JPS6358007A - 微粉炭燃焼ボイラ - Google Patents

微粉炭燃焼ボイラ

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JPS6358007A
JPS6358007A JP61200700A JP20070086A JPS6358007A JP S6358007 A JPS6358007 A JP S6358007A JP 61200700 A JP61200700 A JP 61200700A JP 20070086 A JP20070086 A JP 20070086A JP S6358007 A JPS6358007 A JP S6358007A
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JP
Japan
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pulverized coal
air
oxygen
combustion
enriched
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JP61200700A
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Motoaki Hirao
平尾 元亮
Shunpei Nozoe
野添 浚平
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

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、微粉炭燃焼ボイラに係り、特に燃焼効率の向
上及び低NOX燃焼などを可能とする微粉炭燃焼ボイラ
に関する。
〔従来の技術〕
従来、微粉炭燃焼ボイラにおいて、輸送用−次空気と微
粉炭機による微粉炭との混合流は、混合物輸送管により
輸送され、微粉炭バーナから火炉内に噴射され、一方、
−段燃焼用二次、三次空気が混合流の周囲から内部へ混
合され、空気比1以下となるように微粉炭バーナの一段
燃焼用空気口から供給されて微粉炭が還元雰囲気燃焼さ
れ、引続き、未反応分は火炉の中間部付近の二段燃焼用
空気口から供給される二段燃焼用空気によって完全燃焼
される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、上記従来の微粉炭燃焼ボイラによれ N5、ば
、微粉炭製造ならびに輸送をはじめ、−段燃焼用二次、
三次空気及び二段燃焼用空気として通常の空気が用いら
れているため次のような問題があった。
(1)直接式燃焼方式においては微粉炭様における微粉
砕にさいし、石炭の自然発火や炭じん爆発などを発生す
ることがある。
(2)貯蔵式燃焼方式においては、微粉炭貯蔵時に、自
然発火、爆発などを発生することがある。
(3)還元雰囲気燃焼を行うために一次空気量を減少さ
せることとなるが、燃焼火炎の火炎後退を防止するため
、−次空気量を著しく低減することができず、適切な酸
素雰囲気に調整制御することを簡易に行うことができな
い。
(4)多種多様の性状を有する石炭を利用するにさいし
て、高い燃焼効率が得られぬことがあり、灰中未燃分の
増大を伴う。
本発明は、このような従来の問題を解決するものであり
、窒素富化空気と酸素富化空気を同時に利用して微粉炭
製造、貯蔵、輸送および燃焼にあたり、系統の雰囲気を
不活性にし安全性に優れるとともに、還元雰囲気燃焼に
おける適切な酸素雰囲気への調整制御による燃焼効率の
向上を同時に達成することができる優れた微粉炭燃焼ボ
イラを提供することを1」的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記目的を達成するために、空気を酸素富化空
気と窒素富化空気とに分離する酸素富化膜ユニットと、
酸素富化膜ユニットから供給される窒素富化空気と微粉
炭機による微粉炭との混合流を輸送する微粉炭輸送管と
、微粉炭輸送管によって輸送される前記微粉炭を燃焼す
べく火炉に取付けた微粉炭バーナと、窒素富化空気を前
記微粉炭バーナの一段燃焼用空気口に供給する一段燃焼
用空気管と、前記酸素富化膜ユニー/ )から供給され
る酸素富化空気を前記微粉炭バーナの別の一段燃焼用空
気口および火炉の二段燃焼用空気口に供給する別の一段
燃焼用空気管および二段燃焼用空気管とを備えたことを
特徴とするものである。
〔作 用〕
本発明は上記のような構成により次のような作用を有す
る。すなわち、M素富化膜ユニット  −における高分
子膜に空気を供給して、膜を透過した酸素富化空気と膜
を透過しない窒素富化空気とに分離される。酸素富化空
気は微粉炭バーナの一段燃焼用二次、三次空気および火
炉における二段燃焼用空気としてもちいられるとともに
、窒素富化空気は直接燃焼方式では一次空気として微粉
