JPH0421084B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、コークスなどの固体燃料の燃焼方法
に関し、特に固体燃料を燃焼室内における堆積層
内で燃焼させる燃焼方法に関する。

従来技術 固体燃料たとえばコークスを燃焼室内に装填し
て堆積し、その堆積層の下方から上方に向けて燃
焼用空気を流通させる場合において、供給された
燃焼用空気は堆積層下部におけるコークスとの燃
焼反応で消費される。コークスは燃焼反応によつ
てCO₂となるが、CO₂がコークス層により還元さ
れCOとなる。このCOを完全燃焼するため２次空
気が導入されるが、その吹き込みが制御されてい
ないため、燃焼末期には２次空気量が過大とな
り、燃焼室の残存酸素濃度が上昇し、燃焼室温度
が高くなりコークス燃焼後の灰分が溶融してクリ
ンカが生成される。このクリンカが生成されると
安定な燃焼が困難になる他、燃焼室内の清掃が困
難となるなど多くの障害を発生した。

また燃焼量を小さくしたり、燃焼を停止する時
には、過渡的に可燃分が燃焼室内に発生する傾向
がある。従来ではこのような可燃分の濃度が高く
なつた状態で燃焼再開のために燃焼用空気を供給
したとき、急激な燃焼が生じ、着火音が生じるこ
とがあつた。

目 的 本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、
固体燃料を効率よくしかも安定して燃焼させるこ
とができるようにし、燃焼量を小さくしたり、燃
焼停止をしたりした直後に、過渡的に発生する可
燃分に起因した急激な燃焼を防止することができ
る固体燃料の燃焼方法を提供することである。

発明の構成 本発明は、固体燃料の堆積層の下方から燃焼用
の１次空気と燃焼排気ガスの一部を再循環して供
給するようにした固体燃料の燃焼方法において、
燃焼室の周壁に複数個上下に設けられたノズルよ
り供給される２次空気の供給を、燃焼の進行にと
もなう固体燃料の堆積量に順応して制御すること
によつて、固体燃料堆積層内部の異常温度上昇を
抑制するとともに、燃焼を停止する際あるいは燃
焼量を下げる際に燃焼室内に発生する未燃ガスの
発生量を、燃焼排気ガスの経路に設けた制御弁に
よつて燃焼排気ガスの再循環量を制御して比較的
少量に抑制し、かつ燃焼装置の上部に設けたもう
一つの制御弁を開放することによつて燃焼室内に
発生した未燃ガスを燃焼装置から放出することを
特徴とする固体燃料の燃焼方法である。

作 用 本発明に従えば、２次空気の供給を固体燃料の
堆積量に順応して制御することによつて、固体燃
料堆積層内の異常温度上昇を抑制してクリンカの
生成を防止し、燃焼室中に未燃分が多量に発生し
た場合には燃焼室上部に設けた制御弁を開き燃焼
室中の未燃分を放出し、安定した燃焼を維持す
る。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の系統図である。
燃焼室１の下部寄りには、火格子２が配置され、
火格子２の上にはコークス３が堆積される。この
コークス３を着火するために、燃焼室１にはバー
ナ４が装着されている。このバーナ４には、液体
燃料またはガス燃料が供給される。火格子２から
は、コークス３の燃焼した灰が灰落し手段６によ
つて落下され、この落下した灰はコンベア７によ
つてコンテナ８に導かれる。

燃焼室１の上部には、投入口９とその投入口９
を開閉する扉１０とが設けられている。投入口９
には、扉１０を開いた状態でスキツプホツパ１１
からコークス３が投入される。燃焼時には扉１０
は閉じられたままである。

燃焼室１の上部には、排ガス出口１３が設けら
れ、排ガス出口１３からの排ガスは管路１４から
熱交換器１５および管路１６を経て、吸引送風機
１７によつて吸引され管路１８から煙突１９に導
かれる。管路１６の途中には、分岐ダクト２０が
設けられ、分岐ダクト２０によつて排ガスの一部
は、吸引送風機２１から管路２２を経て、燃焼室
１の火格子２よりも下方に供給される。管路２２
には管路２３から制御弁２４に介して、１次空気
が供給される。

燃焼室１には、熱媒体としての水が流過する通
路２５が形成されている。通路２５を通過して加
熱された水は、管路２６から循環ポンプ２７を介
して、被加温室２８に導かれる。その加熱された
水によつて、被加温室２８が昇温される。

被加温室２８からの水は、管路２９から管路３
０を経て、一部は燃焼室１の外側に設けられた通
路２５に戻され、さらに他の一部は熱交換器１５
と管路１４の外側に設けられた流路３２を経て加
熱され、通路２５に導かれる。

