JPH02126005A

JPH02126005A - 溶融燃焼装置

Info

Publication number: JPH02126005A
Application number: JP27741888A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Kudome; 正敏久留; Kazuhiro Ota; 一広太田; Masayasu Sakai; 正康坂井; Kimiyo Tokuda; 君代徳田; Akiyasu Okamoto; 章泰岡元
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1988-11-04
Filing date: 1988-11-04
Publication date: 1990-05-15
Anticipated expiration: 2012-02-19
Also published as: JP2582419B2

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］本発明は不燃性物質や難燃性物質を含有する燃料の溶融
燃焼装置に関するもので、石炭焚きボイラ、スランジ焚
きボイラ、各種廃棄物燃焼設備等に適用できるゆ［従来の技術］第１図および第８図は、いずれも従来の石炭溶融燃焼装
置の例を示す縦断側面図であって、第７図は横形、第８
図は縦形の例である。これらの図において、Ｏｌは燃焼
器、０２は燃料投入ノズル、０３は燃焼用空気管、０４
は空気投入ノズル、０５はスラグバッフル、０６はスラ
グタンプ、０７はスラグビン、０８は燃焼ガス出口ダク
トをそれぞれ示す。

まず横形の石炭溶融燃焼装置について説明する。

燃料投入ノズル０２から燃焼器Ｏｌ内に投入された燃料
は、空気投入ノズル０４から接線方向に投入される燃焼
空気により、旋回力を（４与され高速燃焼する。燃焼器
０１内の熱負荷は高く、燃焼残漬物は溶融し遠心力で内
壁に付着し流下する。）容融残渣はスラグバッフル０５
で分離され、同スラグパンフルの下部に設けられた切欠
部を通り、スラグタップ０６を経てスラグビン０７に落
下する。燃焼ガスは燃焼ガス出力ダク）０８を経て外部
へ出ていく。

縦形の石炭溶融燃焼装置においても、上記横形の場合と
ほぼ同様であるが、スラグバッフルによる分離は行なわ
れない。

［発明が解決しようとする課題］前記横形のｉ８融燃焼装置には次のような問題点があっ
た。

（１）　　分離機構が燃焼器における遠心分離機構のみ
であり、充分な分離機能が得られない。

（２）スラグパンフルの上部に付着した溶融残渣が重力
により落下し、同スラグバッフル部の高速ガス流により
再飛散する。

（３）溶融残渣は燃焼器底部に溜り全周に一様に付着し
ないので、壁面内に温度差が発生し熱応力を生しる。

（４）溶融残渣中の可燃分の燃焼完結に必要な滞留時間
が充分には確保できない。

また縦形の場合には次のような問題点があった。

（１）溶融残渣の滞留時間が充分には確保できない。

（２）スラグビンにおける熱損失、ビン貯水の茎発が大
きい。

上記のように従来の溶融燃焼装置は、縦形であれ横形で
あれ、溶融残渣の分離捕集および溶融残渣中に含有され
る可燃成分の完全燃焼に難点があった。

（課題を解決するための手段〕本発明は、前記従来の課題を解決するために、次のよう
な溶融燃焼装置を提案するものである。

（１）軸線が鉛直な円筒状で、下端が円錐状に絞られて
スロートを形成し、かつ−上部に軸線方向を向いた燃料
投入ノズルおよび接線方向を向いた空気投入ノズルをａ
する主燃焼器と、軸線が水平に対し傾斜した円筒状で、
高位置端に上記スロートの下端が接続、され、かつ低位
置端に燃焼ガスの出口およびスラグの排出口を有する副
燃焼器とを具備したことを特徴とする溶融燃焼装置。

（２）　　スロートの下端が副燃焼器の接線方向に接続
されたことを特徴とする上記（１）記載の溶融燃焼装置
。

（３）スロートの入口部周辺に、副燃焼器の高位置側に
切欠ぎを有するスラグバッフルが設けられたことを特徴
とする上記（１）または（２）記載の溶融燃焼装置。

〔作用〕

本発明は上記のとおり構成され、次の作用を有する。

（１）主燃焼器が円筒状すなわち軸対称の縦形であり、
燃焼ガスと溶融残渣の流れがいずれも下向きなので、安
定した旋回燃焼と旋回力の減衰防止が達成され、高い燃
焼効率と溶融残渣の高い分離捕集効率が得られる。また
、溶融残渣の炉壁付着が均一となって熱応力が低減し、
信転性が向上する。さらに燃焼ガスと溶融残渣とが同一
方向に流れるから、−旦分離した溶融スラグが再飛散し
ない。

