JPH0139011B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高炉ボイラ、工業炉などにおけるス
ラリー燃料の燃焼制御法に関し、特にスラリー燃
料を定量供給し、安定燃焼を達成する燃焼制御法
に関するものである。

近年、石油価格が大幅に上昇し、これに代る燃
料として石炭の見直しが行なわれている。ボイ
ラ、工業炉での石炭燃焼は、通常は微粉炭燃焼が
採用されている。しかし、微粉炭は自然発火、炭
じん爆発を起し易く、ハンドリングも難しいなど
の欠点を有している。

そこで、最近は石油と石炭の長所を生かした石
炭・石油混合燃料（COM）などのスラリー燃料
の技術開発が盛んに行なわれている。

COM燃料は、既設の石油燃料焚きボイラおよ
び工業炉で大幅な改造することなく容易に採用で
き、上記微粉炭燃焼での問題点などが解消される
利点を有している。

一方、燃料価格は石油と石炭の中間であり、ま
たバーナ、配管の詰まりや摩耗が生ずる問題があ
る。更に、燃料の定量供給法、計測法および燃焼
制御法が確立されていない。

本発明は、スラリー燃料を燃焼させるにあたつ
て、炉温、バーナ前圧または燃料供給量を検出
し、該出力に応じて、バーナ行燃料のリターンラ
インに配置したリターンバルブの開度を調整し、
バーナへの燃料供給量を制御する燃焼制御法を提
供するものである。

つぎに本発明を図面により具体的に説明する。

第１図は、本発明による燃焼制御法をロータリ
ーキルンへ適用した一例を示す。

ロータリーキルン１には、鉱石ペレツトのよう
な被加熱物３が連続的に供給されており、この被
加熱物はバーナ２から噴射された燃料による火炎
９で焼成される。

本例では、スラリー燃料は石炭Ｃと油Ｏの混合
燃料であり（以下COMと称す）混合タンク８に
それぞれ供給、貯蔵されている。ここで、石炭Ｃ
と油Ｏは混合タンク８内でミキサー１０により撹
拌混合され、均質燃料に保たれている。

COM燃料は、混合タンク８から供給ポンプ７
にて昇圧されてバーナ２へ供給される。

ところで、従来の燃焼制御法は、同図において
リターン制御弁４を全く使用せず、供給バルブ５
のみで燃料を制御していた。

しかし、COM燃料は、言うまでもなく油中に
石炭粒子が混入しているために粘度がＣ重油に比
較して大幅に高くなる。例えば、石炭：Ｃ重油＝
50：50（重量比）のCOM燃料の粘度は、同一予熱
温度においてＣ重油の約20〜30倍となる。そのた
めに、配管の圧損が大きく、ポンプ供給圧を非常
に高くする必要がある。この解決策としては、配
管内で石炭粒子が沈降しない程度にCOM流速を
低下させる、すなわち、配管径を比較的大きくと
れば良いことになる。

しかし、この場合には、第１図のバーナへの供
給ラインとリターンラインの分岐点Ａからバーナ
２までの圧力は一般にバーナノズルが小さいこと
から所定圧力以上なければCOMは十分に流れな
いことになる。

かかる理由により、従来の燃焼制御法では
COM供給ポンプの圧力を、常に配管圧損と分岐
点Ａからバーナまでに必要なCOM燃料流量が最
大の時の圧力の和以上に保つ必要があつた。

その結果、ポンプは非常に高圧で連続運転しな
ければならず、耐久性および動力費が高くなるな
どの問題が生じていた。

本発明によると、リターンバルブの開閉により
ポンプとリターンバルブ間の圧力を調整できるこ
とになる。

その結果、COM供給ポンプの圧力は、常に非
常に高く保つ必要は全くなく、分岐点Ａからバー
ナに必要なCOM燃料流量に応じた圧力に配管の
圧損だけで済むことになる。すなわち、ポンプの
圧力は常に最低に保たれることになる。したがつ
て、ポンプの動力費は低下し、耐久性も全く問題
なくなる。

さらに、COM燃料の定量供給の観点から考え
ると、通常ボイラ、工業炉の燃焼負荷は、少なく
ともターンダウン比５分１までは常用される。そ
の場合、従来技術の供給バルブ５による燃焼制御
法によると、燃焼負荷がターンダウンした場合に
はバルブの通路が狭くなり、COM燃料中に混入
している石炭粒子がバルブゲートなどに当つたり
バーナへの定量供給が難しくなる。

すなわち、一般の制御バルブはゲートが１方向
に動くために、断面が縦横一様に狭くならない。

COM燃料中には直径１mm程度の石炭粒子が混
入しているために、これらが狭くなつたバルブの
通路を通過する際にゲートに衝突し、瞬時的に
COM流量が少なくなる。特に、COM濃度が高く
なるほどCOM流量の変動が大きくなる。

