JPS61285306A - 粉状炭素燃料の燃焼方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は微粉炭などの粉状炭素燃料を燃焼させる方法に
係り、特に高燃料比炭やオイルコークスを燃焼させる場
合でも幅広い負荷制御を行うことのできる燃焼方法に関
する。

〈従来技術及びその問題点〉 例えば火力発電所用ボイラにおいては、燃料事情の変化
により、石油燃料から石炭燃料への転換が積極的に行わ
れている。この場合、発電所の電力需要の変動、例えば
夏場、冬場の季節差、平日とと休日の差等により発電所
の発電負荷はかなり大きく変動する。最近では原子力発
電の発電量が増大しているため、原子力発電をベースロ
ードとし、従来はベースロードとして一定負荷で運転し
て来た火力発電所用大型ボイラを負荷変動させる必要が
生じている。

第２図は従来型微粉炭燃焼システムを示す。

燃料はコールバンカ４１から減炭機４３を経て微粉炭機
４５へ供給される。微粉炭機４５内では燃料は粉砕され
１次空気７アン５１からの熱空気によって乾燥９分級、
移送が行なわれる。微粉炭は微粉炭管４６から微粉炭バ
ーナ４８を経て火炉へ供給され風道４７及び風箱５０か
ら送気される燃焼空気と共に混合燃焼するものである。

なお同図において符号３２．３３は一次及び二次の空気
予熱器、４０は送風機である。

以上の装置において、第３図の如く微粉炭機への燃料炭
の供給はその負荷率に比例しで供給されるのに対して、
−次空気量は微粉炭管内での微粉炭の堆積防止、バーナ
がらの逆火防止を目的に微粉炭機負荷率が５０％以下に
おいても最大負荷の空気供給量の７０％を保持するよう
制御している。

一部バーナから火炉内に供給された微粉炭は炉内からの
輻射熱の影響で高負荷帯では雰囲気温度が高く、低負荷
帯では雰囲気温度が低下する。また燃料の性状、すなわ
ち燃料中に含まれる揮発分、全水分、灰分１粒径によっ
て着火温度、着火温度迄に到達する時間（着火時間）は
異なってくる。第４図はこれらの点につき具体的に示し
たものである。

高負荷域では雰囲気温度が高くがっ粉炭濃度が高いため
、同一揮発分、例えば３０％の状態で着火温度約５００
’Ｃ，の条件下において、着火時間は約０．０５秒であ
るが、低負荷域では着火時間が約０．１５秒と約３倍と
なる。ここで、高負荷域の雰囲気温度は約１２００℃、
粉炭濃度はｏ、５５、低負荷域の雰囲気温度は約１００
０’ｃ、粉炭濃度は０．３とする。この様に低負荷域で
は着火時間が長くなる結果、保炎が困難となり、いわゆ
る吹き飛び燃焼となり、火炎の長炎化、燃焼の不安定が
生じ、粉炭専焼での最低負荷のより一層の低下は困難で
ある。このためボイラに要求されるこれまで以上の低負
荷を実現することが困難となる場合も生じている。なお
、Ｂｏｘ低減上は粉炭濃度を高めた方が効果的であるこ
とは判明しているが、微粉炭器の機能及び微粉炭輸送上
微粉炭濃度（０／　Ａ　、　ｃｏａｌ／Ａｉｒ重量比）
は０．６〜０．７が限界となっている。

く本発明の目的〉 本発明は上述した問題点に鑑み創作したものであり、バ
ーナ負荷に係りなく常時適正な微粉炭濃度を保持でき、
従ってターンダウン比を大きくすることのできるバーナ
燃焼方法を提供することを目的とする。

く本発明の概要〉 要するに本発明は粉状炭素燃料と搬送用気体の混合体を
搬送する燃料供給管の終端部付近に燃料分離装置（特に
サイクロンセパレータが好適）を配置し、該分離装置に
おいて燃料濃度の高い混合体と同濃度の低い混合体に分
離し燃料濃度の高い混合気をバーナに供給して燃焼せし
める如くなして低負荷時においてもバーナ供給燃料濃度
を適正に保持し得るよう構成した燃焼方法である。

〈実施例〉 以下本発明の実施例につき具体的に説明する。

第１図（Ａ）及び（Ｂ）において、符号５は微粉炭噴射
筒、１９はこの噴射筒の基部、つまり微粉炭流入側端部
に設けたサイクロンセパレータである。

３０はこのサイクロンセパレータ１９内に配置し、かつ
微粉炭噴射筒５における流体の流れと逆の方向に、セパ
レータ内流体を流入させるよう構成したサイクロン内筒
である。°サイクロン内筒３０はベント筒２０を介して
ペントバーナｚ３に接続している。２１はベント管内に
配置したダンパ等の流量制御装置、２２は流量制御装置
駆動用の駆動装置である。また微粉炭供給管２５は同図
（Ｂ）の如くサイクロンセパレータ１９の側壁接線方向
に開口し、セパレータ内に旋回流を形成するよう構成し
ている。

