JPH0289911A - 微粉炭燃料供給装置およびその運転方法 - Google Patents

微粉炭燃料供給装置およびその運転方法

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JPH0289911A
JPH0289911A JP23835788A JP23835788A JPH0289911A JP H0289911 A JPH0289911 A JP H0289911A JP 23835788 A JP23835788 A JP 23835788A JP 23835788 A JP23835788 A JP 23835788A JP H0289911 A JPH0289911 A JP H0289911A
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mill
pulverized coal
fuel
fluid
air
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JP23835788A
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Kunio Okiura
沖浦 邦夫
Akira Baba
彰 馬場
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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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、石炭を粉砕、分離して得られる微粉炭をボイ
ラ等の燃焼装置のバーナ等に供給するための微粉炭燃料
供給装置およびその装置を取り扱う微粉炭燃料供給運転
方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、ボイラ等の燃焼に用いられる微粉炭燃焼システム
として、分級器が内蔵されている微粉炭機(以下、ミル
と称する)を用いて微粉砕された石炭を微粉炭バーナに
直接供給する燃焼システムが実用化されている。
この燃焼システムで使用されるミルは、第6図に示すよ
うに粉砕テーブル51を備え、この粉砕テーブル51は
ギアボックス52と連動して回転する。この回転と同時
に、上部リング53および下部リング54に支持された
ボール55も下部リング54上をすべりながら回転する
。また、給炭機(図示せず)から供給管56を介して粉
砕テーブル51上に供給された5〜50mm程度の石炭
Cは、遠心力によって下部リング54とボール55との
隙間を通過すると同時に粉砕され、スロート上部57へ
送られる。一方、300°C前後に加熱された一次空気
は押込通風機(図示せず)によりスロート58およびス
リット59を経てスロート上部57に供給される。この
ようにして粉砕された石炭は、この−次空気によってス
ロート上部57を移動する。
スロート上部57を通過した石炭粒子は、比較的細かい
粒子のみがベーン60を経て分級器61内に供給され、
粗い石炭粒子は空気流速の低下に伴い気流から分離され
、上部リング53を越えて再び粉砕テーブル51上に戻
される。(−次分級)また、分級器61に入った粒子の
中でも比較的粗い石炭粒子は、分級器61内を落下し、
フラッパ63より粉砕テーブル51上に再び戻される(
二次分級)0分級器61内を落下しないで送炭管62に
送られる石炭の粒度は、ベーン60の角度を調整するこ
とによって200メツシユバス(74μm以下)70%
程度の粒度に調整される。
このようにミルに導入される加熱空気は、ミルに供給さ
れる原炭の乾燥、ミル内における分級およびバーナへの
微粉炭の輸送流体として使用される。したがって、加熱
空気の風量および温度は原炭の水分、粉砕性、燃焼性等
に応じて決定され、第7図に示すような特性を有する。
第7図はミル負荷とC/Aとの関係を示す、ここでC/
Aはミルからバーナに供給される微粉炭:Cと空気:A
との重量比を表わす、第7図から明らかなようにミル負
荷の低下に伴ってC/Aが低くなっており、微粉炭の輸
送および分級、石炭の乾燥等には一定以上の加熱空気が
必要であることから止むを得ない現象である。
第8図は石炭の着火安定性を石炭中の固定炭素分と揮発
分との重量比によって求められる燃料比とC/Aとの関
係によって示す、ボイラ等に一般的に使用される石炭燃
料の燃料比は、0.8〜2゜5程度であり、2.5以上
の高燃料比炭および4以上の無煙炭のように燃料比が高
くなるにしたがって石炭中の揮発分が少なくなるため、
C/Aを高くしないと安定に着火できない、このため、
前記した第7図に示す特性を有するミルを用いた場合、
燃料比の高い石炭および同図中に示すように低負荷域に
おけるC/Aが低い状態では、着火が不安定となり、ボ
イラの安全運転上問題が大きい。
このような問題点に対処するための燃焼システムとして
、特開昭61−192113号公報、実開昭62−24
209号公報等に記載のものが提案されている。これら
の燃焼システムは、原理的には、ミルから生成する低C
/Aの微粉炭流を、慣性力を利用してC/Aの高い流体
