JPH0429926B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、ぐう角燃焼式微粉炭焚き炉の運転方
法に関する。

従来からずつと長い間、微粉炭をぐう角燃焼方
法により炉内で浮遊状態で良好に燃焼させること
が行なわれてきている。このような燃焼方法によ
れば、微粉炭及び空気は、炉の四隅部から、炉中
央の仮想円に対して接線的に向けられて、炉内に
導入される。

このぐう角燃焼方法は、多くの利点を有してお
り、例えば微粉炭と空気との混合が良好であるこ
と、火炎状態が安定していること、燃焼ガスが炉
内に滞在している時間が長いことなどの利点があ
る。

しかして、最近は、空気汚染をできる限り最少
にすることが重要なこととなつてきている。この
ため、幾つかの改良が標準的なぐう角燃焼方法に
行なわれている。その一例として、次のような方
法がある。この方法によれば、微粉炭及び空気が
下方レベルの多数のバーナから炉中央の仮想円に
対して接線的に向けられてかつ一方向へ向けられ
て、炉内に導入される。また、上方レベルの多数
のバーナからも、微粉炭及び空気が、炉中央の仮
想円に対して接線的に向けられてかつ前述した下
方レベルのバーナの場合とは反対の方向へ向けら
れて、炉内に導入される。

このような方法によれば、したがつて、微粉炭
と空気との一層良好な混合が達成され、これによ
り過剰空気の量を普通のぐう角燃焼炉で使用され
るときの量よりも少なくすることができ、一般
に、20〜30％の過剰空気で微粉炭が燃焼される。
このように過剰空気量を減少することは、微粉炭
焚き炉における空気汚染の大部分であるNOxの
発生を最少にするのに役立つ。また、その結果、
炉の効率を増大する。

以上述べた従来の方法は、NOxを減少するけ
れども、しかし、次のような欠点を有する。すな
わち、炉内に形成されるふたつのガス流れの相対
立する方向への回転が互いに相殺されるので、ガ
スは全体的に炉の上方部分を通してほぼ直線状に
流れ、したがつて炉上方におけるガスの乱流及び
混合が減少するために、炉を去る未燃炭素の量が
増大する。

また、スラグ及び未燃炭素が炉壁に付着して堆
積することが生じる。したがつて、炉壁に付着し
たこれらの堆積物が、炉壁を構成する水冷管への
熱伝達効率を減少させ、またスートブロワを作動
される回転を増大させ、更に管の寿命を短くす
る。

発明の概要 本発明は、このような従来の問題点を解決する
ためになされたものである。

本発明によれば、前述した従来方法と同様に、
微粉炭と空気とを良好に混合して、微粉炭を浮遊
状態で燃焼させることができる炉の運転方法を提
供することができる。そして、この炉は、炉内に
旋回又は回転火球が形成されることにより、ぐう
角燃焼炉で得られる前述したすべての利点を有す
る。炉壁は空気の層で覆われて保護され、これに
より炉壁へのスラツギングが減少される。

このような方法は、微粉炭及び一次空気を第１
レベルから炉中央の仮想円に対して接線的に向け
て炉内に導入するとともに、この一次空気の量よ
りも少なくとも２倍以上の量の補助空気を前記第
１レベルの真上の第２レベルから炉中央の他の仮
想円に対して接線的に向けてかつ一次空気とは反
対の方向へ向けて炉内に導入し、このような第１
及び２レベルを一方の上に他方が位置するように
して複数設けることにより、達成される。

すなわち、このようにして補助空気を一次空気
よりも量を多くして炉内に導入する結果として、
炉内に最終的に形成される全体の火球はこの補助
空気の導入方向へ回転するようになる。そして、
これにより、炉内の全体火球の回転方向とは反対
の方向へ導入される微粉炭は、炉内に入つた後、
炉内の全体の燃焼ガス流れの方向に対して方向を
変える。したがつて、このような作用によつて、
微粉炭と空気とを良好に混合する最適な乱流が生
じる。

微粉炭と空気との混合が良好になると、したが
つて、高いレベルから過剰空気を炉に導入する量
を減少することができる。また、微粉炭と空気と
の良好な混合により、炭素の転化を促進し、これ
により炉の総熱発生率を増大させるとともに、炉
壁へのスラツギング及び汚損を減少させることが
できる。

