JPS6321406A

JPS6321406A - 粉砕燃料逆火防止装置

Info

Publication number: JPS6321406A
Application number: JP16539286A
Authority: JP
Inventors: Hidehisa Yoshizako; 秀久吉廻
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1986-07-14
Filing date: 1986-07-14
Publication date: 1988-01-29
Anticipated expiration: 2010-07-26
Also published as: JPH0769043B2

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〕本発明は粉砕燃料の燃焼装置に係り、とくに燃料を噴出
するフュエルパイプへの逆火防止とともに排ガス中の未
燃分を低減するに好適なボイラ装置に関する。

〔従来の技術〕

１９７０年代に起ったオイルショック以後、石油依存型
のエネルギ形態の見直しが始まり、石油を大量に消費し
ていた発電業界でも、これを機会に、石炭、ガス、原子
力へのエネルギ転換が計られている。その中でも１石炭
エネルギは埋蔵量が豊富で安価なことから現在量も利用
されている。

石炭の利用方法としては、従来の微粉炭燃焼に加えて、
ＣＯＭ、ＣＷＭ、ガス化といった新しい方法が開発中で
ある。しかし、石炭を粉砕して、そのまま燃焼させる微
粉炭燃焼が現状では圧倒的に多い。

このように多く利用されている微粉炭燃焼システムでは
、石炭はコールバンカからミルに送られ、粉砕され、微
粉炭となった後、搬送用空気と共にフュエルパイプによ
ってバーナへ送られる０通常は１台のミルで複数のバー
ナへ供給する場合が多い。

微粉炭燃焼は従来の油燃料と比べ燃焼性が悪いこと、ミ
ルを使用するために負荷変化への応答が悪いことなどが
上げられるが、最も大きな差はハンドリングにある。ま
ず、油燃料の場合はポンプで昇圧すれば、後は配管によ
って自由自在にバーナへ供給することができる。一方、
微粉炭の場合は搬送用の空気によって輸送されるため、
配管の曲がりが大きいと微粉炭が滞留したり、水平部が
長いと微粉炭が沈降したりする。この場合、自然発火に
よる火災の危険が生じる。

このような、微粉炭のハンドリング面における問題に対
しては種々の対策が施されている。その一つに、フュエ
ルパイプ内に設けた微粉炭逆火防止装置がある。

〔発明＝タミが解決しようとする問題点〕微粉炭逆火防
止装置を第２図によって説明する。

ミルから輸送されてきた微粉炭はフュエルパイプｒによ
ってエアレジスタ２に入る。一方、燃焼用空気はウィン
ドボックス３に入りエアレジスタ２に導かれる。そして
、これらは炉壁４を通って火炉５内に噴出し、着火し、
火炎を形成する。この時、搬送用空気に乗った微粉炭６
は微粉炭逆火防止装置７を通ってエアレジスタ２に入る
が、既に述べたようにフュエルパイプ１等の配管に水平
部分があると微粉炭６が堆積し易く、火炉５側からの熱
を受けると、火炎がフュエルパイプ１内を伝播し、大火
災に至る可能性がある。そこで、火炎伝播速度以上にな
る絞りを設ければこの逆火は防止できる由である。それ
が、逆火防止装置７である。最初からフュエルパイプ１
径を小さくしておけば良いように思われるが、その場合
には火炎がバーナに着かず、吹き飛び状態になり、燃焼
側で一不都合が生じる。

この逆火防止装置７は別の機能も有している。

既に説明したように、配管中に曲がり、水平部があると
微粉炭と搬送用空気の分離や、偏流が生じる。これを防
止する役目をこの逆火防止装置は兼ねており、安定な燃
焼を行うために絶対必要なものである。

しかし、従来の逆火防止装置は第２図のようにフュエル
パイプ１の内側に絞りを設けたものが多い、この方法に
よると、ミルから輸送されてきた、濃度分布にムラを持
ちしかも偏流を起こした微粉炭流も一担は整流されるが
、拡がり部で再び微粉炭濃度にムラを生じる。つまり絞
り部を出る際、はく離を起こさない程度の絞り部の下流
側の角度によって、搬送用空気はほぼ均一に拡がるが、
しかし、微粉炭は空気に比べ比重が２，０００　　もあ
るため、外側には拡がらず、逆に絞り上流側の効果のた
めに中央へ寄せられてしまう、この傾向は、慣性力の大
きい粗粉程その程度が著しくなる。

粗粉は燃焼を完結するまでに微粉よりも長い時間を要す
が、火炎は外側から内部に進行して行くため、微粉に比
べ着火開始が遅れ、十分な燃焼時間が確保できない。そ
のため、ボイラ排ガス中には粗粉による未燃分の量が増
え、燃焼効率を著しく低下させている。