炭製造ならびに微粉炭輸送とともに微粉炭バーナへの噴
出ならびに一段燃焼用二次、三次空気のためにもちいら
れ、さらに、貯蔵式燃焼方式の場合には微粉炭機、微粉
炭サイロならびに微粉炭輸送とともに微粉炭バーナへの
噴出ならびに一段燃焼用二次、三次空気のためにもちい
られる。
火炉においては、微粉炭の段階燃焼が行われ、微粉炭の
急速な着火、昇温過程に引続き、−段燃焼域では還元雰
囲気となり、火炉に二段燃焼域では酸化雰囲気となるよ
うに制御している。酸素富化空気のもとての前記の燃焼
過程においてはとくに微粉炭の着火の促進と安定ととも
に急速な反応が行われて高温度となり高温度における充
分な還元燃焼を可能となし、加えて、二段燃焼において
は未燃ガスおよび未燃粒子の燃焼反応が進行する。かく
して、微粉度の燃焼反応が著しく促進されてその完結が
行われるため、灰中の未燃分の残留が少〈高い燃焼効率
が得られて、NOX排出を抑制することができる。さら
に、石炭炭種に応じて酸素富化空気供給量を制御するこ
とにより、燃焼域におけるふん囲気中の酸素量を調節制
御できるために、石炭炭種の燃焼性、N分に応じた最適
な燃焼制御とNOX制御を行うことが可能になる。
窒素富化空気は微粉炭機、微粉炭サイロ、微粉炭輸送管
微粉炭バーナにもちいられ、これらの機器内の雰囲気を
不活性化させるため、微粉炭の操作にさいしての自然発
火などの発生を防止することが可能となり、高い安全性
のもとで微粉)女を利用することができ、また、微粉炭
機、微粉炭輸送管においては、窒素富化空気を充分に導
入することにより、機器内流速を充分に確保することが
できて、微粉炭の堆植などを防止でき、さらに、微粉炭
バーナにおいては、微粉)焚流1Aを低下させても火炎
後退などの発生も減少するため、ターンダウン比を大幅
に増大させることができるようになる。
〔実施例〕
以下、本発明の実−流側を図面について詳細に説明する
。第1図は本発明の一実施例の構成をしめすものであり
、直接式燃焼方式の場合をしめす、第1図において、1
0はボイラの火炉、12は微粉度バーナ、14は微粉度
機、24は空気予熱器、46は酸素富化膜ユニットであ
る0石炭5Bは給炭器56によって微粉炭機14に供給
されて微粉砕される。一方、空気40は押込送風機42
により酸素富化膜ユニット46に供給され、酸素官化膜
ユニット46における高分子膜の両側には充分な圧力差
が作用して透過するように送風機48によって減圧状態
が維持せられ、とくに、線素透過係数の高いポリジメチ
ルシロキサンなどからなる高分子膜をもちいて、酸素と
窒素とに分離され、酸素富化空気50と窒素富化空気5
2とが得られる。
窒素富化空気52は空気予熱器24により加熱されて、
−吹送風4’154によって昇圧されて、前記の微粉炭
機14に供給せられ、石炭の微粉砕にもちいられ、微粉
炭と窒素富化空気52との混合流は微粉炭輸送管16に
よって輸送せられ、@粉炭バーナ12に接続せられて微
粉炭は火炉10に噴出される。酸素富化空気50は空気
予熱器24により加熱されて、空気管22を経て微粉炭
バーナ12に設けられた一段燃焼用空気口である二次空
気口18および三次空気口20から供給せられ、微粉炭
燃焼に必要な酸素量が付与される。
また、−次送風機54から分岐された窒素富化空気52
aは微粉炭バーナ12に別に設けられた一段燃焼用空気
口である二次空気口56および三次空気口58から供給
せられ、前記の酸素富化空気50とともに微粉炭燃焼に
必要な酸素量が付与されるとともに、両名の流量の調整
により、−段燃焼域における燃焼雰囲気が還元雰囲気を
形成するようにされている。
次に二段燃焼用空気口30が火炉10に設けられ、空気
加熱器24の酸素富化空気出口側からの空気管26が連
結されており、送風機28をもって二段燃焼域を形成す
るために必要な酸素富化空気が供給される。火炉lOお
よび図示を省略した蒸気発生部からの排ガス32は空気
予熱″Jg24を経て集じん装置34によりフライアッ
シュなどを分離したのち、誘引通風機36より煙突38
から系外に排出される。
微粉度バーナ12においては、酸素富化空気50および
窒素富化空気52aが利用されることにより、微粉炭の
若人の促進と安定がもたらされ、−段燃焼域においては
急速な反応が行われて高温度となり、高温度における還
元燃焼が進行してNOX生戊が抑制されるとともに二段
燃焼域においては未燃ガスおよび未燃粒子の燃焼反応が
進行する。かくして、微粉炭の燃焼反応が著しく促進さ
れて、その完結が行われるため、灰中の未燃分の残留を
少くすることができる。したがって高燃料比からなる燃
焼性の低い石炭の微粉炭燃焼にさいしても高い燃焼効率
が得られ、前記のNOX抑制に加えて段階燃焼にあたり
窒素比が少ない酸素富化空気をもちいて燃焼が行えるの
でNOx抑制の効果が得られる。
微粉炭機14においては加熱された窒素富化空気の導入
のもとで石炭58の微粉砕が行われるので、不活性化さ
