JPH07217819A

JPH07217819A - 微粉炭燃焼方法およびその装置

Info

Publication number: JPH07217819A
Application number: JP6010321A
Authority: JP
Inventors: Akira Baba; 彰馬場; Shinichiro Nomura; 伸一郎野村; Shigeki Morita; 茂樹森田; Shunichi Tsumura; 俊一津村
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1994-02-01
Filing date: 1994-02-01
Publication date: 1995-08-18

Abstract

(57)【要約】【目的】バーナの燃焼負荷が低下しても、着火性よく安
定して低ＮＯｘ燃焼が行える微粉炭燃焼方法およびその
装置を提供する。【構成】２次燃焼用空気流路または３次燃焼用空気流路
に燃焼排ガスを再循環して低ＮＯｘ燃焼をおこなう微粉
炭燃焼方法において、上記バーナの燃焼負荷の低下時
に、バーナ近傍の酸素分圧を増加させることなく、上記
２次燃焼用空気または３次燃焼用空気、もしくはその両
方に上記燃焼排ガスを混入し、バーナスロート部分にお
ける平均流速を、少なくとも微粉炭流の着火に必要な流
速に保持する微粉炭燃焼方法および装置。【効果】火炎の安定化が大幅に改善され、ミルカットお
よびバーナカットなしでボイラ負荷（バーナ負荷）が１
５％〜１００％の範囲で低ＮＯｘ燃焼が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は微粉炭焚ボイラ火炉等に
おける微粉炭燃焼方法に係り、特に難燃性の微粉炭燃料
を用い、負荷変化の著しい微粉炭バーナにおいて、安定
して低ＮＯｘ燃焼が継続できる構造の微粉炭燃焼装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、油燃料の価格の不安定性から微粉
炭焚きボイラの需要が急速に増加している。微粉炭焚き
ボイラにおいて、使用される補助燃料は着火性の良い軽
油、重油等が主流であり、これら補助燃料として用いら
れる油燃料は、主燃料に油を使用した場合と比べてその
使用比率は低いものの、近年発電用ボイラにおいては石
炭焚きボイラも、他の油やガス焚きボイラと同様に中間
負荷運用が多発しているので点火起動の頻度も以前と比
較すると高くなり、補助燃料費の主燃料費に対する比率
も著しく増加の傾向にある。従来、ボイラ火炉等に用い
られている微粉炭燃焼システムでは、分級機が内蔵され
ている石炭の微粉砕機（以下ミルと言う）を使用して、
粉砕、分級された石炭を１次燃焼用空気と共に微粉炭バ
ーナに直接供給する方式が実用化されている。この微粉
炭燃焼システムにおいては、ミルに供給される原炭の乾
燥やミル内部における微粉炭の分級およびバーナへの微
粉炭の搬送用として加熱空気を導入している。したがっ
て、原炭の水分量、原炭の粉砕性や燃焼性に応じて、１
次空気ファン〔ＰＡＦ（Primary Air Fan）〕からの空
気量、およびミル入口の１次空気の温度が決定される。
ボイラの低負荷時においては、バーナ火炎温度が低くな
ることから微粉炭濃度〔Ｃ（石炭）／Ａ（空気）〕を高
くしないと安定した着火はできない。このため、上記の
性能ならびに機能を持つミルを使用すると、ＦＲ（燃料
比：固定炭素／揮発分の比）の高い石炭や、バーナ低負
荷域でのＣ／Ａの低い状態においては、着火が不安定と
なりボイラ火炉の安全運用上問題が生じる。上記の問題
に対処するために、ボイラの部分負荷時においては、ミ
ルやバーナを遮断して、見掛け上のボイラ負荷が低くな
っても、バーナ負荷を高いレベルで維持するように制御
している。図８は、従来のバーナ負荷（％）とボイラ負
荷（％）との関係を示すものである。図中に示す数字
は、使用しているミルの台数を表わしている。このミル
台数の設定は、５台のミルで１００％負荷が達成でき、
ボイラ最低負荷はミル２台で運用できるものと仮定し
た。５台のミル運転において、ミルカットなしでボイラ
負荷を低下させる場合には、図中の破線に沿ってバーナ
