微粉炭貯蔵器４３内に窒素を供給でき
るようにしたものである。この構成により、微粉炭の長
期保存が可能になる。

〔発明の効果〕

以上説明した通り、本発明によれば、最低負荷領域にお
いても石炭専焼化が可能となり、助燃装置等を不要にし
、燃料コストの低減を図ることができる。また、点火バ
ーナに微粉炭を用いることによって軽油設備が不要にな
り、ボイラ設備や燃料経費のコストダウンを図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明する断面図、第２図は
本発明の他の実施例を説明する断面図、第３図は第２図
の実施例におけるバーナ部の詳細を示す断面図、第４図
はＮｏｘと粒度の関係を示す特性図、第５図は微粉炭の
噴出速度の影響を示すＮｏｘ特性図、第６図及び第７図
は炭種によるＮｏｘ及びＣＯ２特性図、第８図は点火バ
ーナ装置の構成を示す断面図、第９図は第８図の装置の
変形例を示す構成図、第１０図は点火バーナ装置の他の
例を示す構成図、第１１図は第８図の装置の他の変形例
を示す構成図、第１２図は第１１図の構成の変形例を示
す構成図、第１３図は微粉炭燃焼における最低負荷実績
特性図、第１４図は従来の微粉炭燃焼システムを示す断
面図、第１５図は第１４図のシステムのバーナ部の詳細
を示す断面図、第１６図乃至第１８図はボイラ負荷に対
する負荷率、温度及びバーナゾーン雰囲気温度の各特性
図である。１．１′・・・・・・石炭バンカ、２，２′・・・・・
・給炭機、４．４′・・・・・・微粉炭機、６・・・・
・・微粉炭バーナ、７・・・・・・超微粉ビン、訃・・
・・・微粉給炭機、１３・・・・・・分級器、１４・・
・・・・ドライブシャフト、１５・・・・・・リターン
シュート、１６・・・・・・サイクロンセパレータ、２
０・・・・・・風箱、２１・・・・・・火炉、４０・・
・・・・点火バーナ、４２・・・・・・フィーダ、４３
・・・・・・微粉貯蔵器、４６・・・・・・加振器、４
７・・・・・・酸素ボンベ、４８・・・・・・→ 第４図Ｉａ６園Ｚ／Ｄｉ第５図Ｚ／Ｄｉ第７図Ｚ／Ｄ第８図第１Ｏ図第９＠第１１図第１２図第１３図ボ゛イラ最偕弱萄Ｃ％）　−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）火炉の壁面に設けられた微粉炭バーナに微粉炭を
直接供給し、前記火炉内で燃焼させる微粉炭燃焼システ
ムにおいて、石炭を超微粉に粉砕する微粉炭機と、該微
粉炭機より供給される超微粉を一時貯蔵する超微粉ビン
と、低負荷時に前記超微粉ビンの超微粉を前記微粉炭に
混入させ或いは前記微粉炭に代えて前記微粉炭バーナに
供給する切替手段とを設けたことを特徴とする微粉炭燃
焼システム。
（２）前記微粉炭バーナに着火するための点火バーナに
微粉炭貯蔵器を設け、この微粉炭貯蔵器より前記点火バ
ーナに微粉炭を供給することを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項に記載の微粉炭燃焼システム。