JPS6273009A - 微粉炭燃焼ボイラ装置 - 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】 時においても着火性がすぐれ、安定な燃焼が確保される
ように工夫され、従来の微粉炭燃焼ボイラでは実現でき
なかった低負荷域においても、十分運転可能な微粉炭燃
焼ボイラに関するものである。

（従来の技術） 第３図は微粉炭燃焼ボイラの系統図を示す。ボイラ１の
二次燃焼用空気（以下略して二次空気という）が、二次
空気用押込通風機２ｂによって二次空気供給ライン３を
経て風箱１６に供給され、バーナ１７から噴射される微
粉炭の燃焼用二次空気として使用される。この二次空気
はライン３に設けられた空気予熱器４において、ボイラ
１の燃焼排ガス煙道ＩＯを通った排ガスによって予熱さ
れる。

また、石炭は石炭バンカ５から給炭機６を経て微粉炭機
７に送られ、ここで石炭は所定粒度の微粉炭となる。一
方、微粉炭機７には、−次空気用押込通風機２ａにより
加圧された空気が分岐して、その一つは冷空気風道８ａ
を経て一次空気供給ライン１４に合流し、他の一方は空
気予熱器４を経て、ここで燃焼排ガスにより加熱され、
高温空気風道８ｂを経て一次空気供給ライン１４に合流
し所定温度の一次空気にされたのち微粉炭機７に供給さ
れる。この−次空気により石炭はミル内で乾燥され、粉
砕されて微粉炭となり、微粉炭管１５内を一次空気で搬
送され、バーナ１７よりボイラ１の火炉２０に噴射され
る。この際の一次空気量は微粉炭の燃焼に必要とする空
気量の１／３程度であるので、残りの燃焼用空気は風箱
１６に供給された二次空気が、前記した微粉炭の火炉内
への噴射とともに風箱より火炉内に供給される。

また、燃焼排ガスの一部はガス再循環通風機１２ａによ
りガス再循環ライン１３を経て再びボイラに送られ燃焼
温度が制御される。上記ボイラ装置においては、微粉炭
機７内の微粉炭を乾燥するため、空気予熱器４出口の空
気を使用しているが、ボイラ低負荷時にはボイラ出口の
燃焼排ガス温度が下がり、この結果、空気予熱器４の出
口の空気温度が低下するから、微粉炭を乾燥するのに必
要な空気温度が得られない場合が生じる。この対策とし
て、ガス再循環ライン１３のガス再循環通風機１２ａの
出口から１３２を分岐し、通風機１２ｂで昇圧したのち
一次空気供給ラインに接続することにより、ボイラの燃
焼排ガスの一部を微粉炭機７に供給することが検討され
ている。

（発明がなされるに至った背景） 天然に存在する液体燃料たる石油の埋蔵量に限りがあり
、その資源保護の観点から、今後新規に着工される事業
用ボイラとしては、燃料を重油から石炭に虹換せざるを
得ない状況になった。わが国においても、燃料コストを
低下したいというニーズや、海外から輸入される燃料の
供給を多様化して、政治的紛争などに伴なう燃料供給の
スト・ノブという危険を分散する目的で、事業用火力発
電所に石炭焚きボイラが多く採用されるようになった。

一方、事業用発電所として原子力発電所の占める割合が
増加しており、この原子力発電所は負荷追従性が悪くか
つ、最低負荷を低くすることが難しいという技術的問題
点をかかえている。さらに、各電力会社単位でみると、
電力需要の最高需要量と最低需要量の差が大きくなって
おり、微粉炭燃焼式ボイラについても従来以上に最低負
荷率を下げ、低負荷運転を可能とすることが要望されて
いる。

従来、微粉炭焚きボイラにおいては、微粉炭を燃焼する
際の着火性や保炎性の点から、石炭専焼の場合、石炭の
性状により多少変動するが、一般炭で４０〜５０％負荷
が最低負荷であり、石炭のみを燃料とする場合はそれ以
下に負荷を下げることは困難であった。しかしながら、
前記した事情から、石炭専焼の場合においても運転可能
な最低負荷を２０〜２５％まで切り下げることが強く望
まれている。