負荷が直線的に低下する。ミルカットによりボイラ負荷
を低下させる場合、バーナ負荷は図中の実線で示すよう
に鋸歯状に変化させる。このような操作によって、ボイ
ラの低負荷時においても、高いバーナ負荷を維持するこ
とができるため安定した燃焼が可能となる。図９は、従
来のバーナ入口部分における微粉炭濃度（Ｃ／Ａ）とボ
イラ負荷との関係について示す。ミルカットによるボイ
ラ負荷の低減では、ボイラ負荷が低下してもバーナ入口
部分における微粉炭濃度が０．４以上の高いレベルとな
ることから、微粉炭の着火に対して十分な濃度に維持で
きることが分かる。このように、ボイラ負荷の低減対策
としてミルカット運用を行うことは、従来から一般的に
行われているボイラの運用方法であった。近年、石炭焚
きボイラといえども、油やガス焚きボイラのように、ボ
イラの急速な負荷応答性が望まれている。しかし、従来
のミルカットによるボイラの負荷変化（負荷の増減）
は、ミルのウォーミングや残炭パージ等が必要であるこ
とから、ミルの起動、停止には準備時間が必要となり、
ボイラの負荷変化速度の要求に対し十分に追従させるこ
とができなかった。すなわち、ミル停止時においては、
ミル内部に堆積した微粉炭を排出する操作が必要であ
り、いわゆる残炭パージが必要であった。この操作を行
う場合には、火炉内に希薄な微粉炭が多量に噴出される
ことから、バーナ部での着火不良を引き起こし、ＮＯｘ
濃度や未燃分が急増する現象が見られた。上記の理由か
ら、中間負荷が要求される微粉炭焚きボイラ火炉におい
て、可能なかぎりミルカットをしないで運用し、例えば
バーナ保炎を強化して、全数に近いミル台数を停止させ
ないでボイラ負荷を引き下げる傾向が強くなってきてい
る。ここで、上記全数のミルを起動したままでボイラ
負荷を低下させる場合のバーナの微粉炭流量と空気流量
比の影響について考える。微粉炭流量に対する１次空気
流量の比率を目安として、λ_1ryというパラメータで表
わす。これは、微粉炭流量に対する化学量論的空気流量
を１として、これに対する実際の１次空気流量で示し
た。λ_1ryが、１を超える場合においては、バーナ近傍
で空気過剰となることから微粉炭燃焼においてＮＯｘ濃
度は急増する。図１０に、微粉炭流量に対する１次空
気流量の流量比率λ_1ryとボイラ負荷との関係について
示した。ミルカットをしてボイラ負荷を低減する場合
に、λ_1ryは０．４以下に維持できるが、ミル５台を、
全数起動したままでボイラ負荷を低減させる場合に、ボ
イラ負荷２０％以下ではλ_1ryが１を超えてしまう。し
たがって、この場合はＮＯｘの増加は避けられない。こ
の対策として、１次空気の流路に、ボイラ排ガスを導入
する方法について説明する。微粉炭の搬送用空気に排ガ
スを混入すれば、バーナの低負荷時における局所空気比
（λ_1ry）が１を超えないようにすることが可能とな
り、ＮＯｘの抑制には効果的であると考えられる。この
方法に関連する従来技術として、特開昭５８−６４４０
９号公報、特開昭５８−１８２００４号公報等が挙げら
れるが、これらの技術は、ミル内に燃焼用１次空気、燃
焼排ガスまたはそれらの混合ガスを導入して、微粉炭を
バーナ部に気流搬送し燃焼させる微粉炭燃焼ボイラであ
るが、主目的とするところは、ミルの内部に堆積した微
粉炭の自然発火を防止するものである。図６に、ボイラ
排ガスをＰＡＦ（１次空気ファン）の入口部分に導入す
る従来の方法の一例を示す。この方法は、ミル内部のＯ
₂分圧を低下することができることから、ミル内部にお
ける炭塵爆発等の危険性を未然に防止できる効果は期待
でき、さらに排ガスと１次空気との混合が十分に行われ
る点では好ましい。図７に、排ガスをミル出口部分の送
炭管に導入する従来の方法の一例を示す。この方法にお
いては、排ガス混合装置５５が必要となる。さて、上記
従来の排ガス混合によるＮＯｘ低減効果を比較するため
に、図１１に、λ_1ry（微粉炭流量に対する１次空気流
量の比率）とバーナ負荷（％）との関係を示した。１次
空気に排ガスを混合すると、バーナ負荷が１０％以下に
おいてもλ_1ryを１以下とすることが可能であることが
分かる。さらに、図１２に、ＮＯｘ濃度（６％Ｏ₂換
