JPS6391433A

JPS6391433A - 微粉炭・搬送気体の点火装置

Info

Publication number: JPS6391433A
Application number: JP23454686A
Authority: JP
Inventors: Naoki Fujiwara; 直機藤原; Kunio Okiura; 沖浦　邦夫; Akira Baba; 彰馬場; Shunichi Tsumura; 俊一津村
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1986-10-03
Filing date: 1986-10-03
Publication date: 1988-04-22

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・搬送気体の点火装置に係り、特に補
助燃料を用いることなく点火が行なえるようにした微粉
炭・搬送気体の点火装置に関する。

〔従来の技術〕

火力発電等においては、重油等の液体燃料のほか、固体
燃料である石炭が原料確保の容易さから再活用が図られ
ている。この場合、原炭状態のままでは、燃焼効率およ
びシステム構成の不便さから微粉炭化し、これを酸素を
含む気体（例えば空気）と共にボイラに供給する方式が
とられている。

しかし、石炭は油、ガス燃料と比較し燃焼性が悪く、従
来の点火装置では石炭・空気混合気に直接点火出来ない
ため、現在実用化されている微粉炭燃焼装置ではいずれ
も油あるいはガスバーナを併設し、スパークイブナイタ
により、まず油あるいはガスバーナに点火し、これらの
火炎を熱源として微粉炭に点火している。

このため、燃料系統として微粉炭のみでなく微粉炭点火
のための補助燃料の貯蔵供給設備を必要とし、これが微
粉炭焚ボイラのコストアップ、運転操作の煩雑さを招く
主な要因の一つとなっている。

この点を解決するものとして提案された点火装置として
、第１３図及び第１４図に示す構成のものがある。

第１３図に示す例は、電源１０の一方が接続される電極
１の端部外周にはコイル２が巻回され、他端部には断熱
材３を介してプラズマイグナイタ本体５が配設されてい
る。該本体ｓ内にはガス人口４が設けられ、本体５の電
極１に対向する部位にはノズル８を有する電極７が設け
られている。

このような構成にあって、コイル２に所定の電流を流し
、電源１０によって電極１と７の間に高電圧を印加する
と、電極１と７の間にアーク６が発生する。この状態下
でガス人口４から可燃性ガスを供給することにより、ガ
スはアーク６によって着火し、ノズル８よりプラズマ９
が放出される。

第１４図に示す構成は、冷却水を循環させる水ジャケッ
ト１１の内周部に設けられたガス人口４の前後の電極１
ｂ及び電極７ｂに電源１０の直流高電圧が印加される。

その動作原理は第１３図と同様であるので、重複する説
明は省略する。

第１３図及び第１４図に示す如き構成の点火装置を微粉
炭・搬送気体の点火に用いるに際しては、第１５図に示
すように配設される。第１５図の構成にあっては、火炉
１９の火炉壁１７に直交するように配設された燃料管１
４内に点火装置（イグナイタ）１２が配設され、イグナ
イタ１２の外周部より供給された石炭・空気混合気１３
に着火するようにされている。なお、第１５図において
、１５は風箱、１６は旋回羽根、１８は旋回羽根を調整
するハンドルである。

また、第１６図は、火炉１９に連結された予燃焼室２１
に微粉炭バーナ２２を設置すると共に、発熱体２８を設
置して点火装置を構成した例である。発熱体２８の近傍
に設けられた開口部には、微粉炭点火バーナ２３が配設
され、その上部外周には供給される微粉炭を予熱する為
の予熱ヒータ２４が配設されている。′Ｒ１粉炭点火バ
ーナ２３の上端には逆火防止用オリフィス２５が連結さ
れ、更に、上部には微粉炭ホッパ２７が設けられ、フィ
ーダ２６を介して微粉炭が微粉炭点バーナ２３に供給で
きるようになっている。また、微粉炭バーナ２２には保
炎板２９が設けられ、予燃焼室２１内の火炎が供給側に
逆流するのを防止している。

第１６図の構成にあっては、点火バーナ用空気と共にバ
ーナ２３より微粉炭が予燃焼室２１に供給され、〜導電
性セラミック等を点火部に用いた発熱体２８によって着
火され、予燃焼室２１内に火炎が充満する。一方、微粉
炭バーナ２２からは石炭・空気混合気が予燃焼室２１に
供給され、室内に充満している火炎によって着火する。

