JP2000065305A - 貫流型ボイラ - Google Patents

貫流型ボイラ

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JP2000065305A JP10233685A JP23368598A JP2000065305A JP 2000065305 A JP2000065305 A JP 2000065305A JP 10233685 A JP10233685 A JP 10233685A JP 23368598 A JP23368598 A JP 23368598A JP 2000065305 A JP2000065305 A JP 2000065305A
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研二 山本
Yoshinobu Kobayashi
啓信 小林
Hirofumi Okazaki
洋文 岡▲崎▼
Shunichi Tsumura
俊一 津村
Kenji Kiyama
研滋 木山
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で、側壁近傍のＣＯ濃度，未燃
分，付着灰などを低減し、燃焼状態を良好に維持できる
低コストの手段を備えた貫流型ボイラを提供する。 【解決手段】 少なくとも一方に複数段のバーナ２，
３，４を設置されて互いに対向する前後壁(バーナ壁)１
４ａ，１４ｂと、バーナ壁１４ａ，１４ｂに交わる側壁
１ａ，１ｂとにより形成される燃焼室１３を有する貫流
型ボイラにおいて、燃焼室１３内で側壁１ａ，１ｂ近傍
の気体圧力を燃焼室１３中心部における気体圧力よりも
高くする燃料を含まない気体の噴流１８の気体噴出口６
をバーナ段２，３，４の高さの範囲内で最外バーナと側
壁１ａおよび１ｂとの間に設けた。燃焼ガス１６は、気
体の噴流１８により、側壁１ａ，１ｂに近づけなくな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、貫流型ボイラに係
り、特に、火炉の側壁近傍におけるＣＯ濃度，未燃分，
付着灰などを低減するのに好敵な貫流型ボイラに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ボイラの熱効率を高めるには、火炉内に
おける一酸化炭素(ＣＯ)濃度や未燃分を低減しなければ
ならない。火炉内におけるＣＯ濃度や未燃分を低減する
ため、以下の方法が知られている。
【０００３】第１の方法は、運転条件を調整する方法で
あって、具体的には、バーナの空気流量や二段燃焼用ア
フタエアポートの空気流量を調整する方法である。
【０００４】第２の方法は、未燃分が高くなる空間に空
気を供給する方法である。第２の方法の例として、実開
昭５９−９２３４６号公報，実開平２−１２２９０９号
公報，特開昭６２−１３１１０６号公報，特開平３−２
８６９１８号公報などには、火炉の壁に沿うように空気
を流す方法が示されている。
【０００５】これら従来例のうち、実開昭５９−９２３
４６号公報，実開平２−１２２９０９号公報，特開平３
−２８６９１８号公報においては、空気の噴出口をバー
ナ段の下方に設けた貫流型ボイラを開示している。
【０００６】特開昭６２−１３１１０６号公報において
は、空気の噴出口を火炉の四方の壁に設け、かつ、空気
の噴出口を複数のバーナ段の上下および中間の高さに設
けた貫流型ボイラを開示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】発明者らは、実際のボ
イラの測定や数値解析などにより、上記従来の第１の方
法および第２の方法の有効性を検証した。その結果、こ
れらのいずれの方法を採用しても、少なくともバーナ段
の高さで、バーナを設けた壁と交わる側壁の近傍におい
ては、燃焼ガスのＣＯ濃度や未燃分が依然として高いこ
とが、明らかになった。また、石炭を燃焼させた場合、
側壁に灰が付着することも分かった。
【０００８】その原因は、側壁近傍の圧力が火炉中央の
燃焼領域よりも低いために、バーナから生じた燃焼ガス
がバーナを設けた壁と交わる側壁近傍に来てしまうこと
である。
【０００９】この対応策が、特開平７−９８１０３号公
報に示されている。この例では、複数のバーナとその下
流に複数の二段燃焼用空気投入口とを備えた貫流型ボイ