算）とバーナ負荷（％）との関係について示した。１次
空気に排ガスを混合すると、ＮＯｘ濃度を著しく低下さ
せることが可能となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したごとく、従来
技術において、バーナ低負荷時、すなわちボイラ低負荷
時において低ＮＯｘ燃焼をはかる場合に、１次空気に排
ガスを混合させる方法が最も効果的である。しかし、こ
の従来の低ＮＯｘ燃焼方法は排ガスの混入により微粉炭
の着火が不安定となり、これが原因で火炉出口部の燃焼
排ガス中に未燃分が増加するという問題があった。そし
て、排ガスの混入によりバーナ部分における局所空気比
（λ_1ry）を低く保つことができるにもかかわらず、燃
焼排ガス中のＮＯｘ濃度を十分に低下させることができ
ないという問題があった。図１３に、バーナの１次空気
流路に排ガスを導入した場合の火炉出口部の排ガス中に
おけるＮＯｘ濃度（６％Ｏ₂換算）とバーナ負荷（％）
との関係を示した。図１４には、図１３のＮＯｘ濃度と
比較できるように、横軸には図１３と同じバーナ負荷
（％）をとり、灰中未燃分との関係を示した。図におい
て、ＮＯｘ濃度はバーナ負荷が低下するにつれて若干増
加する傾向にあるが、排ガス混合の効果により局所空気
比（λ_1ry）を低く抑えられることから、比較的低レベ
ルに抑えられている。一方、図１４に示す灰中未燃分に
ついては、バーナ負荷が約１０〜１５％以下において急
増する傾向を示している。これはバーナの着火性が悪く
なったことを示している。この現象は、排ガスを１次空
気の内部に再循環させることで着火性が悪化したとも考
えられるが、着火性の不安定の直接的な原因は保炎器近
傍における燃焼用空気と微粉炭流の流動性にあると考え
られる。バーナ低負荷時における保炎器近傍の空気と微
粉炭の流れは、高負荷時と比較して着火性に不利な条件
となるものと考えられる。この保炎器近傍の空気と微粉
炭の流動性を調べるために、３次元の汎用流動解析コー
ドを用いて、バーナの高負荷時とバーナの低負荷時にお
ける流動状態を比較した。その結果の一例を、図１５お
よび図１６に示す。図１５は、バーナ高負荷時の流動状
態を示すもので、境界条件として２次空気５９の流速を
２０ｍ／ｓ、１次空気６０の流速を２０ｍ／ｓとした。
１次空気６０の流速は単純な自由噴流で、２次空気５９
は若干旋回がかかっている（スワール数：Ｓ＜０．
８）。図１５に示すごとく、保炎器６１の後方に、循環
流Ａと循環流Ｂが形成されていて、循環流ＡとＢの大き
さを比較すると、バーナ高負荷時においてＢ＞Ａであ
る。循環流Ａは主に、２次空気のみで形成される循環流
であり、循環流Ｂは、主に１次空気６０で形成される循
環流であるため、循環流Ｂの領域が大きいことは、着火
に必要な微粉炭粒子群を効率良く保炎器内部に導入でき
ることを表わしている。一方、図１６は、バーナ低負荷
時の状態を示すものであり、境界条件として２次空気５
９の流速を２０ｍ／ｓ、１次空気６０の流速を１０ｍ／
ｓとした。上記図１５に示す場合と同様に、１次空気６
０の流速は、単純な自由噴流で、２次空気５９は若干旋
回が掛かっている（スワール数：Ｓ＜０．８）。２次空
気５９の流速と１次空気６０の流速が等流速である場合
は、循環流Ａの領域は狭くなり、循環流Ｂの領域は広く
なるのに対し、２次空気５９の流速を２０ｍ／ｓから１
０ｍ／ｓまで低下した場合には、循環流Ａの領域は大き
くなり、これと反対に循環流Ｂの領域は狭くなる傾向に
あることが分かった。このように循環流Ｂの領域が狭く
なると、１次空気６０に同伴される微粉炭粒子が保炎器
６１の内部に滞留しにくくなり、微粉炭粒子の濃度が低
下するので微粉炭粒子の着火性は損われることになる。
なお、１次空気流速は変らずに、２次空気流速のみが低
下するのは、バーナ負荷が低い場合を示す。この結果か
ら、１次空気流速を変えずに、バーナ負荷を低くする場
合には、２次空気流速（流量）が低くなり、微粉炭粒子
が保炎器内部に循環しにくくなることから着火性が悪く
なり、バーナ火炎が不安定となるものと考えられる。以
上、バーナ燃焼用空気のうち２次空気の影響について述
べたが、次に３次空気の旋回効果について、図１７と図