なお、符号３は３次空気、４は２次空気、６は噴射筒内
に形成したベンチュリー、１１は点火トーチ、１２はバ
ーナスロート、１３はバーナ火炎、１６は２次旋回ベー
ン、１７は３次空気用レジスタ、１８は２次空気用レジ
スタである。

以上の構成の装置において、微粉炭供給管２５から流入
した微粉炭及び搬送空気（１次空気）はサイクロンセパ
レータ１９内で旋回流を形成し供給微粉炭の一部は超微
粉を中心とする粒度分布の微粉炭を含む気体流としてサ
イクロン内筒３０に流入し、ベンド管２ｏを経てペンド
バーナ２３から噴射し、燃焼する。なお、ベント管２゜
中の混合体をバグフィルタ−で濾過して燃料は回収し、
気体は大気放出することもできるし、混合体を石炭バン
カ４１に放出することもできる。

一方サイクロン１９内では、供給微粉炭の大部分が遠心
分離され、サイクロンセパレータ１９の内壁側に集まる
。この状態で分離微粉炭は噴射筒５の先端開口部に向っ
て旋回しながら壁面に沿って流れ噴射される。つまりサ
イクロン内筒３０に流入する気流中の超微粒粉が多く、
かつ微粉炭濃度は低いものとなり、反対に噴射筒５から
は、この内筒３０に流入した分だけ気体量が減少し相対
的に微粉炭濃度は上昇する。従って流量制御装置２１を
調節することにより、バーナ負荷の変動に係りなく微粉
炭濃度を適正に保持でき良好な燃焼を行える。なお、ベ
ント管２０は本来エアベントが可能であるので、上述の
低負荷時のみでなく、高負荷時においても微粉炭濃度制
御が可能である。

第５図は上述の装置を用いた制御例を示す。

同図において、微粉炭機１次風量は第３図にも示したと
おり負荷５０％以下では約７０％と一定にしている。こ
こで、流量制御装置２１を調節してベント量（ペントバ
ーナ２３へ供給する流量）を調節することにより　（但
し図中微粉炭機−次風量下の斜線部のベント量は装置２
１の開度を小とした場合のベント量を示す）、バーナ口
空気量は低下し、相対的に微粉炭濃度は上昇する。なお
、符号すはベント量をａよりも大とした場合を示し、低
負荷となるほどベント量を大とし、微粉炭濃度を所定の
値に保持する。

以上の如く構成することにより微粉炭バーナの制御範囲
を広く、例えば従来技術の場合最低負荷が約４０％であ
ったものを約２０％に低下させることが可能である。以
上の実施例では燃料として微粉炭を使う場合をのべたが
、本発明は微粉炭燃料に限定されるものではなく、重油
からナフサやガソリンを抽出した残分であるオ≧ルコー
クスに適用されることはいうまでもない。

〈効果〉 本発明を実施することによりバーナ負荷に係りなくバー
ナの微粉炭濃度を調節し得るので、バーナのターンダウ
ン比を大きくすることができ、制御性の優れたバーナを
提供することができる。

また噴射筒からは微粉炭含有気体が旋回流として噴射さ
れ、中心部が微粉炭濃度が薄く、周囲に高い濃度の微粉
炭が供給され、着火性が高く、かつ中心部も高温雰囲気
となるため低濃度ながら着火性は向上し、バーナ全体と
しての燃焼性はこの点からも向丘する。

なおセパレータで分離された高濃度燃料混合体はベンチ
ュリ６を通ることにより噴射筒５内部の円周方向にわた
っての燃料の偏りを防止しまたベンチュリ部で燃料とガ
ス体（空気）の混合体の流速が上るので逆火防止の役目
をする。

燃料噴射筒５の先端部通路を絞って流速を上げ前記と同
様の目的を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明の実施例を示す微粉床用バーナの
縦断面図、同（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線による断面図、
第２図は微粉炭の供給系統を示す図、第３図は燃料炭量
及び−次空気量を微粉炭機負荷率との関係を示す線図、
第４図は着火温度及び着火時間と揮発分との関係を示す
線図、第５図は一次風量供炭量と微粉炭機負荷率との関
係を示す線図である。 ５・・・・・・微粉炭噴射筒 １９・・・・・・サイクロンセパレータ２０・・・・・
・ベント管 ２１・・・・・・流量調節装置 ２３・・・・・・ペントバーナ 第３図 第４図 揮発分（匁ｄａｆ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、粉状炭素燃料と搬送用気体の混合体を、バーナに供
   給して燃焼させる方法において、上記混合体を搬送する
   燃料供給管の終端部近くに燃料分離装置を設け、該分離
   装置において比較的高燃料濃度の混合体と低燃料濃度の
   混合体に分離し、燃料濃度の高い混合体は燃料噴射筒を
   有するバーナに供給して燃焼せしめ燃料濃度の低い混合
   体はベント管を通して排出することを特徴とする粉状炭
   素燃料の燃焼方法。