JPS60256706A - 固体燃料の燃焼方法 - 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】 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
スは燃焼反応によって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
ない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
発生する。

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
にした固体燃料の燃焼方法を提供することである。

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によって落下され、この落下した灰はコンベ
ア７によ開閉する扉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ップホッパ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によって送風され
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がっ　設けられ、分岐ダクト２０を介
する排ガスの一部は、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を介して、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って、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３０を経て
、燃焼室１の外側に設けられた通路２５に戻され、さら
にまた熱交換器１５によって加熱された水の一部は管路
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３４には、
管路３５が接続され、煙突１９の途中番ζ接続される管
路３５の途中には、スタック弁３６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
後にタンク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　゛・１１（ って加熱されて、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の上流であって、管路１６と排気ダクト
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。排気ダクト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ｌの斜視図が描かれている
。燃焼室１を外囲して環状のヘッダ４４゜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図はヘッダ４２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
を君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はヘッダ４４に共通に接続されている。同
様にして、ペッグ４５，４６＃こはノズル５０．５１が
接続されている。ヘッダ４５〜４６には制御弁５２，５
３゜５４によって、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って、コークスを完全燃焼させる
ことができる。

第４図は、スタック弁３６の断面図である。スタック弁
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
って燃焼室ｌ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５
８によって、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によって連結部材６１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６３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、カバ一体６６内に収納され、
カバ一体６６の上部は管路３５に連結される。

燃焼室１内が高圧力となったときには、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、したがって駆動アーム６３が
第４図の時計方向に角変位され、蓋５９は仮想線５゛９
ａ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１６を順次経て第５図（３
）に示されているように全開となっている制御弁４１か
ら吸引送風機１７によって吸引される。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
によって吸収され、管路２２に導かれる。管路２２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２
２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４９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ック弁３６は、第５図
（９）に示されているように閉となっており、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
内が高圧力となったとき、スタン５、ｊ り弁３６はその圧力によって開弁状態となって、　（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ｔｌ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Ｖ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４２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
によって、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
徐々に高くなっていく。可燃分が高濃度となった状態で
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って、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ｔ
１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って、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５３が第５図（７）、制御弁５４が第５図（８）によ
っ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、スタック弁３６は閉状態となつている。

第５図において時刻ｔ４４以後刻ｔ７までの間は、燃焼
を停止した状態を示すっ第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２１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
ることによって、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１７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
よって、時ＮＪ　ｔ　５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１６）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
。この動作によって多量の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。

スタック弁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って燃焼室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（８）に示されているよ
うに、時刻ｔ７においてスタック弁３６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ｌの排ガス中の可燃分濃度、４．１ が極めて低くなった時刻ｔ８において、第５図（２）１
・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′ｓ５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。これらの動作によって、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）になったとき、す
なわち２次空気供給のためのノズル４５の位置より下が
った時点を示ｔ。ノズル４５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
ったときはさらに制御弁５３が閉となり、ノイル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っ
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、タイマによっ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次空気を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段のヘッダ４
４〜４６を設けた場合について述べたが、適宜複数のヘ
ッダを設けてもよい。また必ずしもヘッダを用いなくて
もよく、たとえば燃焼室１の側壁をエアジャケット構造
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ック弁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。またスタック弁３
６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って分散して供給し、かつ燃料の
堆積量の減少に伴ない、２次空気の分散方法を変化させ
ることによって、燃焼効率を高めることができるととも
に、タリンカの生成が防止され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図はぐ　そのヘッダ
４２付近における位置の水平断面図、第４図はスタック
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川コークス、３６・・・スタック弁
、４２・・・制御弁 代理人　弁理士　西教圭一部 １．１ イ 第４図 第５図 ｔ１ｔ２　ｔ４　ｔｔ）　ｔ７ 第６図 ｔｌ　ｔｐｔ３ 戸尻室１へ 一−二 ２２￥１ Σ黙涜室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃焼室の火格子上に一固体燃料を堆積し、その堆積層内
   に前記火格子の下方から上方に向け１次空気を供給する
   とともに、燃焼室の周壁に複数のノズルを上下に配置し
   、前記堆積層の上部付近よりも上方のノズルからの２次
   空気の供給を止め、前記上部付近よりも下方のノズルか
   ら２次空気を供給するようにしたことを特徴とする固体
   燃料の燃焼方法。