１８を引用して説明する。図１７は、高負荷時における
バーナ出口部分のうち、主に１次空気と３次空気により
形成されるフローパターンを示すものである。図１７に
示すように、バーナ出口部分には２つの大きな循環流で
ある内部循環流６６と外部循環流６９が形成されてい
る。１次空気と微粉炭６２によって同伴される微粉炭粒
子は、内部循環流６６の領域で形成される高温燃焼帯か
らの伝熱（輻射、対流）によって着火される。したがっ
て、バーナ中心部では、微粉炭未着火域６７が残るもの
の広範囲にわたって火炎（燃焼領域）６５が形成され
る。バーナ低負荷時においては、２次空気６３と同じく
３次空気６４も流量が低下することから、図１８に示す
ように、内部循環流６６の領域および外部循環流６９の
領域は形成されない。したがって、図１７に示す場合と
比較すると著しく着火性が悪くなり、微粉炭粒子の未着
火領域６７は広がる。このような燃焼条件下では、微粉
炭粒子の速度が十分低下した箇所で火炎面７０が形成さ
れ、燃焼領域６５が形成される。このため、高温の燃焼
領域６５が、バーナから離れて存在することになり、微
粉炭粒子は、高温で、かつ周囲のＯ₂濃度が不足した状
態におかれ、いわゆる高温還元領域における滞留時間が
低下することから十分なＮＯｘ低減の効果が得られない
という問題が生じる。本発明の目的は、上記従来技術に
おける問題点を解消するものであって、バーナの燃焼負
荷が低下しても、着火性よく安定して低ＮＯｘ燃焼が行
える微粉炭燃焼方法およびその装置を提供することにあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、微粉炭バーナの１次空気流路に燃焼排ガス
を再循環し混入し低ＮＯｘで微粉炭燃焼を行う微粉炭バ
ーナにおいて、バーナの燃焼負荷が低下する場合に、２
次空気流路または３次空気流路、もしくはその両方に、
燃焼排ガスを加え、微粉炭バーナのスロート部における
平均流速を、微粉炭バーナの着火性を損なわない範囲に
制御することにより、安定した低ＮＯｘ燃焼が行えるよ
うにするものである。本発明の微粉炭燃焼方法は、微粉
炭を主燃料とし、１次燃焼用空気、もしくは１次燃焼用
空気に燃焼排ガスを再循環して所定の割合で混合した気
流によって微粉炭をバーナに搬送する流路と、２次燃焼
用空気流路または３次燃焼用空気流路に燃焼排ガスを再
循環し所定の割合で混合制御する流路を有する微粉炭燃
焼装置を用いて低ＮＯｘ燃焼をおこなう微粉炭燃焼方法
において、上記バーナの燃焼負荷の低下時に、バーナ近
傍の酸素分圧を増加させることなく、上記２次燃焼用空
気または３次燃焼用空気、もしくはその両方に上記燃焼
排ガスを混入し、バーナスロート部分における平均流速
を、少なくとも微粉炭流の着火に必要な流速に制御する
ものである。本発明の微粉炭燃焼方法において、微粉炭
バーナの微粉炭流量に対する化学量論的空気量の比率を
１以下に制御することが望ましい。そして、微粉炭バー
ナの燃焼負荷（ボイラ負荷）は１５％ないし１００％の
範囲において可変とすることができる。さらに、バーナ
の燃焼負荷が５０％以下の条件下で、バーナスロート部
分における２次燃焼用空気または３次燃焼用空気、もし
くはその両方による平均流速が、バーナの燃焼負荷が５
０％時における上記平均流速となるように燃焼排ガスを
混入し制御することによって、好ましいバーナの燃焼条
件を設定することができる。さらに、本発明は微粉炭燃
焼装置に関するものであって、石炭粉砕ミルと、該石炭
粉砕ミルで生成した微粉炭を主燃料とし、１次燃焼用空
気、もしくは１次燃焼用空気に燃焼排ガスを再循環し所
定の割合で混合制御した気流によって微粉炭をバーナに
搬送する流路と、２次燃焼用空気流路または３次燃焼用
空気流路に燃焼排ガスを再循環し所定の割合で独立して
混合制御する流路を少なくとも備えた低ＮＯｘ微粉炭燃
焼装置において、上記バーナの燃焼負荷の低下時に、バ
ーナスロート部分における平均流速が少なくとも微粉炭
流の着火に必要な流速となるように、上記２次燃焼用空
気流路または３次燃焼用空気流路、もしくは２次燃焼用
空気流路および３次燃焼用空気流路に混入する燃焼排ガ
スの流量をそれぞれ独立して制御する手段を少なくとも
設けた微粉炭燃焼装置である。