（２）主燃焼器の出口部が円錐状に絞られているので、
遠心力の増力口により分離効率がさらに向上する。

（３）主燃焼器出口に横型の副燃焼器が接続され、主燃
焼器出口ガスが高速で導入されるので、ガス中の微粒子
が副燃焼器底部に衝突して捕集分離される。

（４）副燃焼器の出口端にスラグの排出口が配されてい
るので、副燃焼器の入口から出口に至る間に溶融残渣中
の可燃成分の燃焼完結に必要な滞留時間が確保され、燃
料を完全燃焼さセることができる。

（５）主燃焼器出口のスロートが副燃焼器の接線方向に
取付けられる場合は、副燃焼器においても強い旋回流れ
が確立されるので、燃焼ガス中に浮苗する微粒の溶融残
渣が遠心力により捕集分離される。

（６）主燃焼器出口のスロートの入口部周辺に、副燃焼
器の高位置側、すなわち副燃焼器内で燃焼ガスが流れる
方向と反対の側に切欠きを有するスラグバッフルが設け
られる場合は、この切欠部を溶融残渣が流下するので、
主燃焼器で捕集された溶融スラグの再飛散が防止される
。

〔実施例〕

第１回は本発明の一実施例を示す縦断側面図、第２図は
第１図の■−■矢視平面図である０円筒状で縦形の主燃
焼器１の上部に燃料投入ノズル２が装着されており、微
粉炭が一次混合気として軸方向に成る広がり角度で投入
される。一方、二次空気は燃焼用空気管３により供給さ
れ、主燃焼器１の上部に接線方向に取付けられた空気投
入ノズル４から、タンゼンシャルに投入される。空気量
は、主燃焼器出口で空気比が１．０以下例えば０．７の
ように、燃焼器が還元雰囲気で、かつ燃焼器内温度が投
入微粉炭含有灰の溶融温度以上になるような燃焼量を維
持するに必要な量に、制御される。

主燃焼器は断熱構造になっており、溶融スラグによる断
熱層形成の効果と相俟って燃焼器内温度は高温に維持さ
れる。

投入された微粉炭は、タンゼンシャルに投入された二次
空気と共に激しい旋回運動をしながら、高温下でガス化
燃焼して、可燃成分はｃｏ、　ｃｏ２ＨＥ、　ＩＣ，Ｈ
，Ｏ等となる。そして旋回しながら出口のスロート９へ
至る。一方微扮炭中に含まれていた灰分は、溶融して遠
心力で燃焼器壁面に飛ばされ捕集され、壁面を流下する
溶融スラグ層を形成する０粒径の大きい微粉炭は未完全
燃焼の状態で周壁の溶融スラグに捕集されるが、流下す
る間にガス化燃焼を完了する。主燃焼器１の出口部は円
錐状に形成されているので、出口部では遠心力が増し、
したがって燃焼ガス中の微粒子も流下スラグに付着捕集
される。

このようにして主燃焼器１で第１段階のガス化燃焼と石
炭灰の溶融分離とが行なわれるが、燃焼ガス中にはさら
に微粒の溶融灰が残存しており、また溶融スラグ中には
微少の可燃分が残存するが、これは次の第２段階（副燃
焼器）で完全に除去、ガス化される。

副燃焼器１０は、軸線が水平に対し若干傾斜した円筒状
で、その高位置端（図では左側）に上記スロート９の下
端が接続されている。

主燃焼器１の周壁を流下したスラグはスロート９を流下
し副燃焼器１０の底部へ落下°する。こうして副燃焼器
底部には溶融スラグ層が形成される。

また燃焼ガス中に含有される微粒スラグは、燃焼ガスが
主燃焼器スロート９から副燃焼器１０内へ高速で吹き出
されるため慣性力を付与され、副燃焼器１０底部のスラ
グ層に衝突し付着捕集される。このように本実施例の溶
融燃焼装置は、スラグの分離に関して、主燃焼器におけ
る遠心分離と副燃焼器における衝突分離の二段分離機能
を有している。

次に主燃焼器ｌの出口の溶融スラグ中には炭素等の未燃
粒子が含有されることがあるが、これは副燃焼器１０の
低い方へ（図の右方へ）溶融スラグがゆっくりと流動す
る間に、酸素、水素または水茎気と反応してガス化する
。このようにしてスラグ中の可燃成分はすべてガス化す
る。