燃焼室１の上部に設けられたもう一つの出口３
４には、管路３５が接続され、煙突１９の途中に
接続される。管路３５の途中には、スタツク弁３
６が介在される。

熱媒体として用いられるべき水は、管路３７か
ら直接にタンク３８に、また管路３５に設けられ
た流路３９を経て、管路３５を流れる排ガスによ
つて加熱されて、タンク３８に戻される。タンク
３８からの水は管路４０を経て通路２５に補給さ
れる。

吸引送風機１７の上流であつて、管路１６と分
岐ダクト２０の接合位置よりも下流側には、制御
弁４１が介在されている。分岐ダクト２０には、
制御弁４２が介在されている。

第２図を参照すると、燃焼室１の斜視図が描か
れている。燃焼室１を外囲して環状のヘツダ４
４，４５，４６が、上下に間隔をあけて、この順
序で配置されている。

第３図はヘツダ４４付近における位置の水平断
面図である。燃焼室１は、外壁４７と内壁４８と
の間に通路２５が形成されて構成される。燃焼室
１には、周方向に間隔をおいて水平軸線を有する
ノズル４９が配置される。このノズル４９はヘツ
ダ４４に共通に接続されている。同様にして、ヘ
ツダ４５，４６にはノズル５０，５１が接続され
ている。２次空気は、制御弁５２，５３，５４を
介してヘツダ４４，４５，４６に供給され、さら
にノズル４９〜５１から燃焼室１内に、コークス
３の堆積量に対応して選択的に供給される。最下
部に配置されるノズル５１は火格子２の上方にあ
る。ノズル４９〜５１から２次空気をコークス３
の堆積層内に吹き込むことによつて、コークスを
完全燃焼させることができる。

第４図は、スタツク弁３６の断面図である。ス
タツク弁３６では燃焼室１の上部５５に上下に延
びる排気筒５６が固着されている。排気筒５６の
下部は、出口３４となつて燃焼室１内に開放して
いる。排気筒５６の上部には、シール座５７が固
着される。水平軸線を有するピン５８によつて、
蓋５９は、第４図示のようにシール座５７上に着
座して、出口３４を塞ぎ、またピン５８の軸線ま
わりに第４図の時計方向に角変位して開くことが
できる。蓋５９にはピン６０によつて連結部材６
１が枢支される。連結部材６１には長孔６２が形
成されている。その長孔６２には、駆動アーム６
３の一端に固着された突起６４が嵌合している。
駆動アーム６３の他端部は、水平軸を有する駆動
軸６５に連結されている。排気筒５６、蓋５９、
連結部材６１および駆動アーム６３は、カバー体
６６内に収納され、カバー体６６の上部は管路３
５に連結される。

燃焼室１内が高圧力となつたときには、蓋５９
が押し上げられて、燃焼室内のガスが管路３５に
排出され、安全が保たれる。後述のように、コー
クス３の燃焼を停止するときには、駆動軸６５、
したがつて駆動アーム６３が第４図の時計方向に
角変位され、蓋５９は仮想線５９ａで示されるよ
うに開弁状態となる。

第５図を参照して、燃焼制御状態を説明する。
時刻ｔ１以前における高負荷燃焼時には、第５図
１に示されているように吸引送風機１７は作動し
ており、また第５図２に示されているように吸引
送風機２１も作動している。燃焼室１で発生した
燃焼排ガスは、管路１４、熱交換器１５、管路１
６を順次経て第５図３に示されているように全開
となつている制御弁４１から吸引送風機１７によ
つて吸引される。その排ガスの一部は、管路１８
を経て煙突１９から排出される。一方、前記排ガ
スの残余は、第５図４に示されているように制御
弁４２から排気ダクト２０を経て吸引送風機２１
によつて吸引され、管路２２に導かれる。管路２
２の途中で接続されている管路２３の制御弁２４
が第５図５に示されるように全開であるので、１
次空気が管路２２内に導入され、前記排ガスの残
余と１次空気が混合されて燃焼室１の下方に供給
される。

燃焼室１のコークス３の堆積の上部がノズル４
９の高さの近傍にあるとき、第５図６に示される
ように制御弁５２が全開となり、第５図７に示さ
れるように制御弁５３が全開となり、第５図８に
示されるように制御弁５４が全開となるので、２
次空気がノズル４９〜５１よりコークス３の堆積
層内に分散して供給される。