【０００５】そして、本発明の微粉炭燃焼装置は、少な
くとも石炭粉砕ミルに燃焼排ガスを供給制御する流路
と、２次燃焼用空気流路または３次燃焼用空気流路、も
しくは２次燃焼用空気流路および３次燃焼用空気流路に
燃焼排ガスをそれぞれ独立して混入制御する構造の排ガ
ス共通ダクトと、微粉炭バーナの入口部に燃焼用空気流
路と燃焼排ガス流路とを切り換え可能な構造の流路切換
えダンパを備えた微粉炭燃焼装置である。

【０００６】

【作用】バーナの低負荷時においても、バーナ近傍のＯ
₂分圧を増加させることなく、バーナの着火性を向上さ
せるためには、２次または３次空気流速を下げない工夫
が必要であり、そのためには、２次または３次空気、も
しくはその両方に排ガスを加えて、バーナスロート部に
おける平均流速を、高負荷時に匹敵する流速（運動量）
に確保することにより、バーナの保炎器内における微粉
炭濃度を向上させることができ、安定した低ＮＯｘ燃焼
を継続することが可能となる。

【０００７】

【実施例】以下に本発明の実施例を挙げ、図面を用いて
さらに詳細に説明する。ここで、比較のために、まず、
図５に示す代表的な従来の微粉炭燃焼用ボイラの燃焼系
統について説明する。図において、石炭は、石炭バンカ
３０に貯蔵され、ボイラ火炉２９の負荷に応じて、石炭
フィーダ３１から、ミル３２に送られる。ミル３２で粉
砕された石炭は、微粉炭として、ＰＡＦ〔１次空気ファ
ン（Primary Air Fan）〕３３で加圧された１次空気に
よって微粉炭バーナ３６まで搬送される。微粉炭燃焼用
ボイラにおいては、排ガスは主に火炉の出口部分から抜
き出され、ＧＲＦ〔排ガス再循環ファン（Gas Recircul
ation Fan）〕３９によって加圧された後、ボイラ火炉
２９の底部から炉内に噴出される。図１に、本発明の微
粉炭バーナの断面構造の一例を示す。図に示すように、
本発明の微粉炭燃焼バーナは、各々のバーナに個別に燃
焼用空気が供給される個別の風箱１が設けられている。
微粉炭と１次空気６は、送炭管を通過して微粉炭バーナ
に供給される。その後で、バーナ内部のベンチュリミキ
サ１２で、微粉炭粒子を加速すると共に、分散させ送炭
管内部での微粉炭の偏流を軽減する。図２（ａ）、
（ｂ）は、本発明の微粉炭バーナ回りにおける燃焼用空
気と排ガスの導入方法について示す模式図で、代表例と
して２台の微粉炭バーナに対するダクト配置を示すもの
で、個別の風箱を含むバーナ１３には、燃焼用空気と排
ガスが、それぞれ供給され、空気、排ガス合流部１６か
ら、個別の風箱を含むバーナ１３に供給される。なお、
図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。図３
は、本発明の微粉炭燃焼装置の構成を示す系統図であっ
て、上記図５に示した、従来の微粉炭燃焼装置と異なる
点は次のとおりである。（１）１次燃焼用空気の流路のうち、ミル２３の入口部
分に排ガスを混入する系統が設けられている。（２）燃焼用空気に排ガスが混合できるように、排ガス