(il!厚流体流体、C/Aの低い流体(希薄流体)に
分岐し、濃厚流体を燃焼させるバーナで火炎安定化させ
るシステムである。
第5図は上記した燃焼システムの例を示し、ミル81に
石炭82と空気83が導入され、ミル81からの燃料配
管84の途中に、慣性力を利用した分離器として、例え
ば、サイクロン分離器85が設置されている。サイクロ
ン分離f%85で慣性力によって高C/Aとされた濃厚
流体は濃厚流体用バーナ86に導入され、微粉炭の大部
分が除去された低C/Aの流体は、流量調整ダンパ87
を有する希薄流体用配管88を介して希FR流体用バー
ナ90に導入される。
第9図(A)、CB)は、サイクロン分離器における出
口管径と限界粒子径および捕集効率との関係を標準サイ
クロン寸法および操作条件を基に算出したものである。
第9図から、大容量バーナとして、例えば、5t/hの
燃料量を考慮すると、サイクロン径は1500mm、出
口管径は670mm程度となる。この場合、遠心力によ
って分離できる粒子径が25μmとなり、微粉炭の粒径
分布を200メツシュバス90%、分布指数n = 2
とすると、捕集効率は55%にも低下する。したがって
、捕集効率が55%程度であるため、このサイクロン分
離器においては、単に気流が2分されるのみであり、高
C/Aの濃厚流体を得ることは実際には困難である。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のように従来の燃焼システムは、微粉炭分離のため
のサイクロンの効率が高いときにはじめて成立するもの
であり、a燃性の高燃料比炭、C/Aが低下する低負荷
時の対策として、微粉炭の粒度の微細化および装置の大
型化による効率低下について配慮されておらず、実用に
際して実際のC/Aが低下するため、火炎がリフトし安
定性が保持できず、火炎検知器が誤動作する、未燃損失
が増大する等のトラブルが生じる問題があった。
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、装
置の大型化、微粉炭の微細化に伴う分離器の分離効率低
下にかかわらず、高C/AのWl粉炭燃料を生成でき、
火炎の安定性を保持させることができる微粉炭燃料供給
装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記した目的は、ミルから搬送される微粉炭流を、サイ
クロン分離器等の固気濃縮器に導入し、この固気濃縮器
の粉流体出口側の′a縮機微粉炭流バーナ等に供給し、
かつ固気濃縮器からの希薄微粉炭流をミルに戻すように
構成された装置と、燃焼装置の運転時に、固気濃縮器か
らバーナ等に濃縮流体を連続的に供給し、また固気濃縮
器からの希薄微粉炭流を連続的にミルに戻す運転方法に
よって達成される。
〔作用〕
?lI粉炭燃料供給システム系のガス量を一定とすると
、ミルへの再循環量によって、ミルへの供給流体(主と
して空気)の量を少なくし、温度を高めると、ミル出口
では微粉炭流体C/Aは、再循環した微粉炭の量だけ高
くなる。
ミル出口の微粉炭燃料のC/Aが高くなると、固気ie
縮器の出口微粉炭燃料のC/Aが高くなる、この結果、
固気1縮器における固体捕集率が低い場合にも、空気の
抜き出し量を制御することによつて濃厚側出口のC/A
を所定値に維持でき、バーナにおける着火安定性を維持
できる。
また、微粉炭燃料のC/Aを高くするには、固気濃縮器
からの−a縮微粉炭をビン等に一旦貯留し、目的とする
C/Aとなるように搬送空気により搬送する場合、貯留
した微粉炭燃料が自然発火による火災を起こす危険性が
ある。
本発明の微粉炭燃料供給方法では、燃焼装置の運転時、
微粉炭燃料は貯留される領域がなく、常時、搬送される
状態であるから火災等の危険性が回避される。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明の微粉炭燃料供給装置の一実施例を示す
系統図であり、本発明を微粉炭を燃焼する無煙炭ボイラ
に適用した例を示している。
この装置において、石炭バンカ1内の原炭はシュート2
を経て計量フィーダ3に供給され、所定の原炭がシュー
ト4を介してミル5が導入されるようになっている。
ミル出口燃料配管6は、第6図における送炭管62に接
続されており、このミル出口燃料配管6は高C/A燃料
配管11を経てボイラ火炉7に設置された濃厚流体用バ
ーナ8に連通している。前記ミル出口燃料配管6は固気
′a縮器としてのサイクロン分離器9の気流入口部に接
続され、サイクロン分離器9の粉粒体回収部側にはエジ
ェクタ10が設置されている。そして、エジェクタ10
にはミル出口燃料配管6の分岐管6aが接続され、高C
/A燃料配管11を介して濃厚流体用バーナ8に接続さ
れている。サイクロン分離器9の気流出口部には、希薄
流体出口ダクト12が配置さ札希薄流体出ロダクト12
はミル再循環ファン13を介してミル戻りダクト14に
接続されている。
ミル戻りダクト14は、第6図における分級器61の内
部に連通している。また、ミル出口燃料配v6の分岐管
6aには、流量調整ダンパ15が設置され、エジェクタ
10側に導入される作動流体の流量が調整されるように
なっている。
燃焼用空気ダクト16は、押込送風機(FDP)17.