ラにおいて、火炉の側壁とバーナとの間に、酸素分圧が
１０％以下の燃焼用ガスを供給する補助燃焼ポートを設
け、この補助燃焼ポートから噴出させる燃焼用ガスの噴
射量と噴流の方向とを調節してバーナ噴流の火炉側壁へ
の巻き返しを防止する構造を提案している。
【００１０】しかし、この従来例では、酸素分圧が１０
％以下の燃焼用ガスを補助燃焼ポートまで供給する配管
が必要となる。数十ｍに及ぶ長さの燃焼用ガス供給配管
を引き回さなければならず、大幅なコストアップは避け
られない。
【００１１】本発明の目的は、燃焼ガスが側壁近傍に来
ることを、空気，酸素，燃焼排ガスなどを使用して、抑
制できるようにした貫流型ボイラを提供することであ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、前後壁と当該
前後壁に交わる側壁とにより形成される燃焼室と、前記
前後壁の少なくとも一方に複数段にわたって設置された
バーナとを有する貫流型ボイラにおいて、前記燃焼室内
における気体の圧力を前記燃焼室中心部よりも側壁近傍
で高くするために、前記バーナ段の高さの範囲内で最外
列バーナと前記側壁との間に気体噴出口を設けた貫流型
ボイラを提案する。
【００１３】本発明は、また、前後壁と当該前後壁に交
わる側壁とにより形成される燃焼室と、前記前後壁の少
なくとも一方に複数段にわたって設置されたバーナとを
有する貫流型ボイラにおいて、前記燃焼室内における前
記側壁近傍の気体の圧力を前記燃焼室中心部における気
体の圧力よりも高くするために、気体の噴流の噴出口を
前記バーナ段の高さの範囲内で前記側壁に設けた貫流型
ボイラを提案する。
【００１４】本発明は、さらに、前後壁と当該前後壁に
交わる側壁とにより形成される燃焼室を有し、前記前後
壁の少なくとも一方に複数段のバーナを有し、当該バー
ナ段の下流に二段燃焼用のアフタエアポートを有する貫
流型ボイラにおいて、前記燃焼室内における前記側壁近
傍の気体の圧力を前記燃焼室中心部における気体の圧力
よりも高くする気体の噴流の噴出口を前記バーナ段の高
さの範囲内で最外列バーナと前記側壁との間に少なくと
も１段設け、前記最下段バーナから前記アフタエアポー
トの間に複数段設けたことを特徴とする貫流型ボイラを
提案する。
【００１５】上記いずれの貫流型ボイラにおいても、対
向する前記前後壁の同じ高さに前記気体噴出口を設け、
対向する前記気体噴出口からの気体の噴流が前記前後壁
の中間で衝突する速度で前記噴流を噴出させる給気手段
を備えることが望ましい。
【００１６】本発明は、より具体的には、燃料としての
微粉炭および当該微粉炭搬送用空気を前記複数段のバー
ナに供給する手段と、燃焼用空気を前記複数段のバーナ
に供給する手段と、前記気体噴出口に噴流用気体を供給
する手段とを備え、上記いずれかの貫流型ボイラにおい
て、前記ボイラの負荷指令，炭種情報に基づいて前記気
体噴出口からの噴流の流量を制御し、前記ボイラの負荷
が低いときは前記気体噴出口からの噴流の流量を少なく
し、前記ボイラの負荷が高くなるとともに前記気体噴出
口からの噴流の流量を多くする制御手段を備えた貫流型
ボイラを提案する。
【００１７】本発明は、また、燃料としての微粉炭およ
び当該微粉炭搬送用空気を前記複数段のバーナに供給す
る手段と、燃焼用空気を前記複数段のバーナに供給する
手段と、前記気体噴出口に噴流用気体を供給する手段と
を備え、上記いずれかの貫流型ボイラにおいて、前記側
壁近傍の燃焼ガスの一酸化炭素(ＣＯ)濃度を測定する手
段を備え、前記ボイラの負荷指令，前記ＣＯ濃度の測定
結果に基づいて前記気体噴出口からの噴流の流量を制御
し、前記ボイラの負荷が低いときは、前記気体噴出口か
らの噴流の流量を少なくし、前記ボイラの負荷が高くな
るとともに前記気体噴出口からの噴流の流量を多くし、
かつ、前記ＣＯ濃度が所定値以下の時には、前記気体噴
出口からの噴流の流量を減少させる制御手段を備えた貫
流型ボイラを提案する。
【００１８】前記制御手段は、燃料比の低い微粉炭ほど
前記噴流の流量を多くする手段とすることができる。
【００１９】気体噴出口に噴流用気体を供給する手段
は、前記バーナの燃焼用空気を分岐させて噴流用空気と
してもよい。その場合は、燃焼用空気の流路および噴流
用空気の流路にそれぞれ流量調整ダンパを備えることが
好ましい。
【００２０】気体噴出口に噴流用気体を供給する手段