の再循環流路に排ガス共通ダクト２５を設けている。（３）図２（ａ）、（ｂ）に示すように、燃焼用空気と
排ガスとを切り替えることができるように、バーナ入り
口部分において、流路切り替えダンパ１７を設けてい
る。図１に示すように、バーナの先端部分には保炎器２を設
けて、この保炎器２の内側で微粉炭粒子を循環させ、着
火保炎の強化をはかっている。一方、燃焼用空気７は個
別の風箱１に送られて、燃焼用の２次空気５と３次空気
４の２つの流路に分割供給される。各々の流量は、風箱
１の内部に設けられた２次エアレジスタ１１と３次エア
レジスタ１０によって調整される。バーナ負荷が低い場
合には、燃焼用空気７の流量を絞って、排ガスをこの流
路に導入する。この際、図２に示す流路切り替えダンパ
１７で、燃焼用空気と排ガスの流路を切り替える。本発
明の微粉炭燃焼バーナにおいて、バーナの低負荷時にお
ける低ＮＯｘ燃焼効果を明らかにするために、投入熱量
が３０００００ｋｃａｌ／ｈの投入熱量を持つ小型シン
グル微粉炭バーナ炉において燃焼実験を行った。その結
果、すなわちバーナ負荷（％）とＮＯｘ濃度（６％Ｏ₂
換算）の関係を図１９に示す。なお、ここでは火炉出口
部のＮＯｘ濃度とバーナ負荷との関係について、従来の
１次空気に排ガスを混入するタイプのバーナと本発明の
バーナとを比較して示した。図１９から、従来の微粉炭
燃焼方式では、バーナ負荷が５０％以下となると急速に
ＮＯｘ濃度が増加する傾向が見られたが、本発明の微粉
炭バーナにおいては、その最大値を約６０％にまで低減
できる可能性のあることが分かった。図２０は、ボイラ
火炉の出口部分における捕集灰の未燃分と、バーナ負荷
との関係を示すもので、図から明らかなように、バーナ
負荷２０％から１００％までは、従来の微粉炭燃焼方法
と本発明の燃焼方法とでは、ほとんど差がないのに対し
て、バーナ負荷が２０％以下、あるいは１０％以下にお
いても、本発明の微粉炭バーナによれば灰中未燃分の量
を著しく低減できることを示している。以上の結果か
ら、本発明の微粉炭バーナによれば、火炉出口部におけ
る排ガス中のＮＯｘ濃度および灰中未燃分を低減するこ
とができるので、広域で負荷を変化させる微粉炭バーナ
において強力な新燃焼技術となり得ることが判明した。
なお、燃焼性の悪い石炭を用いる場合には、着火安定性
の問題から１次空気には排ガスを混入せず、２次及び３
次空気のみに排ガスを混入させることにより、低ＮＯｘ
燃焼および灰中未燃分の低減をはかることができる。図
４は、排ガスをバーナへ再循環させる場合の本発明の他
の例を示すもので、微粉炭バーナ部分では空気旋回装置
や流量調整装置等の流動抵抗となる機器あるいは装置を
数多く配設する関係上、圧力損失が増加するので、これ
らの抵抗があってもバーナ側へ排ガスを導入することが
できるように、排ガスの静圧を増加させるための排ガス
ブーストアップファン２８を、ＧＲＦ１９の出口部
に設けた場合の一例を示すものである。

