JPS62102017A - スラリ燃料燃焼装置 - 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〉 本発明は燃焼装置に係り、特に炉内失火、急冷等を防止
しながらバーナ内の燃料をパージするスラリー燃料用燃
焼装置に関する。

〈従来の技術〉 火力発電所用の大型ボイラを始めとして産業用の燃焼装
置においては燃料事情の変化に伴い、石油系の燃料から
他の燃料、特に石炭への転換が積極的に行われている。

この固体燃料たる石炭の取り扱い性を向上するための一
方法として、微粒化した石炭と液体を混合したスラリ燃
料が開発使用されている。特に水と石炭とを混合した燃
料（ＣＷＭ％　Ｃｏａｌ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｍｉｘ
ｔｕｒ　）が経済的に優れていることもあって注目され
ている。このスラリ燃料を液体燃料と同等に取り扱うた
めは、液体燃料と同様なハンドリングシステムが必要な
ことはもとより、スラリ燃料の特徴を考慮した特別な配
慮も必要である。

スラリ燃料を燃焼させる装置において、ＣＷＭのような
微細な固体燃料粒子を含む燃料においては、その代表的
な燃焼方式としてスラリ燃料を蒸気などの噴霧媒体によ
り噴霧して微粒化する噴霧燃焼方式がある。第２図はこ
の噴霧燃焼方式の従来例を示す。

第２図において、燃焼用ノズルを有するバーナガン１に
対しては、配管５、供給弁８、フレキシブルホース１４
を介してスラリ２が供給される。

供給弁８の出口側には、配管７、供給弁１０、逆止弁１
１を経て、バーナガンパージ用のスラリ化媒体４が供給
されるよう構成しである。またスラリ配管５に対するス
ラリ化媒体配管７の接続部下流側には圧力計１２が取り
つけである。一方噴霧用媒体３は、別系統の配管６を通
過して供給弁９、フレキシブルホース１５を通過してバ
ーナガン１に供給され、このバーナガン内またはその先
端部において前記スラリ燃料と混合し、このスラリ燃料
を微粒化する。供給弁９の出口側には圧力計１３が配置
しである。

以上の構成の装置において、例えばＣＷＭでは熱を受け
るとスラリ化媒体である水が蒸発し燃料が凝集固化して
しまう。このためバーナ点−火に際しては、スラリの供
給弁８を開とする前にスラリ化媒体である水を弁１０を
開とすることにより先・ずバーナガン１に供給する。バ
ーナガン１は炉内の熱とガン周囲から供給される３００
℃程度の高温の燃焼用空気により加熱されているのが、
この水の供給により冷却される。この状態において供給
弁８を開とすることによりスラリ燃料がガン内に供給さ
れ、同時に弁ｌＯを閉とすることにより水の供給は停止
され、以後定常運転を行う。

バーナの停止操作の際にも、供給弁８閉とするだけでは
ガン内に残留した燃料が周囲の熱により加熱されて水分
が蒸発し、バーナ内やバーナ先端部で固化し、バーナは
閉塞してしまう。このため弁８を閉としてスラリ燃料の
供給を遮断するのとほぼ同時に弁１０を開としてスラリ
化媒体４たる水をバーナガンｌ内に供給し、バーナガン
内に残留したスラリ燃料をこの水により炉内にパージし
、次の運転に備えるようにしている。

〈従来技術の問題点〉 以上の構成の従来型装置においては次の様な問題が指摘
されておりその解決が望まれている。

先ず、パージ用の水の供給量が少ないとバーナの冷却が
不充分となったり、パージに長時間を要したすすること
になる。また反対にパージ用の水の供給量が多すぎると
燃焼装置の炉内温度を不必要に低下させたり、炉内の特
定の部分に水がかかり、特にこの部分が冷却水管である
場合は水による急冷により熱応力が生じ、冷却水管の破
損や寿命の低下をきたすことになる。とりわけバーナの
運転を停止し、スラリ燃料をパージする場合には、この
スラリ燃料と水との粘度の差が大きな問題となる。すな
わち、バーナ内に残留した燃料は加圧、た水によりパー
ジするが、スラリ燃料の粘度が数百〜１０００ｃｐ程度
もあるのに対して、水の粘度はｌｃｐ程度と極端に低く
、両者の間には大きな粘度の差がある。このためスラリ
燃料供給弁８を閉、スラリ化媒体供給弁１０を開として
残留燃料をパージする場合、弁１０を開とした直後はバ
ーナガン１内は全てスラリ燃料であるため高粘度のスラ
リ燃料により圧力損失が大きく高圧でも流量は比較的僅
かである。しかしパージが順次進行することによりその
パージがバーナガン先端に至り、最後のスラリ燃料がパ
ージされるとガン内は低粘度の水のみとなるため圧力損
失が急激に低下し、高圧の水が急激に炉内に噴出するこ
とになる。

このため炉内ガス温度が低下して他のバーナの燃焼に悪
影響を与えて燃焼装置（ボイラ）の熱吸収特性の外乱要
因となったり、上述のように冷却水管を損傷する等の問
題が生じる。