燃焼室１の上部に設けられたスタツク弁３６
は、第５図９に示されているように閉となつてお
り、管路３５内には燃焼排ガスが流入しない。上
述のように燃焼室１内が高圧力となつたとき、ス
タツク弁３６はその圧力によつて開弁状態となつ
て、燃焼室１内を減圧する。このようにして高負
荷燃焼が安定して、かつ安全に保たれる。

第５図において時刻ｔ１以後、時刻ｔ４までの
低負荷燃焼時においても、吸引送風機１７，２１
は作動している。高負荷燃焼から低負荷燃焼にす
るには、燃焼用空気の燃焼室１への供給量を減ら
す必要がある。第５図３に示されているように制
御弁４１を時刻ｔ１において半開とするので、燃
焼用空気の供給量が減少される。その時刻ｔ１に
おいて、第５図４に示されているように制御弁４
２は閉となり、時刻ｔ３で半開となる。

第６図は、本件の発明者の実験結果を示す図で
ある。第６図１はコークス３の燃焼量と時刻の関
係を示し、第６図２は燃焼室１内の燃焼排ガス中
の可燃分濃度と時刻の関係を示す。本件の発明者
の実験によれば、上述のように制御弁４２を時刻
ｔ１において閉とすることによつて、第６図２の
実線で示されているように、前記可燃分濃度は最
初少し高くなるが時刻tp以後低くなり、前記時刻
ｔ３で安定した値となる。もし仮に、制御弁４２
を時刻ｔ１以後も全開状態または半開状態にして
おくと、仮想線で示されるように、前記可燃分濃
度が徐々に高くなつていく。可燃分が高濃度とな
つた状態では、急激な燃焼が発生し、そのため着
火音が生じる場合がある、高負荷燃焼から低負荷
燃焼の過渡期Ｗ１において、制御弁４２を閉と
し、可燃分が含まれる排ガスの再循環を停止する
ことによつて、安定した燃焼状態を維持すること
ができる。

この低負荷燃焼時、２次空気の供給は制限され
るが、高負荷燃焼から低負荷燃焼の過渡期Ｗ１に
おいて、時刻ｔ１から予め定められた時間後の時
刻ｔ２までの間、制御弁５２〜５４を全開し続け
ることによつて、前記可燃分濃度の低下を早める
ことができる。時刻ｔ２以後、制御弁５２〜５４
が半開されて、２次空気の供給が制限される。こ
の間の動作は、制御弁５２が第５図６、制御弁５
３が第５図７、制御弁５４が第５図８によつてそ
れぞれ示されている。

低負荷燃焼時においても、燃焼室１内が高圧力
にならない限り、スタツク弁３６は閉状態となつ
ている。

第５図において時刻ｔ４以後時刻ｔ７までの間
は、燃焼を停止した状態を示す。第５図２に示さ
れているように、時刻ｔ４において吸引送風機２
１が停止され、第５図４に示されているように制
御弁４２が閉じられることによつて、排ガスの燃
焼室１への再循環が停止される。吸引送風機１７
は、第５図１に示されるように予め定められた時
間Ｗ２経過後の時刻ｔ５まで作動されており、燃
焼室１内の排ガスが排出される。リサイクルガス
が完全に遮断された時刻ｔ５において、吸引送風
機１７は停止される。

第５図３に示されているように、制御弁４１は
時刻ｔ５まで半開の状態が保たれ、吸引送風機１
７が停止されると同時に全開となり、煙突１９の
自然ドラフト力によつて、時刻ｔ５以後、排ガス
が排出される。

制御弁２４は、第５図５に示されているように
時刻ｔ５まで全開状態が保たれ、時刻ｔ５以後、
前記自然ドラフト力に応じた開度に保たれ、再燃
焼可能な状態に保たれる。また、時刻ｔ５におい
て、コークス３の堆積層の上部が位置７０（第１
図の仮想線）にあるので、第５図６に示されるよ
うに制御弁５２が全開となり、第５図７に示され
るように制御弁５３が全開となり、第５図８に示
されるように制御弁５４が全開となる。この動作
によつて多量の２次空気がコークス層内に送り込
まれ、炉内に滞留している可燃分が燃焼して、燃
焼室１から速やかに排出される。

スタツク弁３６は、第５図９に示されるよう
に、燃焼停止期間の時刻ｔ６において、全開とな
り、煙突１９の自然ドラフト力によつて燃焼室１
内の排ガスの滞留が防がれる。

