JPH0327803B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、石炭を燃料とする蒸気ボイラに係
り、とりわけ、スプレツダストーカ焚ボイラの改
良に関する。

（従来の技術） 最近、石油価格の高騰と価格不安定の問題か
ら、供給量が無尽蔵で安定供給が見込まれると共
に価格的にも安価な石炭が燃料として見直されて
来て居り、代替燃料として急速に普及しつつあ
る。

旧石炭時代では、むしろ石炭が主で、石油は特
殊な条件下で使われていた。

従つて、石炭を燃料とする石炭焚ボイラは、常
識的に使用され、大型ボイラでは微粉炭焚、中小
型ボイラではストーカ焚が常識であつた。

然しながら、近年にあつては、ボイラの大型化
が一段と進み、微粉炭焚とストーカ焚との経済的
均衡が上方に移り、最近に於ては、微粉炭焚とス
トーカ焚（とりわけスプレツダストーカ焚）との
設備費と運転費が比較され、一時間当りのトン数
（Ｔ／Ｈ）がどのくらいであれば均衡点であるの
かが最大の問題とされている。

即ち、大方の見方では、石炭の質にも依るが、
70〜130T／Ｈが均衡点のボーダラインであると
されている。

従つて、例えば、70T／Ｈの蒸気ボイラを検討
する場合は、設備費としてはスプレツダストーカ
焚：微粉炭焚が1.0：1.4、運転費としてはスプレ
ツダストーカ焚：微粉炭焚が1.0：1.04であり、
スプレツダストーカ焚の方が有利であると考えら
れている。

ところで、微粉炭焚は、ボイラ効率が高い利点
がある。

又、最近の微粉炭焚は、二段燃焼或は三段燃焼
と称して、先ず、微粉炭バーナから噴出する際の
空気過剰率を理論必要空気量より低く押え、バー
ナから微粉炭を噴出させた直後に二次空気を添加
したり、或はこれに加えてもう一段上部に微粉炭
を噴射して還元帯を形成すると共に三次空気を噴
射したりする事に依りNOxの発生を押える事が
できる。

ところが、微粉炭焚は、先述もした如く設備費
が高いと共に、ミルに大きな動力を要するので電
気代が嵩ばつて運転費が高く付く難点があつた。

他方、スプレツダストーカ焚は、先述もした如
く、設備費と運転費が安い利点がある。

然しながら、スプレツダストーカ焚は、ストー
カ上の燃焼が主体であるので、どうしても空気過
剰率が微粉炭焚に比べて高くなつてしまい、この
事は必要空気量の増加とこれに依る排ガス量の増
加を招いて排ガス熱損失が増す事になり、ボイラ
効率の低下となつて現われる。

又、過剰酸素率も高くなるので、NOx値も大
きくなる。

もつとも、低NOx化の為には、煙道から再循
環ガスを導びいてストーカの下に空気と共に供給
する事に依つてこれを押える事ができるが、これ
には限度があつて問題があつた。

この様に、スプレツダストーカ焚ボイラは、設
備費と運転費の上で微粉炭焚ボイラより有利であ
りながら、ボイラ効率と低NOx化の点で微粉炭
焚ボイラより劣つていた。。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、叙上の問題点に鑑み、これを解消す
る為に創案されたもので、その目的とする処は、
設備費と運転費を安くすると共に、ボイラ効率と
低NOx化を向上させ、大型ボイラにも容易に適
用できる蒸気ボイラを提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の蒸気ボイラは、内部に燃焼室が形成さ
れた燃焼室体と、燃焼室の下部に設けられてその
下からは石炭燃焼用空気が供給されてその上では
余剰空気が発生するストーカと、燃焼室体の一部
に設けられて石炭をストーカの上へ均一に投射す
るスプレツダと、燃焼室に連通すべく燃焼室体に
連設されたボイラ本体と、燃焼室体のスプレツダ
より上方の位置に設けられて微粉炭と理論必要空
気量以下の微粉炭燃焼用空気とを噴射する微粉炭
バーナと、から構成した事に特徴が存する。