空気予熱器18aを経て3つの流路に分岐され、それぞ
れの分岐ダクトには流量調整ダクト19が介設されてい
る。また、燃焼用空気ダクト16は一次空気フアン20
、空気予熱器18bを経て一次空気ダクト21として、
第6図における加熱空気入口部(図中、Aで示す)に連
通している。なお、空気予熱器18bに対して分岐管1
6aが配設され、この分岐管16aに流量調整ダンパ2
2が介設されている。
また、ボイラ火炉7の排ガスダクト23は空気予熱器1
8a、18bを経て系外に接続されている。
次に上記のように構成される装置の作用について説明す
る。
石炭バンカ1内の原炭はシュート2を経て計量フィーダ
3に供給され、ボイラ負荷に必要な所定量の原炭がシュ
ート4を介してミル5に導入される。一方、燃焼用空気
ダクト16からの空気の一部は、−次空気フアン20を
経て流量調整ダンパ22により空気予熱器18b側に導
入される流量が調整され、この空気予熱器18bで予熱
され、所定温度の加熱空気が1次空気ダクト21を経て
ミル5に導入される。この加熱空気は、ミル5において
、第6図における流路(図中、Aで示す)から導入され
、原炭の乾燥、分級および輸送用に利用される。
ミル5における送炭管62より一次空気と共にミル出口
燃料配管6に送られた微粉炭は、サイクロン分離器9の
気流入口部に導入される。このとき、ミル出口配管6か
らの微粉炭を含む流体の一部は、分岐管6aを経て流m
1lli整ダンパ15によりその流量が調整されてサイ
クロン分離器9の粉粒体出口側のエジェクタ10に導入
される。
サイクロン分離器9においては、遠心力による比重の差
を利用して固体の分離が行われ、微粉炭および空気の一
部を濃縮分離し、残りの希薄流体は、希薄流体出口ダク
ト12、ミル再循環ファン13によりミル戻りダクト1
4を経てミル5に循環する。
サイクロン分離器9で濃縮分離された微粉炭流体は、ミ
ル出口燃料配管6の分岐管6aから流量調整ダンパ15
を経てエジェクタ11に供給される微粉炭流と合流再分
散され、高C/A化されて高C/A燃料配管11により
濃縮流体用バーナ8に供給される。
燃焼用空気は、押込送風器(FDP)17、空気予熱器
18a、流量調整ダンパ19を経て濃厚流体用バーナ8
およびボイラ火炉7に供給される。
ボイラ排ガスは、図示してしない蒸気の過熱器、再熱器
、給水加熱節炭器等で熱交換し冷却された後、排ガスダ
クト23を経て空気予熱器18a、18bで1次空気お
よび燃焼用空気の加熱に利用された後、図示してしない
集塵器、誘引通風器等を経て煙突より排出される。
第、2図は第1図に示す装置の要部系統図であり、この
図によって各部における具体的なC/A値を、石炭10
0%と空気100%との重量比を0.5の場合について
説明する。
ミル5には、原炭がシュート4から100%、空気が1
次ダクト21から70%供給される。ここで、ミル5に
供給される流体のC/Aは、である。
さらに再循環骨としてミル戻りダクト14から微粉炭2
0%、空気30%が供給される。ここで、上記と同様な
計算により、ミル戻りダクト14からミル5に戻される
微粉炭流体のC/A−0,33である。
このため、ミル出口燃料配管6では、微粉炭120%、
空気100%となり、C/A=0.6である。この流体
を部分し、一方はサイクロン分離器9へ供給され、ここ
で分離効率的67%で濃厚出口側には微粉炭40%、空
気20%でC/A−1,0でエジェクタ11に供給され
、また、希薄流体出口ダクト12側には、前記したよう
にC/A=0.33の流体が循環する。
一方、ミル出口燃料配管6の分岐管6aの分岐流体は、
流量調整ダンパ15よりエジェクタlOの作動流体とし
て、濃厚出口側の流体と合流再分散され、高C/A燃料
配管11によって微粉炭100%、空気70%、C/A
=0.71で高C/A燃焼が行われる。
このような方法によって、実質的なミル5の効率向上に
よることなく、また、サイクロン分離器9における効率