補助空気は微粉炭が向けられる仮想円よりも径
の大きい仮想円に対して接線的に向けられ、これ
により炉壁に隣接して空気の層を形成する。ま
た、本質的に炉に供給される過剰空気のすべてを
成すオーバフアイア空気が、すべての一次及び補
助空気導入レベルから上方に相当離れたレベルか
ら、更に他の仮想円に対して接線的に向けられか
つ補助空気の導入方向と反対の方向へ向けられ
て、炉内に導入される。

好適な実施例の説明 以下図面を参照して本発明の好適な実施例につ
いて詳述する。

第１図において、ぐう角燃焼式微粉炭焚き炉１
０はその四隅部の夫々に高さを異にして取付けら
れている複数のバーナ１２を有する。空気は、フ
アン１６からダクト１８及び２０を通して各バー
ナへ供給される。空気が、また、粉砕機２２、ダ
クト２４を通して供給される。微粉炭は、ダクト
２６及び２８を通して空気流れに乗せられて各バ
ーナへ輸送される。これらのダクト２６，２８か
ら分岐されて夫々の独立するバーナへ導かれる複
数の微粉炭−空気ダクトは、それぞれ、別々の弁
及びコントローラ（図示せず）を備えている。ま
た、各バーナも、それぞれ独立して制御すること
ができる。

炉１０内を上向きに旋回しながら流れる燃焼ガ
スは、水平通路３２を通して炉を出て後部ガス通
路３４へ導かれる前に、４つの側壁から成る炉壁
を構成する多数の管３０を通して流れる流体に熱
を伝達する。炉１０の水平通路３２及び後部ガス
通路３４には、ともに、この分野でよく知られて
いるように、給水加熱及び蒸気過熱のための他の
熱交換表面（図示せず）が設けられている。

しかして、本発明によれば、微粉炭及び空気は
炉の中に特別な方法で導入されるものであり、以
下にこの方法について詳述する。

粉砕機２２で一般に紛状の粒度に粉砕された微
粉炭は、この粉砕機から空気流れに乗せられて各
バーナ１２へ運ばれる。この微粉炭を運ぶ空気
は、一般に、一次空気と言われている。また、第
２図に良く示されているように、一般に二次空気
と言われている他の空気が、燃料噴射ノズル３８
の真上及び真下からノズル３６によつて炉内に導
入される。これらのノズル３６は、微粉炭と一次
空気とを炉内に導入するノズル３８と一緒に傾動
自在である。この二次空気は、最初の着火及び安
定した燃焼状態を維持するために必要なものであ
る。一次及び二次空気の量は、石炭を完全にすな
わち化学量論的状態で燃焼させるのに必要な総空
気量の約20〜30％とされている。

再び第２図において、二次空気ノズル３６の上
又は下には補助又は三次空気ノズル４０が配置さ
れている。石炭を完全燃焼すなわち化学量論的状
態で燃焼させるのに必要な残りの量の空気がこれ
らのノズル４０を通して炉内に導入される。一般
的には、石炭を化学量論的状態で燃焼させるのに
必要な総空気量の約70〜80％の空気が、これらの
補助ノズル４０を通して炉内に導入される。

次に、第３及び４図は、微粉炭と一次空気、二
次空気及び補助空気がそれぞれどのような方向で
炉内に導入されるかを示している。

まず、第３図に示すように、微粉炭と一次空気
は、二次空気と一緒に、炉の中央部分の仮想円４
２に対して接線的に向けられて炉内に導入され
る。

また、第４図に示すように、補助空気は前述し
た仮想円４２で形成される火球の真空及び真下の
位置で、仮想円４４に対して接線的に向けられて
炉内に導入される。この補助空気は、しかし、微
粉炭及び一次空気の回転方向とは反対の方向へ回
転するようにして炉内に導入される。この結果、
通常のぐう角燃焼炉で得られているよりも一層良
好な混合及び燃焼効率が得られる。したがつて、
これにより、炉内の過剰空気を従来方法で要求さ
れているよりも少ない量で使用することができ
る。

炉内で最終的に形成されて炉内を上昇する火球
は、補助空気の回転方向と同じ方向へ回転する。
なぜなら、補助空気がその回転方向へ導入される
量は、その反対の方向へ導入される一次及び二次
空気の量より数倍多いからである。補助空気の速
度は一次及び二次空気の速度と同等である。

