JPS60223906A - 燃焼装置 - Google Patents

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） この発明は、可燃性固体粒子含有撚料と酸素含有気体と
を供給するバーナを複数段に配置した燃焼装置に関する
。

（従来技術） たとえば、微粉炭焚きボイラでは、炉本体の外周部にバ
ーナを設け、このパーすに、微粉炭と高温空気を供給し
て混合させながら炉本体内に噴出して燃焼を図るように
しである。こうしたものでは、炉本体の外周部に、たと
えば、上下２段のバーナ全役けることによシ、燃焼能力
の向上を図るものがあり、この場合の２段バーナは、上
流側パーすと下流側バーナとで構成され、ここに、上流
側とは、燃焼ガスの流れ方向を基準として上流側を意味
し、たとえば、竪型ボイラでは、上流側バーナが下流側
バーナの下方に設置される。

こうした微粉炭焚きボイラでは、わが国の厳しい環境規
制を維持するために、ＮＯｘおよび灰中未燃分の排出量
全十分抑制することが要求される。

この場合、ＮＯｘ低減を図るには、相対的にみて上流側
パ〜すにより多くの空気量（単位時間当υ）を供給する
一方、下流側バーナにそれよシも少ない空気量を供給す
るのが有効であル、このことは、特願昭５５−１８６７
５４号明細書中に記載されている。

このように、ＮＯｘ低減には、上下バーナへの空気供給
量に差をもたせることが効果的であるが、ＮＯｘ低減に
は、今一つ問題があった。

つまり、上記ＮＯｘ低減にあたっては、空気供給量のみ
に着眼し、空気とともに供給される微粉炭については、
軽視されてきた。

従来、微粉炭の供給にあたっては、ミルで微粉砕したも
のをそのまま上流および下流の両バーすに供給する方式
をとってきた。

こうした微粉炭については、事前にミルによって十分な
微細粒になるまでそのすべてを粉砕しておけば、灰中未
燃分の排出がごく微量に抑制されるが、上流および下流
の両バーナに供給されるすべてについて微細化すること
は、粉砕コストが膨大化し、突用土、好ましくない。し
たがって、粉砕コストの見合う限度において粉砕がなさ
れるのが通常であり、こうして粉砕されたものには、所
定に微細化したものと、そうでない粗粒状のものとが混
在することとなる。

これらでなる微粉炭をそのままの形で、上流−下流の各
バーナに供給した場合、Ｎ（ＪＸおよび灰中未燃分の発
生はつぎのようになる。

まず、ＮＯｘの発生濃度は表１のようになる。

表ｌＮＯｘ発生濃度（相対比）比較表 表−１は、平均粒径が５０μの微粉炭（以下、細粒とい
う）と、平均粒径が６０μの微粉炭（以下、粗粒という
）とｔ−選定して、バーナに供給し、それぞｈを、空気
過剰と空気不足の各状態で個別的に燃焼し、その結果得
られたＮＯｘ発生濃度を、表−１のＳｔ″基準として比
較したものであり、ここに、空気比とは、（実際の空気
供給量）／（理論空気必要菫）を指し、また、空気過剰
状態と空気不足状態、ならびに、細粒と粗粒の各表現は
、絶対的な意味でなく、相対的な意味において用いられ
ている。

ここにおいて、一般的には、空気過剰状態での燃焼によ
る場合が、空気不足状態での燃焼による場合よりもＮ０
Ｘｖｉ−多く発生するのであシ、このことは、空気過剰
状態でかつ細粒を供給した場合（表−１■）にＮｏｘＱ
度が他と比べて最も高くなったことからも裏付けられる
。これは、粗粒の場合（ｏ）は、全粒子の総表面積が大
きくなシ空気が過剰に供給されることによシ、急激に燃
焼することによるものと考えられる。その反面、粗粒の
場合（■）は、細粒の場合（■）よシもＮＯｘの発生は
抑制される。

一方、これが空気不足状態となると事情が変ってくる。

つまり、空気不足状態で細粒を供給する（Ｏ）と、空気
は不足状態であるにもかかわらず、細粒にとっては、細
径であるから十分反応して燃料中の窒素針がほとんどす
べてＮ８に変換してしまうので、ＮＯｘの発生量は少な
く抑えられる。それに対し、空気不足状態で粗粒を供給
した場合（■）には、十分燃え切らず、粗粒中のＮ分が
燃え残って下流側へ流れ、下流側バーナよシ下流におい
て供給される二段燃焼用空％によって上記燃え残りのＮ
分が過剰空気中で急激に燃焼する結果、ＮＯｘが多く発
生すると考えられる。