の低さにかかわらず、高C/Aの微燃料をバーナに供給
することが可能となる。さらに必要に応じて、ミル5に
導入される微粉炭流体のC/Aおよびバイパス流量、ミ
ル5への微粉炭流再循環量を調整することによって、炭
種の変動、ボイラ負荷変動等の対応も容易となる。
本発明は第1図における分岐管6aを省略して、サイク
ロン分離器9濃縮出口側のエジェクタ10に作動流体と
して、燃焼用空気等を導入することもできる。この場合
にも、ミル5への微粉炭燃料の再循環によってミル5出
口の微粉炭燃料のC/Aが高くなり、サイクロン分離器
9の捕集効率が低くとも作動流体の流量の調整によって
バーナに供給する微粉炭燃料のCIA@調整することが
できる。
第3図は本発明の微粉炭燃料供給装置の他の実施例を示
す概略的構成図である。
第3図において、第1図に示す実施例と異なる点は、サ
イクロン分離器9の濃縮出口側にロークリシール31が
設置され、また、サイクロン分離器9の@薄流体出ロダ
クト12が分岐され1、その分岐管12aがボイラ火炉
7に接続され、この分岐管12aの途中に流量調整ダン
パ32が介設されていることである。したがって、第3
図において、第1図に示す実施例と同−又は相当構成部
分は、同一符号で示し構成上の説明は省略する。
サイクロン分離器9においては、遠心力による比重の差
を利用して固体の分離が行われ、微粉炭および空気の一
部がf4縮分離される。残りの希薄流体は、希薄流体出
ロダク)12に至る。この希薄流体の一部は、ミル再循
環ファン13によりミル戻りダクト14を経てミル5に
循環され、残りの希薄流体は流量調整ダンパ32により
その流量が調整されて分岐管12aによりボイラ火炉7
に供給される。
サイクロン分Mli1で分離され、濃縮された微粉炭流
体は、ロータリシール31で流体中の微粉炭のみが抜き
出され、ミル出口燃料配管6の分岐管6aから流量調整
ダンパ15を経てエジェクタlOに供給された微粉炭流
によって再分散され、高C/A化されて高C/A燃料配
管11により濃縮流体用バーナ8に導入される。
第4図は第3図に示す装置における要部系統図である。
この図によって各部における具体的なC/A値を、石炭
工OO%と空気100%との重量比を0゜5の場合につ
いて説明する。
シュート4からの原炭100%、1次空気ダク)21か
らの加熱空気80%(C/A−0,63)でミル5に供
給される。ミル出口燃料配管6内では、ミル戻りダクト
14によって再循環される微粉炭流(微粉炭lO%、空
気20%、C/ A−0,25)を合わせた微粉炭流(
微粉炭11%、空気100%、C/A−0,55)とな
る。
したがって、ミル供給石炭に対して必要な一次空気量は
ミル出口燃料配管基準で従来の同し量ととなる。このた
め、微粉炭粒子のミル出口燃料配管6での量は10%増
加するが、微粉炭流のサイクロン分離器9による圧損は
むしろ低下するため、動力的な損失はほとんどない。ミ
ル出口燃料配管6に対して流11!整ダンパ15を制御
して分岐管6aに供給される微粉炭流の流量を1/2と
すると、サイクロン分離器9にはC/A−0,55(微
粉炭55%、空気50%)が供給される。
ここで、サイクロン分離器9における捕集効率を55%
とすると、ロータリシール31を経てエジェクタ10に
吸引されるサイクロン捕集微粉炭(石炭30%、空気O
%)は流量調整ダンパ15を経て分岐管6aからエジェ
クタ10に供給される作動流体C/A−0,55(微粉
炭55%、空気50%)によって再分散され、高C/A
燃料配管11を介して濃厚流体用バーナ8にC/A=0
゜85(微粉炭85%、空気50%)で導入される。
一方、サイクロン分離器9から希薄流体出口ダクト12
にはC/A=0.25 (微粉炭25%、空気50%)
で排気される。この微粉炭流を2:3の比率でミル戻り
ダクト14と分岐管12aとにそれぞれ戻す、この場合
、ミル戻りダクト14には上記したようにC/A=0.