は、微粉炭搬送用空気を分岐させて噴流用空気とするこ
ともできる。
【００２１】前記バーナ段の下流に二段燃焼用のアフタ
エアポートを設置した場合は、気体噴出口に噴流用気体
を供給する手段は、アフタエアを分岐させて噴流用空気
とすることが可能である。
【００２２】本発明においては、前後壁と当該前後壁に
交わる側壁とにより形成される燃焼室と、前記前後壁の
少なくとも一方に複数段にわたって設置されたバーナと
を有する貫流型ボイラにおいて、前記燃焼室内における
気体の圧力を前記燃焼室中心部よりも側壁近傍で高くす
るため、前記バーナ段の高さの範囲内で最外列バーナと
前記側壁との間に気体噴出口を設けたので、側壁近傍の
気体の圧力を高めて、燃焼ガスが側壁に近寄ることを防
止でき、燃焼ガスの衝突による灰の付着，火炉出口にお
けるＣＯ濃度，未燃分を低減できる。
【００２３】なお、本発明において、貫流型ボイラと
は、燃料の燃焼により発生した燃焼ガスが、燃料投入口
から火炉出口に向かって一方向に流れるようなボイラを
いう。
【００２４】
【発明の実施の形態】次に、図１〜図２１を参照して、
本発明による貫流型ボイラの実施例を説明する。
【００２５】《実施例１》図１は、本発明による貫流型
ボイラの実施例１における火炉の概略構造を示す斜視図
である。火炉は、前壁１４ａおよび後壁１４ｂと、これ
らの壁１４ａ，１４ｂに交わる左側壁１ａおよび右側壁
１ｂとを有する。対向する前壁１４ａおよび後壁１４ｂ
の少なくとも一方には、バーナが、複数段かつ複数列に
取り付けられている。実施例１の場合、下段バーナ２，
中段バーナ３，上段バーナ４は、それぞれ４列のバーナ
からなる。各バーナは、燃料と燃焼用空気とを燃焼室１
３に投入する。
【００２６】本発明により設置された気体噴出口６は、
高さ方向では下段バーナ２と上段バーナ４との間で、左
右方向では側壁１と最外列のバーナとの間に位置する。
実施例１の気体噴出口６は、中段バーナ３と同じ高さに
形成されている。前壁１４ａの気体噴出口６と後壁１４
ｂの気体噴出口６とは、気体噴出口６の噴流が衝突する
位置に対向して形成される。
【００２７】実施例１においては、燃料を含まない気体
が、気体噴出口６から供給される。燃料を含まない気体
の成分は、空気，酸素，燃焼排ガスなどである。対向す
る噴流の流速は、同じである必要はなく、噴流の流速，
流量を変えると、噴流同士が衝突する位置やその衝突位
置における圧力を調節できる。
【００２８】図２は、実施例１における気体噴出口６の
構造の一例を示す断面図である。図３は、図２の気体噴
出口６の構造の一例を示す正面図である。気体噴出口６
は、ボイラを構成する水管１７により形状を規定されて
いる。気体噴出口６の周りには、気体噴出口６の中心軸
に平行な方向に水管１７が配置されている。水管１７を
このように配置すると、気体噴出口６の噴流１８の減衰
が小さくなり、噴流１８が衝突した時の圧力を高くでき
る。最適な気体噴出口６の形状は、筒形であり、断面が
円形である。気体噴出口６の断面が円形であれば、水管
１７を曲げ加工して気体噴出口６を形成し易い。
【００２９】図４は、気体噴出口６を前壁１４ａおよび
後壁１４ｂに設置した実施例１の火炉内における燃焼ガ
ス１６と噴流１８との流動の概略を示す図である。気体
噴出口６を設置すると、燃焼ガス１６は、気体噴出口６
から噴出された気体の噴流１８により、側壁１ａ，１ｂ
に近づけなくなる。気体噴出口６から噴出された気体の
噴流１８により、側壁１ａ，１ｂ近傍の圧力が上昇する
ためである。
【００３０】図５は、気体噴出口６を設置しない従来の
火炉における燃焼ガスの流動の概略を示す正面図であ
る。気体噴出口６を設置しない場合は、バーナ段２，
３，４で形成された燃焼ガス１６は、側壁１ａ，１ｂの
方向に流れる。下段のバーナ２からの燃焼ガス１６は、
中段のバーナ３や上段のバーナ４の燃焼ガス１６に妨げ
られ、直上に上昇できないので、圧力が低い側壁１ａ，
１ｂの方向に流れる。
【００３１】気体噴出口６は、バーナ段２，３，４の真
横ではなく、火炉の底から天井までの間に形成しても、
一応の効果が得られる。しかし、バーナ段２，３，４か
ら離れた場所に設置すると、効果は小さい。
【００３２】従来例技術に示したように、バーナ段２，
３，４の下側に気体噴出口６を形成すると、形成した高
さにおける側壁１の近傍の圧力は高くなるが、バーナ段