上述した特徴すなわち補助空気を微粉炭及び一
次空気の回転方向とは反対の方向へ回転するよう
に炉内の仮想円４４に対して接線的に向けて炉内
に導入することにより、またこれに加えてかかる
仮想円４４が仮想円４２よりも大きいことによ
り、炉壁に隣接して空気の層を維持し、これによ
り炉壁へのスラツギングを最少にすることができ
る。

再び第１図において、すべての過剰空気は炉１
０の上方部分において炉内に導入される。この過
剰空気又はオーバフアイア空気は、最も高い位置
のノズル１２から相当上方に離れたところに設け
られた他のノズル（図示せず）を通して、更に他
の仮想円（図示せず）に対して接線的に向けられ
て、かつ炉内を上昇する火球の回転方向とは反対
側の方向すなわち仮想円４４に対して接線的に向
けられて導入される方向とは反対側の方向でもつ
て、導入される。このオーバフアイア空気の量は
比較的少ないので（５〜20％）、炉を去る燃焼ガ
スの流れは補助空気の回転方向へ幾らか旋回又は
回転する。これにより、したがつて、炉を去るガ
スに多少の温度のアンバランスが生じる。

最後に、本発明の方法が実施される炉の仕様例
について述べておく。

微粉炭及び一次空気は、炉の垂直中心軸線から
半径方向ラインまでの角度を6°にして炉内に導入
される。補助空気は、炉の同じ垂直中心軸線に対
して５〜15°の角度で導入されるが、しかしその
方向は微粉炭及び一次空気の方向と反対の方向で
ある。

そして、前述したように、補助空気が一次空気
よりも量が多いので、炉内に最終的に形成される
全体の渦又は火球の回転方向は補助空気の導入方
向となる。

炉の四隅部分には夫々高さを異にして６本のバ
ーナ、したがつて総計24本のバーナが設けられ
る。そして、これらのバーナは、炉底部の開口か
ら上方に約15ｍ（50フイート）離れたところから
開始して約９ｍ（30フイート）の炉高さの範囲の
中に配列することができる。炉の頂壁は、最も高
いところに設けられたバーナよりも上方に約30ｍ
（100フイート）離れたところに位置する。また、
過剰又はオーバフアイア空気は、この最も高いバ
ーナの位置から上方に約18ｍ（60フイート）離れ
たところから炉内に導入される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するぐう角燃焼式微粉炭
焚き炉の一例を示す図、第２図はその炉の一隅部
に設けられた複数のノズルの配列関係を示す図、
第３図は第１図の３−３線断面図、第４図は同じ
く第１図の４−４線断面図である。 １０……炉、１２……バーナ、１６……フア
ン、１８，２０……ダクト、２２……粉砕機、２
４，２６，２８……ダクト、３０……炉壁管、３
２……水平ガス通路、３４……後部ガス通路、３
６……二次空気ノズル、３８……燃料ノズル、４
０……補助空気ノズル、４２，４４……仮想円。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 微粉炭及び一次空気を第１レベルから炉中央
   の仮想円に対して接線的に向けて炉内に導入する
   とともに、この一次空気の量よりも２倍以上の量
   の補助空気を前記第１レベルの真上の第２レベル
   から炉内に導入し、この補助空気は他の仮想円に
   対して接線的に向けるとともに前記微粉炭及び一
   次空気とは反対の方向へ向け、前記微粉炭及び一
   次空気が導入される前記第１レベルは複数設け
   て、各第１レベルを前記補助空気が導入される前
   記第２レベルにより分離し、これにより炉内を上
   向きに移動しかつ互いに逆の方向へ回転するふた
   つの火球を形成するが、補助空気を一次空気より
   も量を多くして導入することにより、最終的に形
   成される全体の火球がこの補助空気の導入方向へ
   回転するようにしたことを特徴とするぐう角燃焼
   式微粉炭焚き炉の運転方法。 ２ 炉の４つの壁のすべてを構成する管を通して
   流体が流れて、炉内で燃焼している微粉炭から熱
   を吸収することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ３ 補助空気は微粉炭及び一次空気が向けられる
   仮想円よりも径の大きい仮想円に対して接線的に
   向けられることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ４ オーバフアイア空気が、一次及び補助空気を
   導入するすべてのレベルから上方に相当離れたレ
   ベルから、更に他の仮想円に対して接線的に向け
   られてかつ補助空気の導入方向と反対の方法へ向
   けられて、炉内に導入されることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ オーバフアイア空気が、本質的に過剰空気の
   すべてを成し、かつ５〜20％の過剰空気となるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の方
   法。