JPS6319763B2 - - Google Patents

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JPS6319763B2
JPS6319763B2 JP58177215A JP17721583A JPS6319763B2 JP S6319763 B2 JPS6319763 B2 JP S6319763B2 JP 58177215 A JP58177215 A JP 58177215A JP 17721583 A JP17721583 A JP 17721583A JP S6319763 B2 JPS6319763 B2 JP S6319763B2
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coal
furnace
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combustion
iron
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JP58177215A
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Uiriamu Borio Richaado
Howaaton Neruson Hyuu
Kumaaru Meeta Aramu
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Combustion Engineering Inc
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Combustion Engineering Inc
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C6/00Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
    • F23C6/04Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
    • F23C6/045Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure
    • F23C6/047Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure with fuel supply in stages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23KFEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K1/00Preparation of lump or pulverulent fuel in readiness for delivery to combustion apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2201/00Staged combustion
    • F23C2201/10Furnace staging
    • F23C2201/101Furnace staging in vertical direction, e.g. alternating lean and rich zones
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2201/00Staged combustion
    • F23C2201/30Staged fuel supply
    • F23C2201/301Staged fuel supply with different fuels in stages

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、かなりの量の無機物、たとえば硫化
鉄を含有する石炭の燃焼に係わる。さらに詳述す
れば本発明は、硫化鉄の如き微粉化した無機物を
急速にばい焼させてFe2O3の如き耐火性の酸化物
とし、炉壁でのスラグ形成を阻止することに係わ
る。
背景技術 重質フラクシヨン(2.9sink)に集中する鉄含
有物(主として硫化鉄)を含有する石炭は、鉄成
分が石炭の各種比重フラクシヨンに広く分布して
いる石炭に比べて、スラグ化の傾向が大きい。炉
スラグの分析では、燃焼された石炭からの灰より
も鉄を富有していることを示した。鉄化合物、特
に二硫化鉄(FeS2)および硫化第一鉄(FeS)の
如き硫化鉄は、石炭中および石炭灰中の主な他の
無機物よりもかなり低い融点および大きい比重を
有する。
ボイラの火炎部において、二硫化鉄は、次式(1)
の如く、まず酸化して硫化第一鉄となる。
FeS2+O2→FeS+SO2 …(1) 生成したFeSは溶融球状物を形成し、これら
は、空気力学的抗力に劣りかつ比重が大きいため
(炉の火球中に存在する他の粒状物と比較して)、
炉壁に対して機械的に衝突しかつ付着しやすい。
つづいて、FeSと炉壁管上にすでに存在する灰と
の間で反応を生じ、比較的低融点のスラグを生成
する。この場合のスラグ生成反応は次のとおりで
ある。
2FeS(s)+3O2(g)
→2FeO(s、l)+2SO2(g)…(2) FeO(s)+SiO2(s、l)
→FeSiO3(s、l)…(3) (式中、(s)=固体、(l)=液体、(g)=ガス) 反応(3)では低融点のケイ酸鉄スラグ(融点=
1147℃(2096〓))が生成する。