２，３，４の高さでは圧力は低くなり、バーナ２，３，
４により生じる燃焼ガス１６が側壁１ａ，１ｂの方向に
流れる。
【００３３】バーナ段２，３，４の上側に気体噴出口６
を形成すると、気体噴出口６を形成しない場合と比べ
て、側壁１ａ，１ｂ近傍の圧力は上昇する。しかし、バ
ーナ段２，３，４の領域に気体噴出口を形成した場合と
比べて、圧力の上昇が小さく、バーナ２，３，４により
生じる燃焼ガス１６が、側壁１ａ，１ｂの方向に流れや
すい。
【００３４】気体噴出口６からの噴流１８は、側壁１
ａ，１ｂのそれぞれの中央部まで到達すると、本発明の
目的を良好に達成できる。噴流１８が側壁１ａ，１ｂの
それぞれの中央部まで到達できない場合、燃焼ガス１６
は、側壁１ａ，１ｂの方向に流れやすくなる。したがっ
て、噴流１８は、側壁１ａ，１ｂのそれぞれの中央部で
衝突させなければならない。噴流１８の望ましい流速
は、３０ｍ／ｓから９０ｍ／ｓの範囲である。また、気
体噴出口６が直進流の気体を供給する方式になっている
場合は、旋回流の気体を供給する方式にした場合より
も、気体の運動量の減衰を小さくできるので、より高い
圧力で側壁１ａ，１ｂの中央部に気体を供給できる。
【００３５】気体噴出口６の噴流１８は、バーナ壁１４
に垂直に供給するだけではなく、任意の角度で供給して
もよい。気体噴出口６の噴流１８を燃焼室１３の内部に
向くように供給すると、燃焼ガス１６は、側壁１の方向
に流れにくくなる。噴流１８を側壁１に向けて噴出する
と、噴流１８の気体は、側壁１に沿うように供給でき
る。燃焼ガス１６が側壁１に近づくと、側壁１の熱吸収
が増加し、側壁１を構成する水壁の温度が上昇する。気
体噴出口６の噴流１８は、側壁１を冷却する役目も果た
す。
【００３６】《実施例２》図６は、気体噴出口８を左側
壁１ａおよび右側壁１ｂに設置した実施例２の火炉内に
おける燃焼ガス１６と噴流１８との流動の概略を示す図
である。バーナ段２，３，４および前壁１４ａ，後壁１
４ｂの構成は、実施例１と同様である。気体噴出口８
は、バーナ段２，３，４が設置されている前壁１４ａ，
後壁１４ｂにのみ設置される必要はない。気体噴出口８
が側壁１ａ，１ｂに設置されていても、実施例１と同様
の効果が得られる。この場合、実施例１と同様に、側壁
１ａ，１ｂ近傍の圧力を高める必要がある。噴流１８の
流速は、３０ｍ／ｓから９０ｍ／ｓの範囲が適当であ
る。また、気体噴出口８の噴流１８は、前壁１４ａ，後
壁１４ｂに垂直に供給するだけではなく、任意の角度を
持って供給されてもよい。図６は、噴流１８を下に向け
て供給した例を示している。噴流１８を下に向けると、
噴流１８と燃焼ガス１６とが衝突して、圧力が高くな
る。この結果、燃焼ガス１６は、側壁１ａ，１ｂ方向に
近づけない。
【００３７】《実施例３》図７は、本発明による貫流型
ボイラの実施例３における火炉の概略構造を示す斜視図
である。バーナ段２，３，４および前壁１４ａ，後壁１
４ｂの構成は、実施例１と同様である。バーナ段２，
３，４の上方には、二段燃焼用のアフタエアポート９が
取り付けられている。気体噴出口６は、下段バーナ２か
ら上段バーナ４の間に少なくとも１段設置し、かつ、下
段バーナ２からアフタエアポート９の間に複数段設置す
る。実施例３では、中段バーナ３と同じ高さのところ
と、上段バーナ４およびアフタエアポート９の間と、ア
フタエアポート９と同じ高さのところの合計３カ所に取
り付けられている。
【００３８】これらの気体噴出口６からの噴流１８は、
実施例１と同様に、側壁１の中心部の圧力を高め、燃焼
ガス１６が側壁１に近づくことを防止する。気体噴出口
６をバーナ段２，３，４に設置すれば、燃焼ガス１６が
側壁１ａ，１ｂに近づきにくくなり、同時に、二段燃焼
方法により生じた還元性ガスを酸化し、側壁１ａ，１ｂ
近傍のＣＯ濃度や未燃分を低減できる。また、気体噴出
口６を図７のように複数段設置することにより、側壁１
ａ，１ｂ近傍の圧力が高まり、還元性ガスを含む燃焼ガ
ス１６が側壁１に近づきにくくなる。
【００３９】図８は、実施例３における左側壁１ａ方向
への流線４１を示す正面図である。図９は、実施例３の
左側壁１ａから１０ｃｍの位置におけるＣＯ濃度(％)の
計算結果を示す図である。数値解析したボイラは、微粉
炭焚の最大出力５００ＭＷのボイラであり、１００％負
荷の状態である。気体噴出口６から、燃焼用空気の４％