つまり、スプレツダストーカ焚ボイラを主体に
してこれと微粉炭焚ボイラとを巧みに組合せたも
のである。

（作用） 石炭は、スプレツダに依りストーカの上に均一
に投射されると共に、ストーカの下からは石炭燃
焼用空気が供給され、ストーカの上の全面が石炭
で燃焼される。

この時、ストーカの上では、石炭燃焼用空気の
全てが燃焼に使われず、余剰空気が発生する。

他方、微粉炭焚バーナからは、微粉炭と理論必
要空気量以下の微粉炭燃焼用空気とが噴射され
る。

つまり、微粉炭は、空気不足の状態で燃焼室に
噴射され、この不足分はストーカの上で発生した
余剰空気で補なわれて燃焼し、ストーカの上方に
還元帯を形成する。

石炭の燃焼並びに微粉炭の燃焼に依り発生した
燃焼ガスは、ボイラ本体に導びかれて蒸気を発生
させる。

燃焼室では、ストーカの上で発生した余剰空気
が微粉炭の燃焼に利用されるので、総合的な空気
過剰率が下がり、排ガス熱損失を減少せしめると
共に、ストーカの上方には還元帯が形成されるの
で、NOxの発生が押えられる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を、図面に基づいて説明
する。

図面は、本発明の実施例に係る蒸気ボイラの概
要構造を示す略式図である。

蒸気ボイラ１は、スプレツダストーカ焚ボイラ
２と微粉炭バーナ３とからその主要部が構成され
ている。

スプレツダストーカ焚ボイラ２は、内部に燃焼
室４が形成された燃焼室体５と、燃焼室４の下部
に設けられた逆送型のストーカ６と、燃焼室体５
の一部に設けられて石炭Ａをストーカ６の上に均
一に投射するスプレツダ７と、燃焼室４に連通す
べく燃焼室体５に連設されたボイラ本体８とを備
え、ストーカ６の下からは石炭燃焼用空気Ｂが供
給されてストーカ６の上では余剰空気Ｃが発生す
るものである。

微粉炭バーナ３は、燃焼室体５のスプレツダ７
より上方の位置に設けられ、ここから微粉炭Ｄと
理論必要空気量以下の微粉炭燃焼用空気Ｅとを噴
射させるものである。

図中、９は過熱器、１０はエコノマイザ、１１
はエアヒータ、１２は集塵機、１３は誘引通風
機、１４は煙突、１５は押込通風機、１６は石炭
フイーダ、１７はミル、１８はシンダーリインゼ
クタ用フアン、１９はノズル、２０はガス再循環
フアン、２１は二次空気ノズルである。

石炭Ａは、スプレツダ７に依りストーカ６の上
に均一に投射されると共に、石炭燃焼用空気Ｂは
押込通風機１５からエアヒータ１１を通つてスト
ーカ６の下へ供給され、石炭Ａはストーカ６の上
の全面で燃焼する。

この時、ストーカ６の上では、石炭燃焼用空気
Ｂの一部が燃焼に使われずに余剰空気Ｃとして発
生する。

燃焼に依り発生した燃焼ガスは、燃焼室４→過
熱器９→ボイラ本体８→エコノマイザ１０→集塵
機１２→誘引通風機１３、煙突１４を経て排出さ
れ、ボイラ本体８に於て蒸気を発生させる。

他方、石炭フイーダ１６へ供給された石炭Ａ
は、ミル１７に依り粉砕されて微粉炭Ｄに為さ
れ、押込通風機１５からエアヒータ１１を通つて
ミル１７に分岐導入された微粉炭燃焼用空気Ｅに
依つて微粉炭バーナ３に送られ、ここから燃焼室
４に噴射される。

この時、微粉炭燃焼用空気Ｅは、理論必要空気
量以下にして置き、所謂微粉炭Ｄを空気不足の状
態で噴射させる。

燃焼室４に噴射された微粉炭Ｄは、同時に噴射
された微粉炭燃焼用空気Ｅとストーカ６の上で発
生した余剰空気Ｃとに依つて燃焼し、これに依り
還元帯を形成する。

従つて、この還元帯に依り低NOx化が達成で
きる。

還元帯に於ける環元度は、微粉炭燃焼用空気Ｅ
を増減して微粉炭Ｄとの濃度を変える事に依り調
整できる。

又、押込通風機１５からエアヒータ１１を通つ
て二次空気ノズル２１に分岐導入された二次空気
を調整して燃焼室４に供給する事に依つても還元
度を変える事ができる。

集塵機１２を経た排ガスの一部は、ガス再循環
フアン２０に誘引され、押込通風機１５からエア
ヒータ１１を経て送られて来る燃焼用空気に混ぜ
てストーカ６の下や微粉炭バーナ３や二次空気ノ
ズル１２から燃焼室４に吹込まれる事に依り低
O₂運転に依る低NOx化が促進される。

ガス再循環フアン２０からの排ガスは、シンダ
ーリインゼクタ用フアン１８に依り加圧されて燃
焼室４に導入する事に依り集塵機１２まで飛来し
て来た未燃炭を再吹込して未燃損失が防止され
る。

