JPH02217703A - 低揮発分石炭の燃焼装置 - 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、低揮発分石炭の燃焼に係り、特に無煙炭等の
低揮発分固体燃料の安定着火、保炎を得るに好適な低揮
発分石炭の燃焼方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の無煙炭のような低揮発分石炭の燃焼方法においＣ
は、１０〜３０％の助燃燃料（主として、１ＪＪ＞が用
いられる。この場合１着火、保炎は助燃燃料によって安
定して継続維持されるため、無煙炭の搬送や火炉への投
入手段については、特別な配慮が払われず、通常は、魚
の尾ひれのような形状のスリットのある流れにより、火
炉内へ低流速で下向きに投入される。この方法により無
煙炭を支障なく発電用ボイラ等の燃料に使用することが
できるが、高価な油燃料を多量に使用するため、発電コ
ストに影響を及ぼす。このため、最近はサイクロンを利
用したり、あるいは旋回型バーナを利用する等の試みが
なされている。

しかしながら、低揮発分石炭が基本的に有する極めて着
火困難な特性に対する処理が不十分であるため、旋回バ
ーナが有する「火炎内再循環領域による燃焼火炎の安定
維持」という最大の特徴を十分に活かしてなかった。

つまり、無煙炭のような低揮発分石炭を燃焼するために
は、微小石炭粉子を如何に急速に着火温度まで昇温させ
るかにかかつているにもかかわらず、この点を十分配慮
した技術がなかった。

すなわち、無煙炭の安定着火及び保炎の問題点は、その
着火温度が非常に高く、ある種の無煙炭は８００℃以上
に達し、通常の瀝青炭の着火温度は計測方法によるもの
が４００〜４５０℃であるのに対し、着火に至るまでの
時間（以下、着火時間と称する）は、瀝青炭と同一のバ
ーナで無煙炭を火炉に投じたものとして倍以上の時間を
要する。

したがって旋回バーナ噴流の再循環領域内で着火の状態
に達し得す、助燃燃料の助けがなければ火炎の保持が極
めて困難であり、この着火時間の遅れをカバーし安定燃
焼を維持させるため、油等の補助燃料の使用が広い範囲
のボイラー負荷で不可欠となっている。

（発明が解決しようとする課題〕 従来の低揮発分石炭の燃焼方法にあっては、無煙炭など
の着火温度が非常に高く、着火時間に遅れを生じるため
、助燃燃料を使用しており、経済性が悪い問題点があっ
た。

本発明の目的は、低揮発分石炭の微粉粒子群に、その着
火に必要な最小限の流量でかつ高温の空気を混合して供
給し、バーナスロート近傍の停滞領域で微粉炭濃度を調
整する低揮発分石炭の燃焼方法を提供することにある。

〔発明を解決するための手段〕

前記の目的を達成するため１本発明に係る低揮発分石炭
の燃焼方法は、低揮発分石炭を粉砕した微粉炭と搬送用
の空気との混合気をサイクロンに搬送し、サイクロンで
分離した空気の少くとも一部を抜き出した後、高温空気
を混合して混合気中の空気の流量及び温度を所定の設定
値に調整して主バーナに送給するように構成されている
。

そして、混合気を送給する管路に接続しかつ管路の中心
軸にそって末広がりコーン状のスリーブを主バーナスロ
ート内に配置し、スリーブは中心軸側に停滞領域を形成
するとともに停滞領域に連通ずるルーバ状のスリットを
備え、スリットを介してスリーブを通過した混合気中の
微粉炭を停滞領域に注入するものとする。

〔作用〕

本発明によれば、低揮発分石炭の燃焼方法としてサイク
ロンで分離した混合気中の余分な空気を抜き出し、高温
空気を混合することによって、混合気中の空気は所定の
流量と温度の設定値に調整される。そして混合気を送給
する管路に接続し、末広がりコーン状のスリーブを主バ
ーナスロートに設けることによって停滞領域がスリーブ
の中心軸側に形成される。一方、スリーブを通過した混
合気中の微粉炭は１分離されスリーブに備えたスリット
を介して停滞領域中に注入される。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図〜第４図を参照しながら説明
する。