第３図に示した微粉炭燃焼ボイラの系統図における、風
箱とバーナおよび微粉炭機の配置状態を第４図に示す。

図では風箱１６はボイラの前壁３０と後壁３１に設けら
れ、それらは仕切壁１８によりそれぞれ３つに仕切られ
ている。前壁についていえば風箱は１６ａ、１６ｂ、１
６Ｃの３つに分割され、各風箱ごとに微粉炭機７ａ、７
ｂ、７Ｃが配置され、バーナ１７ａ、１７ｂ、１７ｃが
設けられている。また各風箱には二次空気供給ライン３
から分岐した二次空気管３ａ、３ｂ、３Ｃが接続さ゛れ
る。第３図および第４図のボイラ装置においては、ボイ
ラ負荷に応じて微粉炭機の運転台数を増減するがその状
況を第５図に示す。ボイラ負荷が減少するとボイラ出口
の燃焼排ガス温度が低下する結果、空気予熱器入口の排
ガス温度が下がり、ボイラ風箱に供給される二次空気の
温度も低下するが、それを第６図に示す。また、ボイラ
負荷が変わればボイラ火炉２０におけるバーナ付近空間
（バーナゾーンという）の雰囲気温度も第７図のように
変化する。また、微粉炭機７に供給される一次空気も、
第６図に示した風箱に供給される二次空気とほぼ同様な
温度経過をとる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した従来技術になる微粉炭燃焼ボイラ装置における
大きな問題は、低負荷時において、燃焼用二次空気温度
およびボイラ火炉内バーナゾーン温度が低下し、微粉炭
バーナから噴射された微粉炭が着火・保炎することが困
難となり、また、微粉炭機に供給する一次空気温度の低
下は、微粉炭機内の石炭の乾燥と粉砕を困難にするため
、ボイラでの石炭専焼時の最低負荷を４０〜５０％以下
に下げることの大きな障害となっていた点である。

ボイラ燃焼排ガスの一部を一次空気に混合するという対
策も、冷起動時やごく低い負荷運転時には排ガス温度そ
のものが低くて効果は少ない。以上の理由により、石炭
燃焼ボイラとはいっても、負荷率４０〜５０％以下にお
いては、重油もしくは軽油を燃料として使って運転して
いるのが実体であり、高価な油を使用するためのコスト
高を解決するための工夫が要望されている。

第８図〜第９図に示すように、微粉炭は含有揮発分が低
いほど、また、燃焼雰囲気温度が低いほど、さらにバー
ナから噴射される一次空気と微粉炭の混合体における微
粉炭濃度が低いほど（負荷が低くなるとそれに比例して
微粉炭量は減少させるが、微粉炭を搬送する一次空気量
はバーナにおける火炉からの逆火を防ぐため、一定流量
以下には下げられない。すなわち、火炎がバーナ口から
バーナ内に入ってこないように、火炎伝播速度以上で噴
射されるよう一次空気量を保つ必要があり、従って、低
負荷時には微粉炭濃度は低下する）微粉炭の着火開始温
度が高く、着火するまでの所要時間が長くなる結果、バ
ーナ口から遠く離れた位置で微粉炭に着火する。いわゆ
るバーナ火炎の吹き飛びが生じ、場合によっては失火す
る傾向があり、低負荷運転する場合あるいはボイラを冷
起動する場合に解決すべき問題点であった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、微粉炭機に供給される一次空気を加熱するた
めの加熱器を設け、この加熱器の加熱源としては、別の
燃焼装置あるいは電気加熱などを利用し、ボイラ負荷が
低下した場合やボイラの冷起動時においても、−次空気
を所定温度に保持せんとするものである。

さらに、本発明においては低負荷時にボイラに供給する
二次空気の温度低下を補うため、独立の加熱源をもった
加熱器を設けて、二次空気温度を所定値に保つようにす
るものである。

（発明の実施例） 本発明の内容について図面を用いて詳細に説明する。第
１図は本発明の一実施例を示す一次空気系統図である。

微粉炭機用−次空気、送風機２２には、ボイラの定常運
転時、−次冷空気風道８ａより吸入され、ダンパ９ａで
流量を調節された低温の一次空気と、ボイラ出口の燃焼
排ガスを熱源とする空気加熱器で加熱され高温空気風道
８ｂより吸入され、ダンパ９ｂで流量制御された高温−
次空気とが合流したものが供給される。そして逆風機２
２の出口において２００〜３００℃程度の温度に調整さ
れて微粉炭機７に供給され、微粉炭機７にて石炭の乾燥
と粉砕が行われる。所定粘度の微粉炭は上記−次空気に
て微粉炭管１５を搬送され、バーナ１７よりボイラ火炉
２０内に噴射され燃焼する。

しかし、起動時には空気加熱器は作動しておらず、風道
８ｂからの高温空気はまだ昇温しでいないので、微粉炭
機７の暖機はできない。そこで−次空気送風器２２出口
にて空気供給ラインを２分割し、一つは一次空気出ロダ
ンパ２３を介して一次空気低負荷時加熱器２４へ送り、
ここで−次空気を加熱して加熱空気として微粉炭機７へ
供給し暖機を行なう。上記は起動時について説明したが
、ごく低負荷運転時であって、ボイラ出口の排ガスによ
る空気加熱器による昇温が十分でなく、微粉炭機入口の
一次空気温度が不足する場合も加熱器２４を稼動させる
。

前記した空気供給ラインを２分割した場合の他の一次空
気のラインは、バイパスダンパ２５を介して加熱炉２７
へつながれる。加熱炉２７には一次空気がダンパ２５を
経て、燃料が燃料管２６より供給され高温の燃焼ガスが
発生する。この燃焼ガスを一次空気低負荷時加熱器２４
へ高温ガス路３５を経て供給する。一方、加熱炉２７に
は、ガスバイパスダンパ２８を通じて一次空気低負荷時
加熱器２４と並列にダクトが設けられている。