さらに第１７図は従来の点火装置の第３の例を示し、ボ
イラに直結された予燃焼室２１ｂには燃料管１４ｂが連
結され、両者の結合部には二次空気を予燃焼室２１ｂに
供給する風箱１５ｂが設けられている。風箱１５ｂには
空気を旋回させなから予燃焼室２１ｂに送り込むための
旋回羽根１６ｂが設けられている。また、燃料管１４ｂ
の先端には吐出される石炭・空気混合気に着火するため
の発熱体２８、及び予燃焼室２１ｂ内の火炎が風箱１５
ｂに逆流するのを防止するための保炎板２９が設けられ
ている。

第１７図の構成にあっては、燃料管１４ｂより予燃焼室
２１ｂに供給された微粉炭・搬送気体が発熱体２８によ
って着火し、予燃焼室２１ｂ内に火炎を発生させる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来の点火装置にあっては、いずれも点火源が
微粉炭・搬送気体内に設置されているため、石炭＋１）
　４こ含まれる灰分中のアルカリ金属類（低融点物質あ
るいは高温時に腐食性を示す物質）が点火源に付着し、
伝熱を妨げてオーバーヒートを誘発し、或いは高温にお
けるイグナイタの耐摩耗性を低下させる原因となり、耐
久性及び信軌性を低下させていた。

本発明の目的は、微粉炭・搬送気体に対する直接的な点
火を信頼性及び耐久性を損うことなく行なえるようにし
た微粉炭・搬送気体の点火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〕

上記問題点を解決するため、本発明は、酸素を含む気体
を微粉炭の搬送媒体とする微粉炭・搬送気体混合気に着
火させる点火装置において、前記微粉炭・搬送気体混合
気の石炭中の灰分の付着を受けにくい位置に発熱体を配
設し、該発熱体の輻射熱によって前記着火を行なうよう
に形成しである。

〔作　用〕

上記手段によると、混合気の着火点に対し、所定の距離
をもって配設された発熱体の輻射熱が集中的に照射され
るため、発熱体を着火点に近接させることなく微粉炭・
送送気体混合気のための点火装置を構成できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を基づいて説明する。な
お、以下の各実施例においては、第１３図乃至第１７図
におけると同一物もしくは同一機能を有するものに対し
ては同一引用数字を用いている。

第１図及び第２図は、本発明の第１実施例を示す正面断
面図及びＡ−Ａ矢視断面図である。

燃料管１４の先端部に連結して設けられた予燃焼室２１
に着火点に対し遠地点となる内周壁は、その断面が曲面
を成す反射鏡３１が設けられ、その背部には冷却用の空
気３２が供給される空冷ジャケット３３が設けられてい
る。この空冷ジャケット３３と風箱１５は耐火壁３４に
よって結合されている。

反射鏡３１の半球面の中心近傍には発熱体３５の複数個
が配設されている０発熱体３５は、その輻射熱が石炭・
空気混合気３０に集中する位置に配設される。この場合
、石炭の灰分を少しでも減少できるように、燃料管１４
の管口よりできるだけ離すことが望ましい。

発熱体３５としては、導電性セラミックス等を用いた前
記の点火装置を用いることができる。

次に、第１図の構成における作用効果を説明する。

一次空気と微粉炭の混合気は、燃料管１４より予熱焼室
２１に供給される。一方、発熱体３５は加熱され、空冷
ジャケット３３に二次空気３２が供給され、空冷ジャケ
ット３３内の空気は発熱体３５の輻射熱によって加熱さ
れたのち、風箱１５に加熱された二次空気３６として供
給される。

発熱体３５で発生した熱エネルギーは、一部は直接に石
炭・空気混合気３０を加熱し、他は反射鏡３１によって
輻射熱を反射させ、石炭・空気混合気３０に合焦させ、
熱エネルギーを集中させる。

これによって石炭・空気混合気３０に着火させることが
できる。

着火点と発熱体３５とは十分な距離をもって配設されて
いるため、石炭中の灰分が付着する可能性は少ない、ま
た、二次空気３６は反射鏡３１に付与された熱によって
加熱されているため、着火点における燃焼を容易にして
いる。

第１２図は発熱体３５の微粉炭・搬送気体に対する伝熱
特性を示すものである。本図は発熱体の温度に対する対
流伝熱及び輻射伝熱の伝熱量変化を示し、発熱体の温度
上昇に対し漸増するのに対し、輻射伝熱は発熱体の温度
上昇に放物線状の比例特性を示す。

例えば、直径１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの発熱体を１．１
００℃で加熱し、流速１５ｍ／Ｓの微粉炭・搬送気体流
内に設置した場合が第１２図であり、全熱量のうち、約
８５％が輻射により着火位置に伝えられる。従って、セ
ラミックスイグナイ夕のように自分自身の温度を高温に
保つような点火源では、発熱体３５を微粉炭・搬送気体
混合気流内に置く必要はなく微粉炭・搬送気体混合気流
外に設置し反射ｆｉ３１により輻射熱を微粉炭・搬送気
体混合気流に照射しても加熱効果に大差は無い。