以上のように、ＮＯｘ発生要因には、空気の供給状態の
ほかに、今一つ、微粉炭の平均粒径が関係しているので
あり、そうした事実に対し、従来方式では、上記したよ
うに、細粒と粗粒とを混在させた形で、ト下各バーナに
供給し、上流側バーナに過剰空気を、また、下流側バー
ナに不足空気を供給して燃焼を行なっていたため、上流
側では、過剰空気と粗粒（■）により、また、下流側で
は、不足空気と粗粒（＠）により、ＮＯｘ発生濃度が高
められる結果となり、このことから、ただ単に空気供給
量のみを上下流において変えるだけでは、１４０ｘ低誠
に今一つ効果的に達成できないと考えられる。

一方、灰中未燃分の発生は、燃えにくぃ粗粒が供給され
ることによるもので、とくに、粗粒が、空気不足状態の
下流側に供給された場合に、多く発生し、これは、供給
個所が、下流側であって、排出に至るまでの炉内滞留時
間が短いことから、灰中未燃分が十分に燃え切れずに排
出されるためである。

（発明の目的） この発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、ＮＯｘ
と灰中未燃分の発生量をともに低減することを目的とす
る。

（発明の構成） 上記目的を達成するため、この発明は、ボイラなどの炉
本体に、上流側バーナと下流側バーナとを設けて、上流
側バーナを、燃焼ガスの流れ方向を基準として下流側バ
ーすよりも上流側に配置するとともに、上流側バーナに
供給される酸素含有気体の単位時間当りの供給量を、下
流側バーすに供給される酸素含有気体の供給量よりも多
く設定し、かつ、上流側バーナに供給される可燃性固体
粒子含有燃料の平均粒径を、下流側バーナに供給１・　
ゎ、。、。イ□。。工。、よ、。

大きく設定することにより、上流側（酸素過剰状態）で
は、粗粒のみに特定して供給し燃焼を行なう一方、下流
側（酸素不足状態）では、細粒のみに特定して供給し燃
焼を行ない、ＮＯｘおよび灰中未燃分の発生を同時に抑
制するようにしである。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第１図は、第１実施例を示すもので、１は、炉本体を示
し、この炉本体１は竪型で、その立壁外局部には、下部
に上流側バーナ２が、また、その上部に下流側バーナ３
が設けられている。４は、上流側燃料供給管、５は、下
流側燃料供給管であり、また、６は、上流側空気供給管
、７は、下流側空気供給管を示し、それぞれ対応する上
流側バーナ２と下流側バーナ３に接続されている。この
場合、８は、上流側燃料供給口、９は、下流側燃料供給
口を示すとともに、１０は、上流側空気供給口、１１は
、下流側空気供給口をそれぞれ示している。

ここにおいて、上流側および下流側空気供給管４．５は
、１基のミ／Ｌ／１２に接続され、そのミ／’１２の下
流側に分級器１３を配置することにょシ、上記でいう粗
粒のみを、上流側バーナ２に供給し、細粒のみを、下流
側バーナ３に供給する。

その場合の粗粒は、たとえば、上記した平均粒径６０μ
のものを、また、細粒は、平均粒径５ｏμのものとする
。一方、上流側空気供給口１ｏには、上記した空気比１
．２で、また、下流側空気供給口１１には、空気比０．
８でそれぞれ空気を供給する。

なお、図中、１４は、二次空気供給口で、下流側バーナ
３の上方に配置されている。

上記構成では、ミＡ／１２により粉砕された微粉戻は、
分級器１３に導かれ、この分級器１３によって、上流側
バーナ２に粗粒のみが、また、下流側バーナ３に細粒の
みが供給されるとともに、上流側バーナ２には、空気過
剰状態となる空気量が、また、下流側バーナ３には、空
気不足状態となるように空気量が供給されて、混合され
つつ炉本体１内で燃焼が行なわれる。

その結果、表−１におけるの（上流側）と◎（下ｍａｌ
）ｎ１ｍ−ヒ硬−ヨＩ／ｒ）シ１λ■＾−ｙ／ｆｚ９Ｑ
ｄ−＋１．畠・ｒｌ・・ａ、、＋＋＋−るとともに、未
燃分の発生についても、表−１の■の状態で燃焼を行な
わないことがら、抑制され、仮に、表−１の■で示され
た燃焼の結果、未燃分が発生したとしても、発生個所が
上流側であって、排出までには燃えつきるに十分な滞留
時間をとることができるので、排出量自体は十分抑制さ
れる。