炉壁管上への低融点スラグ付着物の生成は、石
炭の重質フラクシヨン中に集中している硫化鉄に
よつて大いに促進される。
このような現象を阻止するためには、二硫化鉄
および他の有害な石炭中の無機物を微粉状に摩砕
し、これを充分に高い温度の燃焼に供給して、二
硫化鉄の場合、Fe2O3またはFe3O4の如き高融点
の酸化鉄に迅速に変化させることが必要である。
このような物質に変化させる場合には、鉄化合物
および他の本質的に有害な無機物は衝突の際にも
炉壁に付着せず、収集可能な乾燥状の灰となり、
煙道ガスに伴なわれ、炉から除去される。
発明の開示 本発明では、粉砕した原料石炭を乾燥分級シス
テムに送り、ここで原料石炭を、比較的無機物を
含有しない流れと比較的無機物含量の大きい流れ
に分けている。ついで比較的純粋な石炭は、炉の
通常の燃焼に使用される通常のサイズに摩砕さ
れ、炉の比較的低い位置に配置されたバーナを通
過する。一方、第2の流れは、高無機物含量石炭
フラクシヨンを微粉化するための特殊な種類の摩
砕機に送られ、つづいて、炉の比較的高い位置の
バーナに送られる。これにより、高無機物含量フ
ラクシヨンは高温におかれ、無機物フラクシヨン
の二硫化鉄は耐火性の酸化鉄(Fe2O3および/ま
たはFe3O4)に迅速に変化され、他の無機物が低
融点スラグとして付着する機会が少なくなる。
本発明の他の目的、利点および特徴について
は、以下の記載、特許請求の範囲および図面から
明らかになるであろう。
発明を実施するための最良の形態 用語および術語 前記の背景技術の項では、本発明の開示に係わ
る用語についての定義を与えている。硫化鉄は、
特にFeS2として示してあり、石炭の主な無機質
成分であつて、炉内での燃焼の際に問題を生ず
る。実際、硫化鉄は、低融点のスラグを生じ、こ
れが炉の熱交換壁を覆い、これらの壁を介しての
熱伝導効率を低下させることになる。ガス流を使
用する分級技術により、純粋な石炭を、硫化鉄の
如き無機物を含む石炭のフラクシヨンから分離で
きる。これにより、無機物含有石炭の重質フラク
シヨンは、なお可燃性石炭をかなりの割合で含む
ことになる。本発明の目的は、この無機物含有重
質石炭フラクシヨンを炉に供給し、これにより、
燃焼の際、石炭から熱を得ると同時に、その中に
含まれる無機物がスラグを形成しないようにする
ことにある。
石炭の粒子サイズの減少および無機物含量の低
下は2種類のミルにより行なわれる。第1のミル
は、原料の石炭を粉砕して、いわゆる分級機に適
するサイズにするためのものである。第2のミル
は、この分級機からの純粋な石炭フラクシヨンの
ためのものである。第3のミルは、分級機からの
無機物含有重質石炭のためのものである。分級機
自体は、ガス流を使用して重質な無機物含有フラ
クシヨンから軽質の純粋な石炭を分離する装置で
ある。
一般的なシステム 石炭分級システムから比較的純粋な石炭の第1
の流れが与えられると、つづいて、通常のミルに
より、この石炭を、炉の最も低い位置にあるバー
ナに適するサイズに粉砕する。炉の低い位置のバ
ーナから噴出されたこの石炭の燃焼は炉内で火球
を形成する。これにより、炉壁を介して水に伝達
され、この水を水蒸気に変えるための大部分の熱
を提供する。
本発明によれば、無機物を含有する石炭流は、
炉の上方部のバーナに混合物を供給する特殊なミ
ルにより粉砕される。この位置で導入された微粉
状の二硫化鉄は、迅速にFe2O3および/または
Fe3O4に変えられるに充分な程度の高温にさらさ
れ、他の無機物が炉壁に衝突する機会が少ない。
後者の物質は、微細であり、好適な空気力学特性
をもつため、炉壁に容易に付着することはなく、
ガス流に同伴され、フライアツシユとして除去さ
れる。
2群のバーナに供給される燃焼空気は、二硫化
鉄およびNOXの両者を低下させるように、すな
わち下方位置では化学量論量よりも低く、上方位
置では化学量論量よりも高くなるように調整され
る。
図面について 図面には、炉壁を貫通して設置されたバーナか
ら噴出される微粉状の固状石炭の燃焼が行なわれ
る炉1が開示されている。燃焼の熱は、炉の燃焼
室の壁を構成する管を流れる水に伝達される。こ
の水は加熱されて水蒸気となる(炉で燃料を燃焼
させることの最終目的である)。燃焼生成物は矢
印3で示す如く立ちのぼり、さらに熱交換に利用
されるとともに、従来の燃焼で生ずるよりも多量
の灰を運ぶ。
バーナ群は2つのセクシヨンに分けられてい
る。セクシヨン4のバーナは炉の下方部に配置さ
れている。セクシヨン5のバーナは炉の上方部に
配置されている。セクシヨン4のバーナに供給さ
れた微粉状石炭は、その空気富有部がセクシヨン
5のバーナと同位置となるような火球6を形成す
る。炉の全体構成からみて、水蒸気に変えられる
水と接する管が炉壁に設けられている場合、燃焼
熱の水への伝達効率は、管の外壁上に形成、付着
し、これを覆うスラグによつて阻害されることは
容易に理解されるであろう。本発明の本質的な目
的はスラグの生成を回避することにある。
管10は炉のバーナのための原料石炭源を示し
ている。本明細書では、この石炭は、二硫化鉄を
含む高無機物含量(>15%灰)を有するものとす
る。この石炭を従来法で燃焼させる場合には、炉
壁管の表面でのスラグの発生は促進される。本発
明によれば、原料石炭は分級機11で調製され
る。すなわち、石炭はミル12で粉砕され、分級
機11に送られ、ここで石炭はガス流により2つ
の流れに分けられる。石炭の第1の流れは管13
を介して分級機から排出される。分級機が所定の
機能をはたす場合には、管13の石炭は無機物含
量が低下されており、炉1の下方バーナでの「清
浄」燃焼に適したものとなつている。この清浄な
石炭は、ミル14で、セクシヨン4のバーナにお