第１図に示されるように、低揮発分石炭を粉砕した微粉
炭と搬送用の空気との混合気を管路３０を経由してサイ
クロン１０に搬送し、サイクロン】Ｏで分離した空気の
少くとも一部を管路３２を経由して抜き出した後、高温
空気を混合して混合気中の空気の流量及び温度を所定の
設定値に調整して管路３３を経由して主バーナ（主バー
ナスロート）１ｏＯに送給するように構成されている。

そして、第２図に示されるように、混合気を送給する管
路３３に接続しかつ管路３３の中心軸にそって末広がり
コーン状のスリーブ６００を主バーナスロート１００内
に配置し、スリーブ６００は中心軸側に停滞領域９０を
形成するとともに停滞領域９０に連通するルーバ状のス
リット６０１を備え、スリット６０１を介してスリーブ
６００を通過した混合気中の微粉炭を停滞領域９０に注
入するものとする。

ミル２０で粉砕された無煙炭の微粉炭は８０〜１１０℃
の低温の搬送空気によって管路３０を経由し送炭される
。この微粉炭と空気の混合気の重量比率は、例えば０．
３〜１．０ｋｇ／ｋｇであッテ、その後流側に設置され
たサイクロン１０によって微粉炭の大部分は補集される
が、管路３１及び管路３２のそれぞれに設置されたダン
パ（図示せず）により管路３１側にブローダウンする空
気量は、管路３ｏを流れる搬送用の空気の５〜３０％に
調整される。この状態で管路３１を流れる混合気の温度
は８０〜９０℃となり、微粉炭と空気の重量比率は１．
５〜５．０ｋｇ／ｋｇとなる。この状態量はミル２０及
びサイクロン１０のそれぞれの性能によって決る数値で
あり、バーナのターンダウン比や最適スロート部流速を
考慮すると、必ずしも適正な状態量とは言えない。この
状態量を改善するため、ブースアップファン５０により
管路５１を経由して供給される例えばエアヒータからの
高温空気が有効となる。この高温空気の供給により。

例えば管路３３を通る空気（高温−次空気）の状態量を
、温度２００〜３００℃、微粉炭と空気の重量比率０．
５〜２．０ｋｇ／ｋｇとすることができ。

少くとも主バーナ１００については最適な着火条件を得
る。一方、管路３２を流通するベントエアは着火に不必
要であるばかりではなく１種々の着火雰囲気の形成を阻
害するため、第１図に示されるように、例えばペアバー
ナ２００へ供給することも一方策である。主バーナ１０
０とペアバーナ２００とはベアで運転されるセル方式で
あり、主バーナ１００の保炎効果によってペアバーナ２
００の保炎が援護される。

第２図に示されるように、主バーナ１００は、その中心
部に停滞領域（デッドスペース）９０を設けるように、
末広がりコーン状のスリーブ（末広がりブラフボディス
リーブ）６００と、ルーバ状のスリット（ルーバ式吸引
スリッｈ）６０１と、その下方に保炎リング７００とを
備えている。また、微粉炭粒子は管路３３内で偏流や凝
集（乾式雰囲気下における静電気等による粒子間に鋤く
カ）の現像があるため、これを不均一に分散させるため
に耐摩耗性材料例えばセラミックで形成した分散板５０
０を設置している。そして主バーナスロー　ｌ−ｉ−０
０の上面に旋回レジスタ７０が設けてあり、その後流側
のガイドスリーブ８００により内周二次空気７１と外周
二次空気７２とが分けられる。

つぎに、本実施例の作用を説明する。

サイクロン内の分級補集によって、まず最小必要量の空
気（−次空気）を得る。この流量は第３図及び第４図に
示されるように、サイクロン分級効率の特性によって決
定され、微粉炭粒子群の着火に必要な最小限の流量の空
気のみをバーナスロート近傍の領域に供給することによ
って、余分な空気を燃料の着火温度まで昇温する無駄な
時間が省かれる。このため、ミル後流の微粉炭・空気混
合気（通常、Ｎ量比率＜１．ｋｇ／ｋｇ）をサイクロン
では気体と固体とに分離し、しかもサイクロン分級効率
の良好なブローダウン比５〜３０％でサイクロン内に微
粉炭粒子を余剰に滞留させることなく濃縮分離する。