の空気を入れた。噴出速度は、４０ｍ／ｓである。
【００４０】図１０は、従来の貫流型ボイラにおける左
側壁１ａ方向への流線４１を示す正面図である。図１１
は、図１０の左側壁１ａから１０ｃｍの位置におけるＣ
Ｏ濃度(％)の計算結果を示す図である。数値解析したボ
イラは、微粉炭焚の最大出力５００ＭＷのボイラであ
り、１００％負荷の状態である。
【００４１】図１２は、壁に沿う空気の流れを形成する
ためのバウンダリエア装置４２を火炉の下部に設けた従
来の貫流型ボイラにおいて、左側壁１ａ方向への流線４
１を示す正面図である。図１３は、図１２の左側壁１ａ
から１０ｃｍの位置におけるＣＯ濃度(％)の計算結果を
示す図である。数値解析したボイラは、微粉炭焚の最大
出力５００ＭＷのボイラであり、１００％負荷の状態で
ある。図１２のバウンダリエア装置４２からは、燃焼用
空気の８％の空気をバウンダリエア４３として入れた。
【００４２】図８，図１０，図１２を比較すると、本発
明の実施例３により図８に示すように気体噴出口６を設
けた場合は、図１０，図１２の従来例と比べて、側壁１
ａ，１ｂ方向への燃焼ガス１６の流れが少ない。特に、
中段バーナ３と上段バーナ４とから側壁１ａ，１ｂ方向
への流れは、ほとんど無い。気体噴出口６からの噴流１
８は、燃焼ガス１６が側壁に衝突することを防いでい
る。図１２のバウンダリエア装置４２を設けた場合、燃
焼ガス１６が側壁１ａ，１ｂに衝突することをほとんど
防止できない。
【００４３】図９の本発明の実施例３における側壁近傍
１のＣＯ濃度は、バーナ段の下流で１％以下になる。
【００４４】図１１の従来型のボイラにおける側壁１近
傍のＣＯ濃度は、上段バーナ４とアフタエアポート９と
の間で、最大１０％に達する。側壁１近傍の一酸化炭素
は、酸化されにくく、火炉出口５まで流れている。
【００４５】図１３のバウンダリエア４２を設置した従
来型のボイラにおける側壁１近傍のＣＯ濃度は、最大８
％であり、図１１の従来型のボイラとあまり変わらな
い。このようなＣＯ濃度分布になったのは、側壁１に沿
うようにバウンダリエア４２を流しても、バーナ２，
３，４から流れてくる燃焼ガス１６が、圧力の低い側壁
１方向に流れ、側壁１に衝突するためである。
【００４６】図１４は、バーナ空気比が０.８近傍で火
炉出口５におけるＮＯｘが最低値となるバーナＡと、バ
ーナ空気比が０.７近傍で火炉出口５におけるＮＯｘが
最低値となるバーナＢとの特性を比べて示す図である。
実施例３に用いるバーナは、バーナ空気比が０.８より
も低い操作条件で火炉出口５におけるＮＯｘが最低にな
る特性を持つことが望ましい。バーナＢを使用すると、
火炉出口５におけるＮＯｘを低減するには、バーナ空気
比を０.８よりも０.７に低下させることが有効である。
しかし、バーナ空気比を低くすると、バーナ段２，３，
４で生成された還元性ガスが、側壁１の近傍に流れ、Ｃ
Ｏ濃度や未燃分を増加させる。
【００４７】このために、従来型のボイラは、バーナ空
気比０.８程度で運用されることになり、バーナＡとバ
ーナＢとで、火炉出口５におけるＮＯｘは、ほぼ同じに
なっていた。
【００４８】これに対して、本発明においては、例え
ば、実施例３に示すように気体噴出口６を設置すると、
側壁１近傍のＣＯ濃度や未燃分を低減できるので、バー
ナ空気比が０.７近傍で火炉出口５におけるＮＯｘが最
低値となるバーナＢを使用することが可能となり、バー
ナＡを使用する場合に比べて、火炉出口５におけるＮＯ
ｘを低減できる。
【００４９】《実施例４》図１５は、本発明による貫流
型ボイラの実施例４の構成を示す系統図である。使用す
る燃料は、石炭２３であり、コールバンカ３７に貯えら
れる。コールバンカ３７に入っている石炭は、石炭粉砕
機３８により粉砕される。石炭搬送用空気３３と石炭と
は、バーナ３９に供給される。ブロア３１から供給され
る空気は、燃焼排ガス３２とエアヒータ３０とにより加
熱される。加熱された空気は、石炭搬送用空気３４と燃
焼用空気３５と気体噴出口６の噴流用空気３６とに分け
られる。石炭搬送用空気３４，燃焼用空気３５，噴流用
空気３６の配管には、ダンパ２７と流量計２６とが設置
されている。制御装置２０は、負荷指令２１，炭種情報
２２，炭種測定結果２４，噴流用空気３６の流量信号２
５を入力し、噴流用空気３６のダンパ２７を制御する。
気体噴出口６は、実施例１または実施例２のように設置