れた雰囲気で充分な流速のもとて微粉砕されることにな
り、微粉炭の堆積や自然発火などの発生が防止され1、
高い安全性が得られる。
微粉度バーナ12において、微粉炭は酸素比が少ない窒
素富化空気をもちいて火炉10に噴出されるため還元雰
囲気燃焼を容易にすることができ、さらに、火炎後退な
どの発生も減少するため、微粉炭バーナ12のターンダ
ウン比を大幅に増大させることができる。
第2図は本発明の他実流側の構成をしめすものであり、
貯蔵式燃焼方式の場合をしめす。
第2図において第1図と共通であるものについては重複
して説明することを省略する。
60は微粉炭であって、図示を省略した微粉炭機によっ
て製造される。微粉炭60は微粉炭サイロ62に貯蔵せ
られ、微粉炭サイロ62の下部に設けた供給器から一定
流量のもとで排出されて、さらに、混合器68において
、窒素富化空気52と混合して混合流となり、微粉炭輸
送管16a内を通り微粉炭バーナ12から混合流が火炉
10に噴出される。また分岐された窒素富化空気52a
は二次空気口56および三次空気口から供給される。
さらに、窒素富化空気52の一部は送風機70によって
昇圧されて、加圧窒素富化空気52bとなり貯槽72を
経て微粉炭サイロ62に接続されており、微粉炭サイロ
62には所定の圧力を保持しつつ加圧窒素富化空気52
bを封入し不活性ふん囲気となしており、大気圧に比し
て加圧状態にされているため外気が微粉炭サイロ62に
侵入して不活性ふん囲気を阻害することが防止されてい
る。かくして充分な不活性ふん囲気が形成されて微粉炭
サイロ62内における微粉炭の自然発火などの発生を防
止することができる。
上記いずれの実施例においても、窒素富化空気と酸素富
化空気とを同時に利用して、窒素富化空気は微粉炭機、
微粉炭サイロ、微粉炭輸送管微粉炭バーナなどの系統内
の雰囲気を不活性にして完全にさせて微粉炭燃焼が行わ
れ、−段燃焼域を還元雰囲気に形成するとともに、酸素
富化空気は微粉炭バーナ、二段燃焼用空気口から導入さ
れて多種多様の石炭を燃焼させて、高い燃焼効率に制御
できてNOx排出を抑制することができる。したがって
、微粉炭の安全な製造、貯蔵、供給と輸送のもとての微
粉炭燃焼にさいして、未燃損失を低減できるためボイラ
熱効率の向上が可能となる。
さらに、微粉炭バーナのターンダウンを大幅に増大させ
ることができるため、微粉炭燃焼ボイラの利用にあたり
大きな負荷変動に対応させることが可能となる。
なお、本発明の実施態様は上述実施例のみに限定されな
いことは勿論であり、分離装置、低NOxバーナおよび
類似燃焼装膜などにおける多くの態様が採用可能である
〔発明の効果〕
本発明は上記実施例より明らかなように、酸素富化膜ユ
ニットにより分離された窒素富化空気と酸素富化空気と
を同時に利用して、微粉炭燃焼にあたり、窒素富化空気
による微粉炭機における微粉炭の製造、微粉炭サイロに
おける微粉炭の貯蔵、微粉炭輸送管における微粉炭の輸
送などを安全に行うことができる。
また、酸素富化空気による微粉炭の還元雰囲気燃焼を容
易にすることができて1石炭度種の燃焼性、N分に応じ
た最適な燃焼制御とNOx 1tJI御を行うことがで
きるとともにボイラ熱効率やターンダウン比を向上する
ことができるという多大な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例にかかる微粉炭燃焼ボイラの
概略ブロック図、第2図は本発明の信実流側にかかる微
粉炭燃焼ボイラの概略ブロック図である。 10・・・火炉       12・・・微粉炭バーナ
14・・・微粉炭機     16・・・微粉炭輸送管
18・・・二次空気口    20・・・三次空気口3
0・・・二段燃焼用空気口 46・・・酩素富化膜ユニット 50・・・酸素富化空気

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 空気を酸素富化空気と窒素富化空気とに分離する酸素富
    化膜ユニットと、酸素富化膜ユニットから供給される窒
    素富化空気と微粉炭機による微粉炭との混合流を輸送す
    る微粉炭輸送管と、微粉炭輸送管によって輸送される前
    記微粉炭を燃焼すべく火炉に取付けた微粉炭バーナと、
    窒素富化空気を前記微粉炭バーナの一段燃焼用空気口に
    供給する一段燃焼用空気管と、前記酸素富化膜ユニット
    から供給される酸素富化空気を前記微粉炭バーナの別の
    一段燃焼用空気口および火炉の二段燃焼用空気口に供給
    する別の一段燃焼用空気管および二段燃焼用空気管とを
    備えたことを特徴とする微粉炭燃焼ボイラ。
JP61200700A 1986-08-27 1986-08-27 微粉炭燃焼ボイラ Granted JPS6358007A (ja)

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