25 (微粉炭lO%、空気20%)となり、分岐管1
2aを経て希薄流体用バーナ33により導入される微粉
炭流はC/A=0.25 (13115%、空気20%
)となる、したがって、濃厚流体用バーナ8にはC/A
=0.85の微粉炭流が導入され、希薄流体用バーナ3
3にはC/A=0.25の微粉炭流が導入されて濃淡燃
焼が行われる。
このようにミル5への再循環量およびサイクロン分離器
9における分岐管12aにより一次空気量の絶対量も2
0%低減できるのでエジェクタ10によるドラフトロス
をカバーできる等の利点がある。
第5図は第2図および第4図に示す実施例と対比して示
す従来の装置の要部系統図である。
第5図において、シュートから石炭82が100%、1
次空気ダクトから加熱空気83が100%が供給され、
その重量比が0.5に設定される。
ミル出口燃料配管においても上記と全く同じ配分のまま
その全量がサイクロン分離器85に導入される。ここで
濃厚流体用バーナ86にはC/A−0,85(微粉炭8
5%、空気50%)、希薄流体用バーナ90には希薄流
体出口ダクト88、流量調整ダンパ87を経てC/A=
0.15 (微粉炭15%、空気50%)に調整される
。ただし、この場合、流f調整ダンパ87により微粉炭
粒子の捕集効率85%を確保するためには、実際にはサ
イクロン分離器85を大容量化する程困難となる。
本発明における実施例と、上記した従来例とを比較する
と、第1図に示す実施例では、サイクロン分離器9等の
捕集効率を85%から67%に低減しても高C/A燃料
を供給でき、また、ミル5の性能向上を要することなく
、C/A=0.5から0.71に高めることができ、し
かも微粉炭搬送用空気を30%削減できる。
また、第3図に示す実施例では、サイクロン分離器9等
の捕集効率を85%から55%に低減しても高C/A燃
料を供給でき、また、ミル5の性能向上を要することな
く、C/A=0.5から0゜63に高めることができ、
しかも微粉炭搬送用空気を20%削減できる。
上記した実施例において、1つの火炉に対してそれぞれ
単独のミル、サイクロン分離器、および1組の濃淡バー
ナの構成を説明した。しかしながら、ボイラの場合、大
型化すればするほどバーナシステムは複数設置される。
この場合、微粉炭燃料は、複数のミルおよびサイクロン
分離器に供給され、多数のバーナからなる一群又は2分
割された群により燃焼される。
したがって、第1図に示す実施例において、1台のミル
5に対して2台以上のサイクロン分離器9を設け、各サ
イクロン分離器9に対して高C/A燃料配管11を分岐
させて1基又は2基以上の濃厚燃料用バーナ8,8.・
・に微粉炭燃料を導入するようにしてもよい。
また、第3図に示す実施例においては、さらに濃厚燃料
用バーナと同数基の希薄燃料用バーナを設けることがで
きる。
さらに上記した実施例において、微粉炭の分離器として
、サイクロンの例を示したが、微粉炭を含む流体から微
粉炭濃度の高い流体と微粉炭濃度の低い流体とにそれぞ
れ分離可能な固気濃縮器であればよい。
〔発明の効果] 以上のように本発明によれば、分離器における微粉炭の
分離効率の性能にかかわらず、かつミルの性能効率を向
上させることなく、高C/Aの微粉炭燃料をバーナ等の
燃焼装置に供給することができ、微粉炭の安定燃焼を図
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の微粉炭燃料供給装置の一実施例を示す