〈本発明の目的〉 本発明は上述の問題点に鑑み構成したものであり、冷却
水管などの燃焼装置構成部材に対して損傷を与えず、か
つ熱吸収特性の外乱を極力低減してバーナの起動停止を
行うことのできるスラリ燃焼装置を提供すること目的と
する。

〈本発明の概要〉 要するに本発明はスラリ燃料やパージ用の媒体の供給を
受けるバーナガンや、このバーナガンに対してスラリ燃
料やパージ用の媒体を供給する管路に対して温度、内部
流体圧力の変化を検出する装置を配置し、これら検出対
象の値の変化に基づいて常時最適な制御を行うよう構成
したスラリ燃焼装置である。

〈実施例〉 以下本発明の一実施例につき図面に基づいて説明する。

第１図において、スラリ２はスラリ配管５、供給弁８、
スラリ媒体３方切り換え弁１６、フレキシブルホース１
４を通ってバーナガン１に供給される。水などのスラリ
化媒体４はスラリ化媒体配管７、供給弁１０、逆止弁１
１を経てこの３方切り換え弁１６に対して連絡接続して
いる。また３方切り換え弁１６の出口部に対しては圧力
計１２ａが設置しである。一方蒸気などの噴霧用媒体３
は配管６を経て供給弁９、及び流量制御可能な調整弁９
ａを通り、バーナガン１へ供給される。１３ａはこの調
整弁９ａの出口部に設けた発信器付き圧力計である。２
４はバーナガン１の先端部に配置した温度スイッチであ
り、この温度スイッチ２４及び圧力計１２ａはタイマ２
３に接続し、さらに圧力調節計１９を°介して媒体供給
弁１０の操作用の電気−空気変換器２１ａに電気的に接
続している。また噴霧媒体の圧力計１３ａは噴霧媒体供
給弁９ａ操作用の電気−空気変換器２１ｂが電気的に接
続しており、スラリとパージ用媒体の切り換え弁である
３方切り換え弁１６の開度位置を調節する。なおリミッ
トスイッチ１７も、接点２０ａ、２０ｂを介してスラリ
媒体供給弁１０、噴霧媒体供給弁９ａの操作用としてこ
れら電気−空気変換器に電気的に接続している。

以上に示した構成において、バーナを起動する場合に付
きその作動を具体的に示す。

３方切り換え弁１６は、先ずスラリ化媒体（ＣＷＭの場
合は水）側に対して開位置となっている状態としておき
、水供給弁１０を開とする。圧力調節計１９に対しては
予めバーナガン冷却に必要な水の流量がセットしてあり
、調整弁■０により水の流量かのこのセントした値とな
るよう調整され、かつ圧力計１２ａが実際の水の圧力を
計測し、その結果をフィードバックする。なお、冷却に
際しては水の流量自体が問題となるので、圧力計１２ａ
に替えて流量計とし、調節計１９も流量調節型としても
よい。

次にスラリ燃料を供給しても燃料の固化が生じない温度
にまでバーナガンが冷却されているか否かを確認するた
めに、温度スイッチ２４によりバーナガンの実際の温度
を計測し、計測した温度が所定の値になったならば３方
切り換え弁１６を媒体供給側からスラリ燃料供給側に切
り換える。温度スイッチ２４によりよりバーナガンの温
度を実測することによりバーナガンが必要以上に冷却さ
れたり、冷却不足であったりする事態を避けることがで
きる。また冷却用の媒体の使用量も必要最小限度とする
ことができる。この場合バーナチップをセラミックスで
形成すれば冷却媒体の噴射による熱応力に対して効果的
に対応できる。

なお、冷却媒体の温度、流量を所定の値に設定しておき
、かつ冷却されるべきバーナガンを構成する材料の比熱
等が判明している場合には、バーナガンの温度を実際に
計測する代わりにタイマ２３により冷却媒体の供給時間
を設定しておき、所定の時間内この冷却媒体を供給する
よう構成してもよい。温度スイッチ２４またはタイマ２
３によリ３方弁１６に対して出力される信号は同時に圧
力調節器１９に対しても伝達され同調節器１９の冷却用
水圧設定を解除し、以後スラリ燃料のみを供給して定常
運転に入る。このようにスラリ化媒体とスラリ燃料との
切り換えを３方弁により行う・−とにより、切り換え時
にスラリ化媒体とスラリ燃料とが不必要に混合すること
がなく、スラリ化媒体−スラリ燃料切り換えを確実かつ
迅速に行うことが可能となる。