すればよい。
【００５０】制御装置２０は、炭種情報２２または炭種
測定結果２４に基づき、石炭の特性を推定し、推定され
た石炭の特性，負荷指令２１，噴流用空気３６の流量２
５に応じて、ダンパ２７の開度を制御し、気体噴出口６
からの噴流１８を調整する。
【００５１】図１６は、負荷と気体噴出口６からの噴流
１８の流量との関係の一例を示す特性図である。負荷が
低いときは、火炉内の燃焼領域の圧力が高くないので、
側壁１方向に流れる燃焼ガス１６の流量は少ない。した
がって、気体噴出口６からの噴流１８の流量は少なくす
る。負荷が高くなるとともに、気体噴出口６からの噴流
１８の流量を多くする。
【００５２】図１７は、燃料比と気体噴出口６からの噴
流１８の流量との関係の一例を示す特性図である。燃料
比が低い石炭の場合は、側壁方向１に流れる燃焼ガス１
６の還元性ガス量が増加するので、気体噴出口６からの
噴流１８の流量を増加させる。逆に、燃料比が高い石炭
の場合は、燃料比の低い石炭と比べて、燃焼が進行せ
ず、還元性ガス量が減少するので、気体噴出口６からの
噴流１８の流量を減少させる。
【００５３】図１６または図１７に示した制御方法によ
って、火炉内に形成される還元領域を壊さずに、気体噴
出口６の噴流１８の流量を最小限にすると、火炉出口５
におけるＮＯｘ濃度を常に最低に維持できる。
【００５４】図１８は、ＣＯ濃度と気体噴出口６からの
噴流１８の流量との関係の一例を示す特性図である。石
炭の情報２２または炭種測定結果２４が無くても、ＣＯ
濃度測定装置２８を例えば側壁１に取り付けて、ＣＯ濃
度信号２９を取り込み、ＣＯ濃度に応じて気体噴出口６
からの噴流１８の流量を制御してもよい。この場合、図
１８に示すように、ＣＯ濃度信号２９が４％程度以上の
場合は、ダンパ２７を開けて、気体噴出口６の噴流１８
の流量を増加させる。ＣＯ濃度２９が４％以下の場合
は、ダンパ２７を閉めて、気体噴出口６の噴流１８の流
量を減少させる。上記図９のＣＯ濃度の分布から明らか
なように、制御を開始すべきＣＯ濃度を４％に限定する
必要はない。すなわち、バーナ２，３，４近傍でＣＯ濃
度が４％以下であれば、火炎は、側壁１に衝突していな
いと考えられるので、０から４％の間の任意のＣＯ濃度
を選択できる。
【００５５】《実施例５》図１９，図２０，図２１は、
火炉１５への噴流用空気３６の供給手段のバリエーショ
ンを示す火炉の側面図である。
【００５６】図１９の噴流用空気３６は、バーナ３９の
燃焼用空気３５を分岐させて供給される。バーナの燃焼
用空気３５の圧力は高いので、噴流１８を高速で噴出で
き、側壁１近傍の圧力を高めるのに好適である。
【００５７】図２０の噴流用空気３６は、バーナ３９の
空気流量を調整するダンパ２７の上流から分岐されてい
る。このように噴流用空気３６を分岐させると、バーナ
３９への燃焼用空気の流量を変えても、噴流用空気３６
の圧力の変化が少なく、さらに高速で噴流用空気３６を
噴出できる。また、噴流用空気３６とバーナ３９の燃焼
用空気とを独立に制御できる。
【００５８】図２１は、気体噴出口６がアフタエアポー
ト９に近い場合、アフタエア４５から噴流用空気３６を
分岐させ、空気配管をより短くした例を示している。
【００５９】上記特開平７−９８１０３号公報に開示さ
れた従来例では、酸素分圧が１０％以下の燃焼用ガスを
補助燃焼ポートまで供給する配管が必要であった。その
ために、数十ｍに及ぶ長さの燃焼用ガス供給配管を引き
回さなければならず、大幅なコストアップは避けられな
かった。
【００６０】これに対して、図１９，図２０，図２１に
示した本発明の火炉１５への噴流用空気３６の供給手段
は、ごく近い位置まで配管されている燃焼用空気３５ま
たはアフタエア４５を分岐させて噴流用空気３６を供給
するだけでよい。特に、バーナ段２，３，４と同じ高さ
に気体噴出口６を設ける場合、バーナ３９のウインドボ
ックス４０の左右両端に気体噴出口６を形成できるの
で、本発明のために追加する設備は、最小限で済む。ア
フタエアポート９と同じ高さに気体噴出口６を設ける場
合も、同様である。
【００６１】
【発明の効果】本発明によれば、前後壁と当該前後壁に
交わる側壁により形成される燃焼室を有し、前記前後壁
の少なくとも一方に複数段のバーナが設置された貫流型
ボイラにおいて、バーナ段の高さの範囲内で最外列バー
ナと側壁との間に気体噴出口を設けて燃焼室内に気体を