第５図において時刻ｔ７以後は、高負荷燃焼が
再開された状態が示されている。第５図９に示さ
れているように、時刻ｔ７においてスタツク弁３
６が閉となり、第５図１のように吸引送風機１７
が作動される。燃焼室１の排ガス中の可燃分濃度
が極めて低くなつた時刻ｔ８において、第５図２
に示されるように吸引送風機２１が作動される。
これと同様に第５図４に示されているように制御
弁４２が全開されるとともに、第５図５に示され
る制御弁２４も全開となる。これらの動作によつ
て、高負荷燃焼が再開される。

第５図示の時刻ｔ９は、燃焼しているコークス
３の堆積の上部が位置７１（第１図の仮想線）に
なつたとき、すなわち２次空気供給のためのノズ
ル４９の位置より下がつた時点を示す。ノズル４
９からの２次空気が排ガス出口１３にバイパス
し、燃焼効率が悪化するので、制御弁５２が閉と
なり、ノズル４９からの２次空気の供給が停止さ
れる。さらに燃焼が進行して前記堆積層の上部が
位置７２になつたときはさらに制御弁５３が閉と
なり、ノズル５０からの２次空気の供給が停止さ
れる。

以上のようにコークス３の燃焼が制御されるこ
とによつて、安定した、また効率のよい燃焼が可
能となり、クリンカも生成されない。

第１図および第２図を参照して、コークス３の
堆積層の上部の位置７０〜７２に応じて２次空気
を制御するために、タイマによつて設定した時間
毎に制御弁５２〜５４を前述のように制御しても
よいし、堆積層の位置７０〜７２を検出する手段
を設けて制御弁５２〜５４を制御してもよい。

上述の実施例ではコークスを固体燃料として述
べたが、本発明はコークス以外の固体燃料の燃焼
にも適用される。

上述の実施例では、２次空気が供給する構造と
して、第２図および第３図に示されているように
３段のヘツダ４４〜４６を設けた場合について述
べたが、適宜複数のヘツダを設けてもよい。また
必ずしもヘツダを用いなくてもよく、たとえば燃
焼室１の側壁をエアジヤケツト構造としてもよ
い。

本発明の他の実施例として、被加熱媒体は空気
としてもよく、温風機などの他の燃焼装置に、本
発明が適用されてもよい。

本発明のさらに他の実施例として、燃焼室１の
上部５５の出口３４の上部に設けられていたスタ
ツク弁３６を、第７図示のように管路１４の上流
側の途中に管路７５を配して、その上部に接合し
てもよい。またスタツク弁３６は、第４図に示さ
れた構造に限らず、同様の働きをする他の構造を
有してもよい。

本発明の他の実施例として、排ガスの経路系を
第８図示のようにして、吸引送風機１７のみで排
ガスを循環してもよいし、第９図示のように制御
弁４１，４２を吸引送風機１７，２１の下流側に
それぞれ配置してもよい。

効 果 以上のように本発明によれば、固体燃料の堆積
層の下方から上方に向けて１次空気を供給すると
ともに、２次空気を堆積層の上下に亘つて分散し
て供給し、かつ固体燃料の堆積量の変化に伴い、
２次空気の分散方法を変化させてクリンカの生成
を防止することによつて、また燃焼を停止する際
または燃焼量を下げる際など燃焼室内に発生する
可能性のある未燃ガスを燃焼室に設けた制御弁を
開放して放出することによつて安定した燃焼を達
成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図は
本発明の一実施例の燃焼室１の斜視図、第３図は
そのヘツダ４４付近における位置の水平断面図、
第４図はスタツク弁３６の断面図、第５図は燃焼
制御状態を示す図、第６図は排ガス中のCO濃度
に関する図、第７図は本発明のさらに他の実施例
を説明するための図、第８図および第９図は本発
明の他の実施例を説明するための図である。 １……燃焼室、３……コークス、３６……スタ
ツク弁、４２……制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固体燃料の堆積層の下方から燃焼用の１次空
   気と燃焼排気ガスの一部を再循環して供給するよ
   うにした固体燃料の燃焼方法において、燃焼室の
   周壁に複数個上下に設けられたノズルより供給さ
   れる２次空気の供給を、燃焼の進行にともなう固
   体燃料の堆積量に順応して制御することによつ
   て、固体燃料堆積層内部の異常温度上昇を抑制す
   るとともに、燃焼を停止する際あるいは燃焼量を
   下げる際に燃焼室内に発生する未燃ガスの発生量
   を、燃焼排気ガスの経路に設けた制御弁によつて
   燃焼排気ガスの再循環量を制御して比較的少量に
   抑制し、かつ燃焼装置の上部に設けたもう一つの
   制御弁を開放することによつて燃焼室内に発生し
   た未燃ガスを燃焼装置から放出することを特徴と
   する固体燃料の燃焼方法。