この低下に対する従来技術としては第３図に示すように
内側に略円錐状物８を設けて、この燃焼効率の低下を緩
和しようとしたものもあるが、このような流路にすると
、微粉炭濃度のムラを無くす整流作用が低下するため、
あまり未燃分の量を減らす効果は上がっていない。

以上のように、従来技術による逆火防止装置では燃焼性
の悪い粗粉が中央に集まり火炎中での着火が遅れるため
排ガス中の未燃分を減らすことができない。

〔問題点を解決するための手段〕

上記欠点を解消するために前記絞り部の位置と前記略円
錐状物の位置の相互関係をうまく調整すればよいことを
実験によって見い出した。即ち、絞り部の最小内径位置
と略円錐部の最大直径位置の軸方向距離ΔＬをフュエル
パイプの直径りに対して０．２５＜ΔＬ／Ｄ＜１．０とすれば、排ガス中の未燃分を減らすことができる（第
６図参照）。

〔作用〕

微粉濃度にムラを持ち偏流なども起している微粉炭流は
、絞り部の前方において外側から絞られることによって
均一化される。そして、絞り部後方の拡大部に入ると略
円錐状物８によって、外側へと押しやられる。この結果
、空気よりも微粉炭の方が外側に集中し、特に、粗粉は
ど外側に集中する。従ってフュエルパイプ１出口では周
方向には均一で半径方向には外側において微粉炭濃度の
高い分布が得られる。そして、外側に集中している粗粉
から着火が始まるので十分な燃焼時間が確保でき、排ガ
ス中の未燃分を低減させることができるものと考えられ
る。

本発明の数値を確認するために、小型の５０ｋｇ／ｈｒ
のバーナでテストした所、未燃分が従来より１０％低下
した。しかも、低ＮＯｘ燃焼に必要な排ガス中のＮＯｘ
値は変化することがなかった。

その様子を第６図に示す。第６図の横軸は第１図に示す
ように、逆火防止装置である絞りが最小となる位置Ｌ□
、と略円錐構造物８が最大径となる位置Ｌ２との差ΔＬ
をフュエルパイプ径りで割って無次元化したものである
。つまり、略円錐状物８のズレを意味する。一方、縦軸
はフュエルパイプ噴出口でサンプルした排ガス中のＮＯ
ｘ′ａ度と灰中未燃分量を示す、いずれも比較のために
ΔＬ／Ｄ＝Ｏ即ち従来タイプのものを１００％にして相
対的な表示にしである。ΔＬ／Ｄを増加させても、排ガ
ス中のＮｏｘｔＡ度には殆んど変化が見られないのに対
して、未燃分はわずかな変化で急激に低下している。た
だし、その後は逆に増加しているのは、既に述べた原理
から、ΔＬ／Ｄが大きくなり過ぎると本発明の作用が低
下するためである。

尚、大型の事業用ボイラでもＮＯｘ値を増加させること
なく、未燃分の量を１０％程度、低減できると思われる
。

〔発明の実施例〕

本発明になる実施例に係る燃焼システム全体構成を第４
図に示す。石炭１１はコールバンカ１２からフィーダ１
３に落下し、ミル１４へと送られる。粉砕された微粉炭
は搬送用空気によってフュエルパイプ１から各バーナへ
と送られる。一方、燃焼用空気はファン１５によってウ
ィンドボックス３に送られ各バーナに分配される。そし
て炉壁４から火炉５内にそれぞれ噴出し、燃焼し、排ガ
ス６４となって図示しない煙突から出て行く。

尚、ファン１５から送り出された空気６１は、一部は燃
焼用空気６２として流れ、一部は搬送用空気６３として
流れて微粉炭６流を形成する。

次に、本発明を実施したバーナを第５図に示す。

搬送用空気に乗った微粉炭はフュエルパイプ１を通り、
ウィンドボックス３の入口で絞り部７によって内側に絞
られ１次に本発明になる略円錐状物８によって外側に拡
げられ、フュエルパイプ１から火炉５に噴出する。一方
、燃焼用空気はウィンドボックス３からエアレジスタ２
に供給され、炉壁４から火炉５側に噴出される。火炉に
噴出した微粉炭と燃焼用空気は徐々に混合を開始し、火
炉からの熱を受けて着火し、燃焼を開始する。

尚、フュエルパイプ１の中央の油用フユエルパイプ１６
は、微粉炭燃焼を開始するまでのウオームアツプ用の油
を供給するための配管であり、微粉炭燃焼中は油は停止
している。