ミル１７は、従来の微粉炭焚ボイラの如く全量
微粉炭にしなくても良いので、小型のもので良
く、然も多少粒子が荒くても支障がない。何故な
ら、荒い粒子の微粉炭は、ストーカ６の上に落下
して燃焼させる事ができるので、未燃焼する事が
ないからである。又、細かい粒子の微粉炭は、未
燃焼のままで集塵機１２に達してもシンダーリイ
ンゼクタ用フアン１８に依り燃焼室４に再吹込さ
れて燃焼される。

尚、蒸気ボイラ１に於ては、例えば全燃焼量の
80％をストーカ燃焼させると共に、残りの20％を
微粉炭燃焼させる。

これに関して、更に分り易く単純化して説明す
る。

今、ストーカ６の上で燃焼させる石炭量を全体
量の80％とし、石炭燃焼用空気の空気過剰率をλ
＝1.35とすると、全空気量比は、108となり、こ
れに対して理論必要空気量比（実際に消費される
空気量比）は80、余剰空気量比は28という事にな
る。

スプレツダストーカ焚ボイラでは、この余剰空
気が過剰空気としてそのまま炉外に排出され、結
局は排ガス損失となつてボイラ効率が低い原因に
なつていた。

然し、蒸気ボイラ１では、この余剰空気が上部
に吹込まれる微粉炭の燃焼に一部消費される。

即ち、微粉炭燃焼量は、この場合、残りの20％
であり、今、この微焼炭を空気過剰率がλ＝0.5
の微粉炭燃焼用空気で燃焼室に吹込んだとする
と、理論必要空気量比は20であるが、微粉炭バー
ナからはその半分の10しか供給されていないの
で、残り10が不足している事になる。

そこで、この不足分の10を下から上がつて来る
余剰空気量比28の一部でまかなうと、微粉炭燃焼
後の余剰空気量比は18に減少する。

これは、全燃焼量100％に対して空気過剰率が
λ＝1.18となり、総合的な空気過剰率を著しく低
減でき、排ガス損失を少なくできる。

この為、従来のスプレツダストーカ焚ボイラに
比べてボイラ効率が向上する。

尚、微粉炭は、先の実施例では、衝撃式ミル等
の小型微粉機に依り作られる乾式微粉炭であつた
が、これに限らず、例えば水・石灰スラリーにし
てこれを微粉炭バーナより供給しても良い。この
様にすれば、更に低NOx化と設備の簡単化を達
成できる。

（発明の効果） 以上既述した如く本発明に依れば、次の様な優
れた効果を奏する事ができる。

(1) 燃焼室体、ストーカ、スプレツダ、ボイラ本
体、微粉炭バーナとで構成し、とりわけストー
カ燃焼にて発生した余剰空気を微粉炭燃焼に利
用する様にしたので、総合的な空気過剰率が著
しく低下して排ガス損失が減少し、ボイラ効率
が大幅に向上する。

(2) スプレツダより上方位置に微粉炭バーナを設
けてストーカの上方の燃焼室でスプレツダから
の石炭中の微粉炭を含めて微粉炭燃焼させる様
にしたので、効率の良い燃焼が行なえると共
に、大幅な低NOx化を図る事ができる。

(3) 微粉炭バーナの下方にはストーカが設けられ
ているので、微粉炭バーナから噴射される微粉
炭の粒度が荒くても差支えない。何故ならば、
粒度の荒い微粉炭は、ストーカ上に落下してス
プレツダからの石炭と共にストーカ燃焼される
からである。従つて、衝撃式ミルの様に微粉炭
の粒度が荒くても設備費が安く所要電力が少な
いものを使用できる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の実施例に係る蒸気ボイラの概
要構造を示す略式図である。 １……蒸気ボイラ、２……スプレツダストーカ
焚ボイラ、３……微粉炭バーナ、４……燃焼室、
５……燃焼室体、６……ストーカ、７……スプレ
ツダ、８……ボイラ本体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内部に燃焼室が形成された燃焼室体と、燃焼
   室の下部に設けられてその下からは石炭燃焼用空
   気が供給されてその上では余剰空気が発生するス
   トーカと、燃焼室体の一部に設けられて石炭をス
   トーカの上へ均一に投射するスプレツダと、燃焼
   室に連通すべく燃焼室体に連設されたボイラ本体
   と、燃焼室体のスプレツダより上方の位置に設け
   られて微粉炭と理論必要空気量以下の微粉炭燃焼
   用空気とを噴射する微粉炭バーナと、から構成し
   た事を特徴とする蒸気ボイラ。