副燃焼器１０の低位置端（図の右端）にはスラグタップ
６が設置され、溶融スラグがスラグビン７へ流下して排
出される構造になっている。溶融スラグが除去されたク
リーンな燃焼ガスは、燃焼ガス出口ダクト８より高温燃
料として外部へ供給されるや第３図は本発明の第２の実施例を示す縦断側面図、第４
図は第３図の■−■矢視平面図である。

本実施例では、主燃焼器ｌ出口のスロート９の下端が副
ｆ！！焼器１０の接線方向に接続されている。したがっ
て、主燃焼２Ｗ１の出口ガス中に含有される微粒スラグ
は副燃焼器ＩＯで更に旋回流動して遠心分離（２Ｖ１．
階の遠心分離）される。

第５図は、本発明の第３の実施例るこｔ８ける主燃焼器
出口のスロート９人口部の構造を示す縦断側面図、第６
図は第５図のＶｌ−Ｖｌ矢視下面図である。

不実１例ではスロート９の入口部周辺にスラグバッフル
１１が設けられている。このスラグバッフル１１は、副
燃焼器１０の高位置側（図の左側）に切欠ぎを有する。

したがって、溶融スラグが副燃焼室ＩＯ内に流下する際
、ガスの流れる向きと反対側（図の左側）に偏ってスロ
ート９を流下し、ガスの主流中を流下し２ないから、主
群３ｆｆ、２Ｎｌ内で［Ｍ集された溶融スラグがガス流
中へ再飛散するのが防止される。

〔発明の効果〕

本発明によれば次の効果が得られる。

（１）旋回燃焼を主体とする縦形の主燃焼器と横形形の
副燃焼器を接合一体化し、主燃焼器における遠心分離機
能と副燃焼具入口部における衝突分離機能とにより、非
常に高い（９５％以上）スラグ分離機能を達成すること
ができる。

（２）横形の副燃焼器においてスラグ流に充分な滞留時
間が確保できるので、スラグ中の可燃分は完全にガス化
し高いガス化燃焼効率（９９％以上）が得られる。これ
は、スラグ中の可燃分のガス化速度に応し、必要なスラ
グ滞留時間が得られるように副燃焼器長さを選定するこ
とにより、達成される。

（３）副燃焼室でも上記（１）の衝突分離に加えて旋回
流による遠心分離機能を持たせることにより、非常に高
いスラグ分離効率を達成することができる。

（４）主燃焼器の周壁に付着して捕集されたスラグを下
部のスロート部に流下させる際、スラグバッフルでスラ
グをスロートのガス流と反対側を流下する様に導いてや
ることにより、副燃焼罪人口部で落下スラグが燃焼ガス
を横切ることがなく、スラグのガス流への再飛散が防止
できる。

したがって高いスラグ捕集効率を維持することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１回は本発明の一実施例を示す縦断側面図、第２図は
第１図の■−■矢視平而図面ある。第３図は本発明の第
２の実施例を示す可断面図、第４圀は第３回のＩＶ−Ｉ
Ｖ矢視平面図である。第５図は本発明の第３の実施例に
おける主燃焼器出口スロートの入口部構造を示ず継断側
面図、第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ矢視平百図である。第７回および第８図は、いずれも従来の石炭溶融燃焼装
置の例を示す縦断側面図である。０１　　燃焼器、　　　　　　１　主燃焼器、０２．２
　　燃料投入ノズル、０３，３−燃焼用空ス管、０４．
４　　空気投入ノズル、０５　　スラグパンフル、０６
．６−スラグタツプ、　０７，７−　スラグビン、０８
．８　　燃焼ガス出口ダクト、９　主燃焼器スロート、ｌ〇−副燃焼器、１１　　縦形
スラグパンフル。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）軸線が鉛直な円筒状で、下端が円錐状に絞られて
スロートを形成し、かつ上部に軸線方向を向いた燃料投
入ノズルおよび接線方向を向いた空気投入ノズルを有す
る主燃焼器と、軸線が水平に対し傾斜した円筒状で、高
位置端に上記スロートの下端が接続され、かつ低位置端
に燃焼ガスの出口およびスラグの排出口を有する副燃焼
器とを具備したことを特徴とする溶融燃焼装置。
（２）スロートの下端が副燃焼器の接線方向に接続され
たことを特徴とする請求項（１）記載の溶融燃焼装置。
（３）スロートの入口部周辺に、副燃焼器の高位置側に
切欠ぎを有するスラグバッフルが設けられたことを特徴
とする請求項（１）または（２）記載の溶融燃焼装置。