噴出させ、燃焼室中心部における気体の圧力よりも側壁
近傍の気体の圧力を高めたので、燃焼ガスが側壁に近寄
ることを防止でき、燃焼ガスの衝突による灰の付着，火
炉出口におけるＣＯ濃度，未燃分を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による貫流型ボイラの実施例１における
火炉の概略構造を示す斜視図である。
【図２】実施例１における気体噴出口の構造の一例を示
す断面図である。
【図３】図２の気体噴出口の構造の一例を示す正面図で
ある。
【図４】気体噴出口を前壁および後壁に設置した実施例
１の火炉内における燃焼ガスと気体噴流との流動の概略
を示す図である。
【図５】気体噴出口を設置しない従来の火炉における燃
焼ガスの流動の概略を示す正面図である。
【図６】気体噴出口を左側壁および右側壁に設置した実
施例２の火炉内における燃焼ガスと気体噴流との流動の
概略を示す図である。
【図７】本発明による貫流型ボイラの実施例３における
火炉の概略構造を示す斜視図である。
【図８】実施例３における左側壁方向への流線を示す正
面図である。
【図９】実施例３の左側壁から１０ｃｍの位置における
ＣＯ濃度(％)の計算結果を示す図である。
【図１０】従来の貫流型ボイラにおける左側壁方向への
流線を示す正面図である。
【図１１】図１０の左側壁から１０ｃｍの位置における
ＣＯ濃度(％)の計算結果を示す図である。
【図１２】壁に沿う空気の流れを形成するためのバウン
ダリエア装置を火炉の下部に設けた従来の貫流型ボイラ
における左側壁方向への流線を示す正面図である。
【図１３】図１２の左側壁から１０ｃｍの位置における
ＣＯ濃度(％)の計算結果を示す図である。
【図１４】バーナ空気比が０.８近傍で火炉出口におけ
るＮＯｘが最低値となるバーナＡと、バーナ空気比が
０.７近傍で火炉出口におけるＮＯｘが最低値となるバ
ーナＢとの特性を比べて示す図である。
【図１５】本発明による貫流型ボイラの実施例４の構成
を示す系統図である。
【図１６】負荷と気体噴出口からの噴流の流量との関係
の一例を示す特性図である。
【図１７】燃料比と気体噴出口からの噴流の流量との関
係の一例を示す特性図である。
【図１８】ＣＯ濃度と気体噴出口からの噴流の流量との
関係の一例を示す特性図である。
【図１９】バーナの燃焼用空気を分岐させて噴流用空気
を供給する手段を示す火炉の側面図である。
【図２０】バーナの空気流量を調整するダンパの上流か
ら分岐させて噴流用空気を供給する手段を示す火炉の側
面図である。
【図２１】気体噴出口がアフタエアポートに近い場合、
アフタエアから噴流用空気を分岐させ空気配管を短くし
た例を示す火炉の側面図である。
【符号の説明】
１ 火炉側壁 ２ 下段バーナ ３ 中段バーナ ４ 上段バーナ ５ 火炉出口 ６ 気体噴出口 ８ 気体噴出口 ９ アフタエアポート １３ 燃焼室 １４ バーナ壁 １５ 火炉 １６ 燃焼ガス １７ 水管 １８ 噴流 ２０ 制御装置 ２１ 負荷指令 ２２ 炭種情報 ２３ 石炭 ２４ 炭種測定結果 ２５ 気体流量信号 ２６ 流量計 ２７ ダンパ ２８ ＣＯ濃度測定装置 ２９ ＣＯ濃度信号 ３０ エアヒータ ３１ ブロア ３２ 燃焼ガス ３３ 石炭搬送用空気 ３４ 石炭搬送用空気 ３５ 燃焼用空気 ３６ 噴流用空気 ３７ コールバンカ ３８ 石炭粉砕機 ３９ バーナ ４０ ウインドボックス ４１ 流線 ４２ バウンダリエアポート ４３ バウンダリエア ４４ 側壁方向への流れ ４５ アフタエア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 啓信 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 岡▲崎▼ 洋文 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 津村 俊一 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 木山 研滋 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 Ｆターム(参考） 3K003 EA07 FA05 FB04 FC01 GA06 3K065 TA04 TA08 TB02 TB04 TB06 TB10 TB17 TC01 TD07 TE02 TE06 TE07 TF02 TG01 TH05 TH12 TL04 TN04 TN13 3K091 AA03 AA13 BB02 CC13 CC25