【０００８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の微粉
炭燃焼方法によれば、従来の微粉炭バーナではできなか
った次の事項を実現することができる効果がある。（１）ボイラ負荷（バーナ負荷）が１５％〜１００％の
範囲での石炭専焼による低ＮＯｘ燃焼。（２）ミルカットおよびバーナカットなしで、上記
（１）項を実現することができる。（３）ボイラの低負荷時における低ＮＯｘ燃焼により、
排ガス脱硝装置におけるアンモニアの消費量を削減する
ことが可能である。（４）さらに、火炎の安定化が大幅に改良されることか
ら、燃料比が４を越える高燃料比炭の専焼も可能とな
り、瀝青炭等の燃焼においても、またミル出口のＣ／Ａ
が低下する部分負荷運用においても、安定した低ＮＯｘ
微粉炭燃焼が可能となり、油や、ガス等の補助燃料の使
用頻度を低下することができることから、諸経費の大幅
な削減をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で示した微粉炭バーナの断面構
造を示す模式図。

【図２】本発明の実施例で示した微粉炭バーナの燃焼用
空気と排ガスとの混合部分のダクト接続構造を示す模式
図。

【図３】本発明の実施例で示した微粉炭バーナを用いた
ボイラ火炉の構成を示す系統図。

【図４】本発明の実施例で示した微粉炭バーナを用いた
ボイラ火炉の他の構成を示す系統図。

【図５】従来の微粉炭バーナを用いたボイラ火炉の構成
を示す系統図。

【図６】従来の微粉炭バーナを用いたボイラ火炉の他の
構成を示す系統図。

【図７】従来の微粉炭バーナを用いたボイラ火炉の他の
構成を示す系統図。

【図８】従来のボイラ負荷とバーナ負荷との関係を示す
グラフ。

【図９】従来の微粉炭バーナ入口部における微粉炭濃度
（Ｃ／Ａ）とボイラ負荷との関係を示すグラフ。

【図１０】従来の微粉炭バーナにおける微粉炭流量に対
する１次空気流量の比率λ_1ryとボイラ負荷との関係を
示すグラフ。

【図１１】従来の微粉炭バーナに排ガスを混合した場合
のλ_1ryとボイラ負荷との関係を示すグラフ。

【図１２】従来の微粉炭バーナに排ガスを混合した場合
のＮＯｘ濃度とバーナ負荷との関係示すグラフ。

【図１３】従来の微粉炭バーナ負荷とＮＯｘ濃度との関
係を示すグラフ。

【図１４】従来の微粉炭バーナ負荷と灰中未燃分との関
係を示すグラフ。

【図１５】従来の微粉炭バーナにおいて２次空気と１次
空気を等流速で供給した場合の保炎器近傍における流速
分布を示す図。

【図１６】従来の微粉炭バーナにおいて２次空気を低流
速で供給した場合の保炎器近傍における流速分布を示す
図。

【図１７】従来の微粉炭バーナの高負荷時における代表
的なフローパタンを示す図。

【図１８】従来の微粉炭バーナの低負荷時における代表
的なフローパタンを示す図。

【図１９】本発明の微粉炭バーナと従来の微粉炭バーナ
におけるバーナ負荷とＮＯｘ濃度との関係を示すグラ
フ。

【図２０】本発明の微粉炭バーナと従来の微粉炭バーナ
におけるバーナ負荷と灰中未燃分との関係を示すグラ
フ。

【符号の説明】

１…風箱（個別の風箱）２…保炎器３…油起動バーナ４…３次空気５…２次空気６…微粉炭と１次空気７…燃焼用空気８…火炉９…水壁１０…３次エアレジスタ１１…２次エアレジスタ１２…ベンチュリミキサ１３…個別の風箱を含むバーナ１４…共通空気ダクト１５…共通排ガスダクト１６…空気、排ガス合流部１７…流路切り替えダンパ１８…ＦＤＦ〔加圧ファン〕１９…ＧＲＦ〔排ガス再循環ファン〕２０…ＰＡＦ〔１次空気ファン〕２１…空気予熱器２２…１次空気予熱器２３…ミル２４…石炭バンカ２５…排ガス共通ダクト２６…空気共通ダクト２７…火炉２８…排ガスブーストアップファン２９…ボイラ火炉３０…石炭バンカ３１…石炭フィーダ３２…ミル３３…ＰＡＦ〔１次空気ファン〕３４…熱交換器３５…風箱３６…微粉炭バーナ３７…ＦＤＦ〔加圧ファン〕３８…熱交換器（エアヒータ）３９…ＧＲＦ〔排ガス再循環ファン〕４０…排ガス投入ダクト４１…排ガス流れ方向４２…ボイラ火炉４３…石炭バンカ４４…石炭フィーダ４５…ミル４６…ＰＡＦ〔１次空気ファン〕４７…熱交換器４８…風箱４９…微粉炭バーナ５０…ＦＤＦ〔加圧ファン〕５１…熱交換器（エアヒータ）５２…ＧＲＦ〔排ガス再循環ファン〕５３…排ガス投入ダクト５４…排ガス流れ方向５５…排ガス混合装置５６…排ガス混合ダンパ５７…排ガス混入バーナでλ_1ry＞１．