つぎに、ホットエアラインの追設により、微粉炭と搬送
用の空気との混合気を昇温し１着火時間を最小にすると
ともに、バーナターンダウンに必要な十分な搬送空気の
運動量を得る。つまり、３００”Ｃ以上の高温空気を混
合させることにより、高温でしかも濃縮された微粉炭・
空気混合気を得ることができる。この作用は概念的に次
式により説明できる。

微粉炭粒子温度；搬送用の空気温度 ＝ｔｐ ミ１＋、（初期条件） 火炉内ガス温度＝ｔ４ １＃粉炭粒子の平均半径＝γ 微粉炭粒子の　　比熱＝Ｃ 微粉炭粒子の　　密度＝ρ 微粉炭粒子の熱伝達率＝α 微粉炭粒子の着火温度＝し 微粉炭粒子の　受熱量＝Ｑ とすると、時間をｄｚとして、 ｄＱ＝α４πγ２θｄｚ （０＝ｔｇ−ｔｐ） また、この結果、微粉炭粒子がｄＱ温度上昇すると、 ｄ　Ｑ　＝　−４，／　３πγ１Ｃρｄθ故に、 ａ４ｙｃｙ”θｄｚ＝−４／３ｓｙ３ｃρｄ　８ｄｚ＝
−ｃｐＹ／３ａ−ｄＯ／８ 故に、着火時間２は γの値にもよるが１着火時間は搬送空気温度が１００℃
の場合に比べて３００℃の場合は、はぼ半減することが
両式から判る。

さらに、管路（高温プライマリエリア）３３に接続する
末広がりコーン状のスリーブにより環状の末広がり噴口
とすることによって、スリーブの主バーナ中心軸側に末
広がりの形状を有する停滞領域（デッドスペース）が形
成され、着火、保炎に適した高温の停滞領域となる。そ
してルーへ式吸引スリットから分離した微小粒子を選択
的に注入することできる。

このようにして旋回レジスタを介して強旋回する強旋回
二次空気の作用によって安定化された再循環領域中で内
周二次空気と微小粒子とが混合し安定火炎が維持される
。

第２図に示される主バーナは、旋回バーナへ本発明を適
用した実施例であるが、従来のフィンシュプール型イン
ターチューブバーナへも容易に展開できるものである。

また、前記実施例はサイクロンとバーナとは別置きであ
るが、その機能を失わない限りにおいて、バーナにサイ
クロンを内蔵することも可能である。

〔発明の効果〕

本発明の低揮発分石炭の燃焼方法によれば、混合気中の
空気を必要最小量に調整しかつ高温にすることによって
、助燃燃料を使用することなく着火時間を短縮でき、主
バーナスロートにスリーブにより停滞領域を形成するこ
とによって安定燃焼が得られる。

そして無煙炭のオイレス燃焼が実現するとともに、助燃
燃料の配管を縮少でき、併せて火炉幅の縮少が期待でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は第１
図の要部を拡大した横断面図、第３図は第１図に示すサ
イクロンの外形図、第４図はサイクロン効率を説明する
グラフである。 ｌＯ・・サイクロン、　　３３・・管路（混合気）。 ３４・・高温空気、　　９０・停滞領域、１ｏＯ・・・
主バーナ、　　６００・・・スリーブ。 ６０１　　・スリット。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、低揮発分石炭を粉砕した微粉炭と搬送用の空気との
   混合気をサイクロンに搬送し、該サイクロンで分離した
   前記空気の少くとも一部を抜き出した後、高温空気を混
   合して前記混合気中の前記空気の流量及び温度を所定の
   設定値に調整して主バーナに送給することを特徴とする
   低揮発分石炭の燃焼方法。 ２、混合気を送給する管路に接続しかつ該管路の中心軸
   にそって末広がりコーン状のスリーブを主バーナスロー
   ト内に配置し、前記スリーブは前記中心軸側に停滞領域
   を形成するとともに該停滞領域に連通するルーバ状のス
   リットを備え、該スリットを介して前記スリーブを通過
   した前記混合気中の微粉炭を前記停滞領域に注入するこ
   とを特徴とする請求項１記載の低揮発分石炭の燃焼方法
   。