しかし、本発明によると、通常は供給バルブ５
は全開にしておき、リターンバルブ４にてリター
ン量を調整してバーナへのCOM供給量が制御さ
れるので、上記の問題点はなくなる。

すなわち、ポンプのCOM供給量はバーナへの
COM供給量より非常に多いので、リターンバル
ブをわずか調整するのみでバーナへの供給量が制
御できることになる。

バーナへの燃料流量Ｗは、バーナ前圧Ｐとほぼ
Ｗ＝Ｋ√の関係がある。ここでＫは比例定数で
ある。したがつて、燃料流量とバーナ前圧の関係
をあらかじめ求めておき、第１図の例のように所
望の燃料流量に相当する圧力を、指示圧力計６に
設定すれば自動的に燃料流量は制御される。バー
ナ前圧が設定圧より低下すれば、リターンバルブ
は閉の方向へ動いてリターン量を少なくし、逆に
設定圧より高い場合は開の方向へ動いてリターン
量を多くする。

第２図は、従来技術による供給バルブ５による
制御法と本発明によるリターンバルブ４による制
御法のCOM流量の変動率を示したものである。
なお、この流量変動率は、燃焼空気供給量を一定
にして、煙道の燃焼排ガス酸素濃度を連続分析し
てCOM流量の変動量を測定して得られたもので
ある。

同図から明らかなように、従来技術の供給バル
ブ制御によるとCOM流量の変動量は−18〜＋３
％であり、好ましくない。

一方、本発明によるリターンバルブ制御では±
２％以内の定量供給が可能となつている。

その結果、燃焼を非常に安定化できる。

本発明は、基本的にはリターンバルブ制御する
が、ターンダウン比４分１以下のように低負荷に
なつた場合には、供給バルブでも制御することが
好ましい。

すなわち、低負荷時はバーナ前圧は低くて良い
が、COM燃料の粘度が高いので、リターンライ
ンの圧損が大きく、第１図の点Ａの圧力がバーナ
前圧以上になる場合がある。この場合には、更に
供給バルブ５をも併用することによつて、ターン
ダウン比８分１以下でも定量供給が可能となる。

以上、COM燃料を使用した場合の例をあげた
が、石炭・水、ピツチ・油などのスラリー燃料で
も良い。

第３図は、バーナへの燃料供給ラインに流量計
を配置し、該出力値に応じてリターンバルブで該
バーナへの燃料供給流量を制御した他の実施例で
ある。

１４は流量計であり、流量計の出力は流量指示
調節計１５の入力となり、リターンバルブ４を駆
動させて燃焼制御する。

第４図は、工業炉へ本発明を利用した例であ
る。工業炉１１の炉温は、熱電対１２で検出さ
れ、該出力は温度指示調節計１６にはいり、所望
の炉温が保たれるようにリターンバルブ４を駆動
する。

バーナへの燃料流量は流量計１４で検出され、
該出力は流量指示調節計（比例設定器）１５には
いり、燃焼用空気量調節ダンパー１３を駆動す
る。該空気量は、流量計１７で検出され指示調節
計１５に表示される。

言うまでもなく、本実施例の特徴は工業炉の温
度制御を燃料リターンバルブを駆動して行なう点
にあり、流量指示調節計１５、温度指示調節計１
６は従来技術の市販品を使用できる。

以下、本発明はスラリー燃料を安定に燃焼でき
る燃焼制御法であり、工業的価値が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図及び第４図は本発明に係るスラ
リー燃料の燃焼制御法を説明する燃焼制御ライン
の例をそれぞれ図示したものであり、又第２図は
本発明燃焼制御法と従来の燃焼制御法による燃料
流量変動率の測定結果を図示したグラフである。
図中の主な符号はつぎのとおりである。 ２：バーナ、４：リターンバルブ、５：供給バ
ルブ、６：圧力計、１２：熱電対、１４：流量
計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スラリー燃料を燃焼させるにあたつて、炉温
   を熱電対で検出し、該熱電対の出力信号を温度調
   節計に送り、該温度調節計の出力信号によりバー
   ナ行燃料のリターンラインに配置したリターンバ
   ルブの開度を調整し、バーナへの燃料供給量を制
   御することを特徴とする燃焼制御法。 ２ スラリー燃料を燃焼させるにあたつて、燃料
   供給量とバーナ前圧との関係をあらかじめ求める
   ことにより該バーナ前圧値を設定し、該設定値に
   対するバーナ前圧の差圧を出力信号としてバーナ
   行燃料のリターンラインに配置したリターンバル
   ブの開度を調整し、バーナへの燃料供給量を制御
   することを特徴とする燃焼制御法。 ３ スラリー燃料を燃焼させるにあたつて、バー
   ナに供給される燃料を流量計にて計測し、該出力
   に応じて、バーナ行燃料のリターンラインに配置
   したリターンバルブの開度を調整し、バーナへの
   燃料供給量を制御することを特徴とする燃焼制御
   法。