微粉炭機７に入る一次空気１４の温度はバイパスダンパ
２５、燃料管２６の流量、燃焼ガスメインダンバ２９を
調節することによって行なわれる。

合流したガスはガス供給ダクト３３を通り風箱１９へ送
られる。風箱１６へは前述したように二次空気が別途送
られているので、風箱内で混合され、二次空気は昇温さ
れるとともに、酸素分圧はガス混合があった分だけ低下
するので、起動時を含めた低負荷運転時のＮＯｘ発生を
抑制することができる。

本発明を実施することにより、微粉炭機に供給する一次
空気温度を、ボイラ本体の運転状態とは独立に所定温度
に調節できるので、微粉炭機の暖機、起動をボイラ本体
とは独立に実施できる。また、−次空気低負荷時加熱器
に使用された高温燃焼ガスが二次空気と混合されて風箱
に供給されるので、ボイラ本体が熱的に定常状態に達し
なくても、微粉炭燃焼が可能となる。従って、石炭専焼
における最低負荷を著しく低（することができるので、
ボイラ起動時間の短縮、低負荷時に使用する油燃料の節
減ができる。

二次空気を加熱する実施例を第２図に示す。ボイラ前壁
３０には風箱１６が設けられ、前述したように風箱は３
つの独立した風箱１６ａ、１６ｂ、１６Ｃに区画され、
各区画された風箱にはそれぞれ別個に微粉炭機が配属さ
れている。また、各風箱には二次空気供給ライン３から
分岐したライン３ａ、３ｂ、３Ｃが接続され二次空気を
供給する。

第２図ではライン３ａに蒸気または電気あるいは第１図
で示したガス供給ダクト３３の排ガスを熱源とする二次
空気低質荷時加熱器４１を設ける。

起動時または低負荷時に、二次空気温度が必要に達せず
、そのままでは微粉炭燃焼を行なうことができない場合
に、加熱器４１により必要温度まで昇温するのである。

なお、低負荷時または起動時に稼動させる微粉炭機およ
び風箱（区画された中の一つの風箱）をあらかじめ定め
ておけば、その定められた微粉炭機および風箱に一次空
気低負荷時加熱器２４および二次空気低質荷時加熱器４
１を設けることにより本発明の目的を達成することがで
き、ボイラ装置おける微粉炭機および風箱のすべてに設
けるよりもコストを低く抑えることができる。

（発明の効果） 本発明を実施することにより、微粉炭燃焼ボイラにおけ
る、石炭専焼時の最低負荷を従来の４０〜５０％から大
幅に下げることが可能となり、起動時あるいは低負荷運
転時における油燃料の使用量を著しく低下することが可
能となるとともに、ボイラの起動時間を短くすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図面、第２図は二次空
気を低負荷時に加熱する一実施例を示す図、第３図は微
粉炭燃焼ボイラの系統図、第４図は微粉炭燃焼ボイラに
おける風箱とバーナおよび微粉炭機の関係図、第５図は
ボイラ負荷と微粉炭の稼動台数を示す関係図、第６図は
ボイラ負荷と二次空気温度の関係図、第７図はボイラ負
荷とボイラ火炉のバーナゾーン雰囲気温度の関係図、第
８図は石炭中の揮発分含有率による着火開始温度と着火
開始時間の変化を示す図、第９図はボイラ火炉のバーナ
ゾーン雰囲気温度と着火開始温度および着火開始時間の
関係を示す図である。 ５・・・石炭バンカ、７・・・微粉炭機、８ａ・・・−
欠除空気風道、８ｂ・・・−次高温空気風道、１４・・
・−次空気供給ライン、１５．１５ａ・・・微粉炭管、
１６．１６ａ、１６ｂ、　１６ｃ・−風箱、１７　ａ　
−・・バーナ、２０・・・火炉、２２・・・微粉炭機用
−次空気送風機、２４・・・−次空気加熱器、２６・・
・燃料管、２７・・・加熱炉、３３・・・ガス供給ダク
ト。 代理人　弁理士　　川　北　武　長 第１図 ５：石炭バンカ　　　　　１４ニ一次空気供給ライン　
２ｏ：火炉７：ａ粉炭機　　　　　　１５：微粉炭管　
　　　　　２４ニ一次空気加熱器８ａニー次慈空気風道
　　　１６：風箱　　　　　　　　２６：燃料管８ｂ、
−次高温空気風道　　１７：バーナ　　　　　　　２７
．加熱炉第２図 第３図 ホ゛イラ負７１　（”／、） 第８図 第９図 噌囲気温度（０Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 石炭と一次空気を供給して、石炭を乾燥するとともに粉
   砕する微粉炭機と、粉砕された微粉炭を一次空気により
   搬送して風箱内に設けられたバーナ装置に供給する微粉
   炭管と、風箱に二次空気を供給する装置と、前記バーナ
   装置より微粉炭と一次空気をボイラ火炉に噴射するとと
   もに前記風箱より二次空気を火炉に供給して前記微粉炭
   を燃焼させる燃焼装置とを備えた微粉炭燃焼ボイラ装置
   において、前記微粉炭機に供給する一次空気を加熱する
   加熱器と、該加熱器に加熱用高温ガスを供給する加熱炉
   を設けたことを特徴とする微粉炭燃焼ボイラ装置。