発熱体３５を微粉炭・搬送気体混合気流の外に置くこと
により加熱効率はやや低下するものの、発熱体３５が石
炭灰に直接接触しないことによる耐久性、信転性向上の
メリットの方がはるかに大きい。

第３図及び第４図は、本発明の第２実施例を示す正面断
面図及び側面断面図である。

本実施例は、前記実施例が発熱体を予燃焼室２１の円周
方向に４個を配設していたのに対し、長手方向く石炭・
空気混合気の噴出方向に平行な方向）に配設したもので
ある。反射鏡３６は予熱焼室２１の本体を形成する耐火
壁３７より膨出するようにして形成され、その内壁面に
反射物体が配設されている。

発熱体３８は直管状を成し、図示せぬ支持部材によって
耐火壁３７または反射鏡３６に固定されている。

以上の構成において、発熱体３８の輻射熱は反射鏡３６
で反射し、該反射鏡３６の焦点位置である石炭・空気混
合気３０に集中的に到達する。この場合、発熱体３８が
石炭・空気混合気３０の流れに平行しているため、輻射
熱が前記第１実施例に比べて長時間照射されるため、点
火が完全に行なわれる。

第５図及び第６図は、本発明の第３実施例を示す正面断
面図及びＢ−Ｂ矢視断面図である。

本実施例は前記第２実施例の予燃焼室２１内に、混合気
流にほぼ直交するように十字形の障害物３９を設けるよ
うにしたものである。障害物３９は、燃焼触媒作用を持
つ物Ｘ（例えば、ＡｆｔＯ，，１３等の担体にｐｄ、Ａ
ｕ等の白金族触媒あるいはＣｕ　＊　　Ｆ　ｅ　＊　Ｖ
等を添加したもの）を用いて作られる。

以上の構成において、発熱体３８の輻射熱は反射鏡３６
によって反射したのち、障害物３９の中心部に集中し、
その部分を赤熱させる。この発熱部分が着火点となって
燃料管１４より供給される石炭・空気混合気に点火され
る。すなわち、この実施例は、前記各実施例が、発熱体
の輻射熱によって直接的に点火を行なっているのに対し
、障害物３９を介して間接的に点火するところに特徴が
ある。さらに障害物３９は着火作用と共に、石炭・空気
混合気３０の乱れを増幅させ、火炎伝播速度を高める機
能を有し、これによって燃焼効率を向上させることがで
きる。

第７図及び第８図は、本発明の第４実施例を示す正面断
面図及びＣ−Ｃ矢視断面図である。

本実施例は第１図及び第２図の構成において、燃料管１
４の先端部に対向させて予燃焼室２１内に保炎板４１を
配設したものである。

このような構成によって、保炎板４１の下流に循環流領
域４０が形成される。反射鏡３１による反射輻射熱は、
循環流領域４０に集中するように反射曲面形状及び発熱
体３５の配設位置が設定されているため、循環流領域４
０が着火部となる。

この結果、Ｖａ環流領域４０に滞留する石炭粒子を高効
率に加熱し、点火することができる。

第９図は、本発明の第５実施例を示す断面図である。本
実施例は、前記各実施例が予燃焼室２１内に発熱体を設
けていたのに対し、遠地点に発熱体を設置するようにし
たものである。すなわち、丁字形に形成したケーシング
４２内の端部及びコーナ部に平板状の反射鏡４３及び４
４が配設され、ケーシング４２の最奥部に半球面状の反
射鏡４５が形成されている。反射鏡４５の曲面中心部に
は発熱体４６が設けられている。

第９図の構成において、発熱体４６の輻射熱は反射鏡４
５で反射したのち、反射鏡４４に到達する。反射鏡４４
で反射した輻射熱は更に反射鏡４３で反射したのち、石
炭・空気混合気３０に到達し、該石炭・空気混合気３０
を着火する。

このような構成は、発熱体４６及びその反射鏡４５の汚
れ（石炭中の灰分による汚れ）を最小にできるばかりで
なく、バーナ周辺が狭く、発熱体及び反射鏡の設置に制
約がある場合に適している。