また、上・下側バーナ２．３に供給される燃料は、その
ｒべてがミル１２によって所定以下の細粒物とされるの
でなく、上流側バーナ２に対しては、粗粒状態で差しつ
かえないので、粉砕に手数がかからず、コスト面で有利
である。

なお、上下段バーナに等量の空気が供給される在来の燃
焼法においても、粗粒・細粒に分級する本発明によって
灰中未燃分が減少する効果が得られる。

第２図は、第２の実施例を示し、下流側バーナ３として
、上流側で発生するＮｏｘｆ分解する脱硝バーナを設置
しである。この脱硝用下流側バーナ３には、脱硝用燃料
供給管１５と脱硝用燃料供給管１ｔニー−ζｔ２−１嘉
・１２ｊ−レ％Ｊ！Ｉ！ｌ！？ｍ−コー・ｌ−＋＋−１
，−からは、燃えやすい細粒状とした微粉度が、また、
脱硝用空気供給口１８には、空気比が１未満の空気不足
状態の空気が供給される。この実施例の場合も、第１夾
施例と同様に、ＮＯＸおよび未燃分の排出抑制効果が得
られる。この場合、上流側と下流側バーナ２，３間に、
二段燃焼用空気供給口１４を、また、下流側バーナ３の
上方に、アフタエア供給口１９をそれぞれ配置し、ＮＯ
ｘおよび未燃分の排出をより効果的に抑制するようにし
ている。

なお、上記燃料は、可燃性固体粒子を含有するものでお
れば、石炭のほかに、石油残滓からつくられるディレー
ドコークとか、フルードコークのようなものでもよく、
さらに、石炭と水、または、石炭と油の混合スフリーに
よる燃料であってもよい。また、上記供給気体は、広く
酸素を含有する気体でおればよく、たとえば、純粋酸素
であってもよい。

さらに、炉本体１については、上記竪型で燃焼ガスが下
降するもの、また性、横置型で、燃焼ガスが水平方向に
流動するものなど種々の態様がある。この場合、たとえ
ば、燃焼ガスが下降する型式では、上段のバーナが上流
側バーナとなる。

また、上記燃料供給手段としては、第１図のように、炉
本体１にミル１２を接続する場合と、接続せず燃焼装置
とは別個に設けて搬送する場合とがある。

さらに、ミ／ｌ’１２は、第１図のように、１基である
場合と、複数基である場合とがあり、複数基の場合には
、各パーす２，３の要求にそれぞれ適応した粉砕能力、
つまシ、細粒および粗粒缶専用の粉砕機とする。この異
種粉砕機を設ける場合には、粗粒用粉砕機からの一部の
粗粒ｔＭ粒粒粉粉砕機連通させることもできる。

また、上記分級器１３は、分級機能をもつ構造のもので
あればそれに置き換えることができ、そうした分級手段
も、上記ミル１２と同じく、燃焼装置に接続するものと
、接続しないものとがあシ、さらに、接続方式のいかん
を問わず、分級手段は、ミ１ｖ１２に内部循環式として
組みつけることができる。

また、上記分級ｕ１３を用いる場合は、気流方式、たと
えば、遠心力利用のサイクロン分級器とか、流体抵抗利
用の重力分級器などが、分級全多量に行なううえから実
用的であるが、フィルタとかストレーナなどのふるい方
式のものでもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、上流側（酸素
過剰状態）では、粗粒のみに特定して燃料を供給し、下
流側（酸素不足状態）では、細粒のみに特定して燃料を
供給して燃焼を図るので、ＮＯｘおよび灰中未燃分の発
生をともに効果的に抑制することができ、しかも、上流
側では、粗粒を、下流側では、細粒を供給するので、す
べてを細粒化する必要がなく、粉砕コストの面でも有利
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す燃焼装置の系統図
、第２図は第２実施例を示す系統図である。 １・・・炉本体、２・・・上流側パーす、３・・・下流
側パ〜す。 特許出願人　川崎重工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （リボイラなどの炉本体に、上流側パーすと下流側バー
   ナとを設けて、上流側バーナを、燃焼ガヌの流れ方向を
   基準として下流側バーナよりも上流側に配置するととも
   に、上流側パーすに供給される酸素含有気体の単位時間
   当シの供給量を、下流側バーナに供給される酸素含有気
   体の供給量よシも多く設定し、かつ、上流側バーナに供
   給される可燃性固体粒子含有撚料の平均粒径を、下流側
   バーナに供給される可燃性固体粒子含有撚料の平均粒径
   よりも大きく設定してなる燃焼装置。