スラリ化媒体によるバーナの冷却及び残留燃料のパージ
中において、噴霧用媒体供給弁９及び同調節弁９ａも開
としておき、スラリ化媒体４の場合と同様の方法により
圧力調節計１９からの信号に基づいて噴霧用媒体の圧力
を調節しながらこの噴霧用媒体３もバーナガン１に供給
する。これによりスラリ化媒体４には適当な圧力が加わ
り、このスラリ化媒体４が良好に霧化され、この媒体４
が炉内にぼた落ちする等の事態を防止できる。また炉内
伝熱管る対する局部的な冷却などを生ぜず、熱応力によ
る損傷を防止できる。この噴霧媒体３の圧力はスラリ燃
料を供給する場合よりも低くし、噴霧媒体たる蒸気の温
度によりバーナガンの冷却が妨げられるのを極力防止す
るようにする。即ちこの圧力の設定は、冷却（パージ）
媒体の炉内に対するぼた落ちを生じさせない範囲で、必
要最小限度の圧力とするのが望ましい。また、スラリ燃
料供給モードに切り換える際には、３方弁１６のリミッ
トスイッチ１７の信号に基づき、圧力計１３ａによる供
給弁９ａの制御設定圧力を変更し、スラリ燃料の最適な
微粒化が達成できるように設定圧力を選定できるように
する。

次にバーナ消火時の作動状態につき説明する。

バーナ消火時にはスラリ消火信号により先ず圧力調節計
１９によりパージ用の水供給弁１ｏの開度設定が行われ
ると同時に、３方弁１６が「スラリ供給」から「スラリ
化媒体（水）供給」に切り替わる。この状態に於いて３
方弁１６の下流側の配管内及びバーナガン内にはスラリ
燃料が充満している。このため残留燃料をパージするた
めには大きな圧力損失が生じるので、圧力計１２ａでの
圧力が高くなるよう圧力調節計１９に於ける圧力設定を
高くしておく。この時点ではバーナガンから噴霧される
のは残留したスラリ燃料そのものであるため霧化用媒体
の供給圧力もこの残留スラリ燃料の霧化に充分な圧力と
しておく。この状態でパージが進行して、ガン１内の残
留スラリ燃料が無くなると急激に圧力損失が低下するた
め、設定圧を同じにしておくと従来型装置の如くパージ
媒体が多量に炉内に入ってしまう。このため圧力計１２
ａにおける圧力の急激な低下、または流量計（図示せず
）よるパージ媒体流量の急激な増加があったならば直ち
に調節器１９の設定圧が切り替わるように構成する。具
体的には圧力計１２ａにおける計測圧力が低下するよう
弁１０の開度を絞るよう制御することにより炉内に対す
る媒体の投入量を最小に押さえるようにする。同時に噴
霧媒体圧力も低減し、パージを行ったバーナガンの過熱
を防止するように制御する。

上述した実施例においては、供給する燃料としてＣＷＭ
を例に説明したが、これに限るものではなく、構成媒体
が蒸発する液体でありかつスラリとの粘度差が大きい場
合には効果的に利用可能である。

く効果〉 本発明は以上のようにパージおよびバーナ冷却用媒体と
スラリとの供給の切り換えを３方弁により行うよう構成
しであるので、バーナ内の残留スラリ燃料のパージ、バ
ーナの冷却及びスラリ燃料の供給の各運転状態の切り換
えを短時間でがっ確実に行うことができる。

またバーナ内の残留スラリ燃料のパージおよびバーナの
冷却に際して、必要最小限度のスラリ化媒体の使用量で
効果的かつ短時間にパージ及び冷却が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すスラリ燃料燃焼装置の系
統図、第２図は従来のスラリ燃料燃焼装置の系統図であ
る。 １・・・バーナガン　　２・・・スラリ燃料３・・・噴
霧媒体　　４・・・スラリ化媒体５・・・スラリ燃料用
配管　　６・・・噴霧媒体用配管　　７・・・スラリ化
媒体用配管９ａ・・・噴霧媒体流量調節弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）スラリ燃料をバーナガンに供給し、噴霧媒体によ
   りこのスラリ燃料を霧化し燃焼させるものにおいて、ス
   ラリ燃料を供給する配管に対してスラリ化媒体を供給す
   る配管を接続し、かつこの接続部に対しては切り換え弁
   を配置し、接続部下流に対しては管内流体の圧力または
   流量を測定する装置を取り付け、かつバーナガンに対し
   てはバーナガンの温度を測定する装置を取り付け、残留
   スラリ燃料のパージ時には配管内流体の圧力変化または
   流量変化により、バーナガン冷却時にはバーナ温度の変
   化により各々切り換え弁の切り換え操作を行うよう構成
   したことを特徴とするスラリ燃料燃焼装置。
2. （２）前記バーナガンの温度を測定する装置と管内流体
   の圧力または流量を測定する装置を各々タイマ及びまた
   は圧力調節計に対して信号回路により接続し、このタイ
   マ及びまたは圧力調節計は更にスラリ化媒体の流量を調
   節する弁に対して信号回路をもって接続したことを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項記載のスラリ燃料燃焼
   装置。
3. （３）バーナガンに対してる噴霧媒体を供給する配管に
   対しては、この噴霧媒体の流量を調節する弁の下流に管
   内流体の圧力を測定する装置を配置し、かつこの装置と
   噴霧媒体の流量を調節する弁とを信号回路により接続し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のス
   ラリ燃料燃焼装置。
4. （４）前記スラリ燃料を、石炭と水を混合した燃料とし
   、残留スラリ燃料パージ用及びバーナガン冷却用媒体を
   水としたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
   載のスラリ燃料燃焼装置。