０となるバーナ
負荷５８…従来バーナでλ_1ry＞１．０となるバーナ負荷５９…２次空気６０…１次空気６１…保炎器６２…１次空気と微粉炭６３…２次空気６４…３次空気６５…火炎（燃焼領域）６６…内部循環流６７…微粉炭未着火域６８…保炎器６９…外部循環流７０…火炎面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者津村俊一広島県呉市宝町６番９号バブコック日立株式会社呉工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微粉炭を主燃料とし、１次燃焼用空気、も
しくは１次燃焼用空気に燃焼排ガスを再循環して所定の
割合で混合した気流によって微粉炭をバーナに搬送する
流路と、２次燃焼用空気流路または３次燃焼用空気流路
に燃焼排ガスを再循環して所定の割合で混合制御する流
路を有する微粉炭燃焼装置を用いて低ＮＯｘ燃焼を行う
微粉炭燃焼方法において、上記バーナの燃焼負荷の低下
時に、バーナ近傍の酸素分圧を増加させることなく、上
記２次燃焼用空気または３次燃焼用空気、もしくはその
両方に上記燃焼排ガスを混入し、バーナスロート部分に
おける平均流速を、少なくとも微粉炭流の着火に必要な
流速に保持することを特徴とする微粉炭燃焼方法。
【請求項２】請求項１において、微粉炭バーナの微粉炭
流量に対する化学量論的空気流量の比率を１以下に制御
することを特徴とする微粉炭燃焼方法。
【請求項３】請求項１または請求項２において、微粉炭
バーナの燃焼負荷の範囲が１５〜１００％であることを
特徴とする微粉炭燃焼方法。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれか１項に
おいて、微粉炭バーナの燃焼負荷が５０％以下の条件下
において、バーナスロート部分における２次燃焼用空気
または３次燃焼用空気、もしくはその両方による平均流
速が、バーナの燃焼負荷が５０％時における上記平均流
速に保持できるように燃焼排ガスを混入することを特徴
とする微粉炭燃焼方法。
【請求項５】石炭粉砕ミルと、該石炭粉砕ミルで生成し
た微粉炭を主燃料とし、１次燃焼用空気、もしくは１次
燃焼用空気に燃焼排ガスを再循環し所定の割合で混合制
御した気流によって微粉炭をバーナに搬送する流路と、
２次燃焼用空気流路または３次燃焼用空気流路に燃焼排
ガスを再循環し所定の割合で独立して混合制御する流路
を少なくとも備えた低ＮＯｘ微粉炭燃焼装置において、
上記バーナの燃焼負荷の低下時に、バーナスロート部分
における平均流速が少なくとも微粉炭流の着火に必要な
流速となるように、上記２次燃焼用空気流路または３次
燃焼用空気流路、もしくは２次燃焼用空気流路および３
次燃焼用空気流路に混入する燃焼排ガスの流量をそれぞ
れ独立して制御する手段を設けたことを特徴とする微粉
炭燃焼装置。
【請求項６】請求項５において、石炭粉砕ミルに燃焼排
ガスを供給制御する流路と、２次燃焼用空気流路または
３次燃焼用空気流路、もしくは２次燃焼用空気流路およ
び３次燃焼用空気流路に燃焼排ガスをそれぞれ独立して
混入制御する構造の排ガス共通ダクトと、微粉炭バーナ
の入口部に燃焼用空気流路と燃焼排ガス流路とを切り換
え可能な構造の流路切換えダンパを少なくとも設けたこ
とを特徴とする微粉炭燃焼装置。