本実施例の作用効果について説明する。前記第５図のΔ
Ｌ／Ｄの値は０．５である。まず絞り部７によって、微
粉炭及び搬送用空気が外側から内側に絞られる。その結
果、ミル１４からバーナへ至るまでの配管中で生じた。

微粉炭濃度のムラ及び偏流は解消される。

次に、この絞り７の下流に設けた。略円錐状物８によっ
て、微粉炭及び搬送用空気は外側に押しやられる。その
後、略円錐状物８の径は再び緩やかに小さくなるので、
慣性力の小さい搬送用空気はツユエルバイブ１内に均一
化していく。しかし、微粉炭は慣性力が空気に比べ２，
０００倍程度あるため、外側に押しつけられたまま噴出
口へ向う。

特に、粒径の大きい粗粉は一層その傾向が大きい。

本実施例の効果を確認するために、非燃焼時に。

フュエルパイプ１噴出口で微粉炭濃度を測定した結果を
示したのが、第８図である。縦軸はフュエルパイプ１の
半径方向位置をパイプ半径で割ったもので、０が中心、
１がフュエルパイプ径に相当する。横軸はサンプリング
した微粉炭濃度を最大微粉濃度で割った無次元量である
。０は微粉炭が無い部分、１が最大濃度である。第８図
においてＢは第２図に示した従来型の場合を示し、Ａは
第５図の場合を示す。

第８図から明らかなように、従来型の場合には微粉濃度
の最大位置がフュエルパイプ１の中央にあり、逆火防止
装置の絞り効果によって微粉が中央に集まっているのが
判る。一方１体実施例になるＢの場合には、反対に、最
大微粉濃度となる位置が外側になっており、中央は濃度
が低くなっている。

この結果より、本実施例の効果が示された。

第７図に他の実施例を示す。第５図の例と異なる点は、
略円錐状物８がスリーブ２１に取り付けられており、フ
ュエルパイプ軸方向にスライドするようになっているこ
とである。略円錐状物を絞り部に置けば従来例（第３図
）と同様になるが、スリーブ２１を火炉側に押しこんで
行くと本発明に係るΔＬ／Ｄの数値をとることができる
。このスリーブ２１はフュエルパイプ１から伸びる外筒
２２内を移動し、ストッパによって固定される。

また、他の実施例として、略円錐状物の形を流線形にし
たものなど考えられるが、その効果は同じである。

〔発明の効果〕

本発明の粉砕燃料逆火防止装置によれば、フュエルパイ
プ内への逆火を防止できると同時に排ガス中の未燃分の
量が増加するのを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第５図の要部拡大図、第２図は従来バーナの側
断面図、第３図は従来バーナの他の例を示す側断面図で
ある。第４図は本発明を実施する微粉炭焚ボイラの系統
図、第５図は本発明を実施したバーナの側断面図、第６
図は本発明の効果を示すためのグラフをあられした図、
第７図は他の実施例を示すバーナの側断面図、第８図は
本発明の効果を示す微粉炭濃度測定結果を示す図である
。１・・・フュエルパイプ。５・・・火炉。６・・・粉砕された固体燃料（微粉炭）、７・・・絞り
部。８・・・略円錐状物、６３・・・搬送用空気。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）粉砕された固体燃料を搬送用空気と共に火炉内に
噴出するフュエルパイプを有する燃焼装置において、フュエルパイプの噴出口の上流側にフュエルパイプの内
径が上流から下流に向って徐々に小さくなり最小内径と
なった後に除々に大きくなる絞り部を設け、該絞り部の
下流側中央位置に上流から下流に向って徐々に直径が大
きくなり最大直径となった後に徐々に小さくなる略円錐
状物を設け、フュエルパイプの軸方向における前記絞り
部の最小内径位置と前記略円錐状部の最大直径位置との
距離ΔＬがフュエルパイプの直径Ｄに対して０．２５＜
ΔＬ／Ｄ＜１．０の関係を有するようにしたことを特徴とする粉砕燃料逆
火防止装置。
（２）特許請求の範囲第１項において略円錐状物は、フュエルパイプの内部中央位置に同軸に
設けられている油用フュエルパイプの外径が上流から下
流に向って変化することにより形成されている粉砕燃料
逆火防止装置。
（３）特許請求の範囲第１項において、略円錐状物は、フュエルパイプの内部中央位置に同軸に
設けられている油用フュエルパイプの外周上をスライド
可能に覆っている円筒状スリーブの外径が上流から下流
に向って変化することにより形成され、該円筒状スリー
ブはフュエルパイプの外部からスライドできるように構
成されている粉砕燃料逆火防止装置。
（４）特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項のいず
れか１項において、略円錐状物は、直径の変化が曲線的
になされ全体として流線形をなしている粉砕燃料逆火防
止装置。