系統図、第2図は第1図の装置の要部系統図、第3図は
本発明の微粉炭燃料供給装置の他の実施例を示す系統図
、第4図は第3図の装置の要部系統図、第5図は従来の
微粉炭燃料供給装置の要部系統図、第6図はミルの断面
図、第7図はミル負荷とC/Aとの関係を示す図、第8
図は燃料比とC/Aとの関係を示す図、第9図はサイク
ロン分離器の出口管径と限界粒子径および捕集効率との
関係を示す図である。 ■・・・・・・石炭バンカ、3・・・・・・計量フィー
ダ、5・・・・・・ミル、6・・・・・・ミル出口燃料
供給配管、6a・・・・・・分岐管、8・・・・・・濃
厚燃料用バーナ、9・・・・・・サイクロン分離器9.
10・・・・・・エジェクタ、11・・・・・・高C/
A燃料配管、12・・・・・・希薄流体出口ダクト、1
2a・・・・・・分岐管、14・・・・・・ミル戻りダ
クト、15・・・・・・流量調整ダンパ、16・・・・
・・燃焼用空気ダクト、18a、18b・・・・・・空
気予熱器、21・・・・・・1次空気ダクト、31・・
・・・・ロータリシール、32・・・・・・流I調整ダ
ンパ。 代理人  弁理士  西 元 勝 − 第 図 第6 図 第7図 ミル業荷(%) 第8図 j、r料量(−)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ミルに石炭と空気を供給し、ミル内で粉砕された
    微粉炭を搬送用空気と共にミル出口燃料配管から固気濃
    縮器へ導入した後、濃縮された微粉炭流を固気濃縮器出
    口燃料配管を介して燃焼器に供給するものにおいて、前
    記固気濃縮器の気流出口側からの希薄流体を前記ミルに
    戻す希薄流体配管を設けたことを特徴とする微粉炭燃料
    供給装置。
  2. (2)前記ミル出口燃料配管を分岐させ、その分岐管を
    前記固気濃縮器の濃縮流体出口側に接続したことを特徴
    とする請求項(1)記載の微粉炭燃料供給装置。
  3. (3)前記固気濃縮器の気流出口側からの希薄流体を前
    記ミルに戻す希薄流体配管を分岐させ、その分岐管を前
    記燃焼器内に設置される希薄燃料用燃焼器に連通したこ
    とを特徴とする請求項(1)記載の微粉炭燃料供給装置
  4. (4)ミルに石炭と空気を供給し、ミル内で粉砕された
    微粉炭を搬送用空気と共にミル出口燃料配管から固気濃
    縮器へ導入した後、固気濃縮器出口燃料配管を介して燃
    焼器に供給するものにおいて、前記燃焼器の運転時、前
    記固気濃縮器の気流出口側からの希薄流体を連続的に前
    記ミルに戻すことを特徴とする微粉炭燃料供給運転方法
  5. (5)前記ミル出口燃料配管を分岐させ、その分岐管を
    介して前記ミル出口の微粉炭燃料を前記固気濃縮器の濃
    縮流体出口側に連続的に供給することを特徴とする請求
    項(4)記載の微粉炭燃料供給運転方法。
  6. (6)前記固気濃縮器の気流出口側からの希薄流体を前
    記ミルに戻す希薄流体配管を分岐させ、その分岐管を介
    して前記固気分離器から希薄流体を前記燃焼器内に設置
    された希薄燃料用燃焼器に連続的に供給することを特徴
    とする請求項(4)記載の微粉炭燃料供給運転方法。
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