あるいは、石炭の着火性が悪（非常に大形で強力な発熱
体４６を必要とした場合の実施例を示したものである。

すなわち、第９図に示す様に発熱体４６並びに反射鏡４
５をバーナから離れた位置に置き、多数の反射鏡４４に
よりバーナまで輻射熱を導くことにより従来よりもはる
かに大型強力な熱源を点火源として利用でき、且つ、発
熱体４６の汚れ防止、設置の自由度向上を図る事が出来
る。

ところで、前記各実施例においては、各発熱体を石炭・
空気混合気の供給口から離すことにより、発熱体の汚れ
を防止してεするが、積極的に汚れ防止及び冷却を図り
、信転性および寿命延長を図ることができる。

この−例を示したのが第１０図（第４図における発熱体
部分の側面図）および第１１図（第１０図のＤ−Ｄ矢視
断面図）である。第１０図及び第１１図より明らかなよ
うに、中空状の発熱体３８の半径方向に且つ円周方向お
よび長手方向に所定間隔に小径の貫通孔５０を設けるよ
うにしたものである。この貫通孔５０の中空部に冷却用
の媒体（例えば、窒素ガス、空気）を供給することによ
り、貫通孔５０から冷却用媒体が外部に吹き出し、発熱
体３８の表面に灰分等が付着するのを防止することがで
きる。同時に、発熱体３８の冷却もなされる。

この結果、表面が清浄に保たれ、かつ過熱による寿命低
下が防止されるため、信頼性の向上および高寿命化を図
ることができる。尚、第３図の実施例に適用する例を示
したが、他の実施例に同様に適用しうろことは言うまで
もない。

〔発明の効果〕

以上説明した通り、本発明によれば、輻射熱を用いて点
火するようにしたため、石炭中に含む灰分による汚れ等
を受けることが無く、信頼性及び耐久性に優れた点火装
置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１実施例を示す正面断面
図及びＡ−Ａ矢視断面図、第３図及び第４図は本発明の
第２実施例を示す正面断面図及び側面図、第５図及び第
６図は本発明の第３実施例を示す正面断面図及びＢ−Ｂ
矢視断面図、第７図及び第８図は本発明の第４実施例を
示す正面断面図及びＣ−Ｃ矢視断面図、第９図は本発明
の第５実施例を示す正面断面図、第１０図及び第１１図
は発熱体の変形例を示す側面断面図及び正面断面図、第
１２図は発熱体温度に対する伝熱量特性図、第１３図及
び第１４図はイグナイタを用いた従来の点火装置の２例
を示す断面図、第１５図は前記イグナイタを石炭・空気
混合気の点火に用いた構成を示す断面図、第１６図は従
来の点火２誼の他の例を示す断面図、第１７図は従来の
更に他の例を示す断面図である。１４・・・・・・・・・燃料管、１５・・・・・・・・
・風箱、２１・・・・・・・・・予燃焼室、３１，３６
，４３，４４．４５・・・・・・・・・反射鏡、３３・
・・・・・・・・空冷ジャケラＩ・、３４・・・・・・
・・・耐火壁、３５，３８．４Ｇ・・・・・・・・・発
熱体、３９・・・・・・・・・障害物、４２・・・・・
・・・・ケーシング。第１図第２図Ｉ第３図第４図第５図第６図第７図、５／第８図第９図第１Ｏ図第１／図第１２図）ｌｌ−羨岬１イ半６リ　３ＭＩＩＪ　　（’Ｃ）　□
第１３図Ｏ！ｂ　　　　　７ｂ第１５図第１６図第１？図５ｂ１ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）酸素を含む気体を微粉炭の搬送媒体とする微粉炭
・搬送気体混合気に着火させる点火装置において、前記
微粉炭・搬送気体混合気の石炭中の灰分の付着を受けに
くい位置に発熱体を配設し、該発熱体の輻射熱によつて
前記着火を行なうことを特徴とする微粉炭・搬送気体の
点火装置。
（２）前記発熱体の近傍に、その輻射熱を前記着火点に
集中させる反射鏡を設けた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・搬送気体の点火装置。
（３）前記微粉炭・搬送気体混合気の放出流路中で且つ
前記輻射熱が照射される位置に耐熱、耐摩耗性の障害物
を配設した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・搬送気体の点火装置。
（４）前記障害物が燃焼触媒物質を含有したことを特徴
とする特許請求の範囲第（３）項に記載の微粉炭・搬送
気体の点火装置。
（５）前記発熱体を冷却媒体の通流が可能な中空構造と
し、その壁面に該冷却媒体を外部に放出させる貫通孔を
設けた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・搬送気体の点火装置。
（６）前記反射鏡で反射された輻射熱を、さらに複数の
反射鏡を介して前記着火点に照射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・搬送気体の
点火装置。