ける炉内の基礎燃焼としての燃焼に適するように
粉砕される。
分級機11から無機物含有石炭の第2の流れが
取出され、特殊なミルによつて粉砕され、セクシ
ヨン5のバーナに供給される。理論的には、この
ような無機物含有石炭は分級機から「くず」とし
て排出され、炉1の外部に置かれることが好まし
いことは明らかである。しかしながら、経済的に
は、この石炭の燃焼熱を回収することが望まし
い。本発明によれば、この無機物と石炭との混合
物を、燃焼に石炭が補給される位置で炉1に導入
し、無機物中の二硫化鉄をスラグの生成を防止で
きる性状に変化させるとともに、他の無機物をガ
ス流に同伴させ(微細であるため)、フライアツ
シユとして排出させることができる。
さらに詳述すれば、管15を介して第2の石炭
流れをミル16に供給し、ここで高無機物フラク
シヨンを包含する石炭を極めて細かいサイズとす
る。ついで、第2の流れの高無機物フラクシヨン
石炭をセクシヨン5のバーナに供給し、二硫化鉄
をFe2O3および/またはFe3O4に迅速に変化させ
るに充分な高温度の炉の空気富有部に導入する。
他の無機物も充分に細かい粒子に粉砕されるた
め、炉でスラグを形成することはなく、ガス流に
同伴され、フライアツシユとして除去される。変
化後、酸化鉄富有化合物は炉壁には付着せず、他
の微細な灰とともにフライアツシユとして運ば
れ、通常の方法で排出される。
結 び 本発明は、上述の如く、方法および装置の両方
で具現化される。方法として表現すれば次の如く
である。高無機物含量をもつ原料石炭を2つの流
れに分割する。石炭の第1の流れは無機物含量が
非常に低く、従来法による粉砕、炉の下方のバー
ナでの燃焼に適している。第2の流れは、原料石
炭中の無機物(硫化鉄を含む)を濃縮するように
処理されたものである。高無機物含量をもつ石炭
の第2の流れは極めて細かいサイズに粉砕され、
無機物中の二硫化鉄がFe2O3および/または
Fe3O4に変えられ易くなる。この変化は、第2の
流れを第1のバーナ群の上方に配置されたバーナ
に供給し、これにより無機物富有石炭を空気富有
燃焼域に噴出することにより、達成される。この
ようにして、石炭中の無機物は、石炭から熱を回
収する間における炉内でのスラグ化を回避する形
状に変えられる。
上記方法は、本発明を具現化する構造において
実施される。この構造は、原料石炭を粉砕し、粉
砕した石炭を2つの流れに分け、比較的無機物を
除去した石炭の第1の流れを粉砕し、かつ従来法
の如く粉砕した石炭の第1の流れを炉の下方部で
燃焼させるために要求される装置を包含する。こ
の装置は、無機物富有石炭の流れを受け、これを
微細に粉砕し、微細に粉砕した石炭および無機物
の流れを、無機物中の二硫化鉄を効果的に変化さ
せるに充分な高温とした炉の燃焼域に噴出する粉
砕機をも包含する。
上述の如く、本発明は、方法および装置に固有
の他の利点とともに上記の結果および目的のすべ
てを達成するように採用されるものである。
以上本発明をその具体例について詳述したが、
本発明はこの特定の実施例に限定されるものでは
なく、本発明の精神を逸脱しないで幾多の変化変
形がなし得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施に好適な石炭調製システム
および炉の概略説明図である。 1……炉、4,5……バーナ、6……火球、1
1……分級機、14,15……ミル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 高無機物含量をもつ石炭を燃焼させる方法に
    おいて、高無機物含量をもつ原料石炭を比較的低
    無機物含量の第1の流れと硫化鉄を含む比較的高
    無機物含量の第2の流れとに分け、前記第1の流
    れの石炭を炉での燃焼のための通常のサイズに粉
    砕し、この粉砕した石炭の第1の流れを炉の下方
    部の燃焼域に供給するとともに、前記第2の流れ
    の石炭を極めて細かいサイズに粉砕し、この微細
    に粉砕した無機物含有石炭の第2の流れを炉の燃
    焼域の上方高温部に供給して、無機物中の硫化鉄
    をFe2O3および/またはFe3O4に変化させるとと
    もに、無機物が炉でスラグを形成するのを防止す
    ることを特徴とする、高無機物含量をもつ石炭の
    燃焼法。
JP58177215A 1982-09-27 1983-09-27 高無機物含量をもつ石炭の燃焼法 Granted JPS5981406A (ja)

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US06/423,591 US4438709A (en) 1982-09-27 1982-09-27 System and method for firing coal having a significant mineral content
US423591 1982-09-27

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JPS5981406A JPS5981406A (ja) 1984-05-11
JPS6319763B2 true JPS6319763B2 (ja) 1988-04-25

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JP58177215A Granted JPS5981406A (ja) 1982-09-27 1983-09-27 高無機物含量をもつ石炭の燃焼法

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