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 前後壁と当該前後壁に交わる側壁とによ
    り形成される燃焼室と、前記前後壁の少なくとも一方に
    複数段にわたって設置されたバーナとを有する貫流型ボ
    イラにおいて、 前記バーナ段の高さの範囲内で最外列バーナと前記側壁
    との間に気体噴出口を設けたことを特徴とする貫流型ボ
    イラ。
  2. 【請求項２】 前後壁と当該前後壁に交わる側壁とによ
    り形成される燃焼室と、前記前後壁の少なくとも一方に
    複数段にわたって設置されたバーナとを有する貫流型ボ
    イラにおいて、 前記燃焼室内における前記側壁近傍の気体の圧力を前記
    燃焼室中心部における気体の圧力よりも高くする気体の
    噴流の噴出口を前記バーナ段の高さの範囲内で前記側壁
    に設けたことを特徴とする貫流型ボイラ。
  3. 【請求項３】 前後壁と当該前後壁に交わる側壁とによ
    り形成される燃焼室を有し、前記前後壁の少なくとも一
    方に複数段のバーナを有し、当該バーナ段の下流に二段
    燃焼用のアフタエアポートを有する貫流型ボイラにおい
    て、 前記燃焼室内における前記側壁近傍の気体の圧力を前記
    燃焼室中心部における気体の圧力よりも高くする気体の
    噴流の噴出口を前記バーナ段の高さの範囲内で最外列バ
    ーナと前記側壁との間に少なくとも１段設け、前記最下
    段バーナから前記アフタエアポートの間に複数段設けた
    ことを特徴とする貫流型ボイラ。
  4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか一項に記載
    された貫流型ボイラにおいて、 対向する前記前後壁の同じ高さのところに前記気体噴出
    口を設け、 対向する前記気体噴出口からの気体の噴流が前記前後壁
    の中間で衝突する速度で前記噴流を噴出させる給気手段
    を備えたことを特徴とする貫流型ボイラ。
  5. 【請求項５】 燃料としての微粉炭および当該微粉炭搬
    送用空気を前記複数段のバーナに供給する手段と、燃焼
    用空気を前記複数段のバーナに供給する手段と、前記気
    体噴出口に噴流用気体を供給する手段とを備え、請求項
    １ないし４のいずれか一項に記載された貫流型ボイラに
    おいて、 前記ボイラの負荷指令，炭種情報に基づいて前記気体噴
    出口からの噴流の流量を制御し、前記ボイラの負荷が低
    いときは前記気体噴出口からの噴流の流量を少なくし、
    前記ボイラの負荷が高くなるとともに前記気体噴出口か
    らの噴流の流量を多くする制御手段を備えたことを特徴
    とする貫流型ボイラ。
  6. 【請求項６】 燃料としての微粉炭および当該微粉炭搬
    送用空気を前記複数段のバーナに供給する手段と、燃焼
    用空気を前記複数段のバーナに供給する手段と、前記気
    体噴出口に噴流用気体を供給する手段とを備え、請求項
    １ないし４のいずれか一項に記載された貫流型ボイラに
    おいて、 前記側壁近傍の燃焼ガスの一酸化炭素(ＣＯ)濃度を測定
    する手段を備え、 前記ボイラの負荷指令，前記ＣＯ濃度の測定結果に基づ
    いて前記気体噴出口からの噴流の流量を制御し、前記ボ
    イラの負荷が低いときは、前記気体噴出口からの噴流の
    流量を少なくし、前記ボイラの負荷が高くなるとともに
    前記気体噴出口からの噴流の流量を多くし、かつ、前記
    ＣＯ濃度が所定値以下の時には、前記気体噴出口からの
    噴流の流量を減少させる制御手段を備えたことを特徴と
    する貫流型ボイラ。
  7. 【請求項７】 請求項５または６に記載された貫流型ボ
    イラにおいて、 前記制御手段が、燃料比の低い微粉炭ほど前記噴流の流
    量を多くする手段であることを特徴とする貫流型ボイ
    ラ。
  8. 【請求項８】 請求項５ないし７のいずれか一項に記載
    の貫流型ボイラにおいて、 前記気体噴出口に噴流用気体を供給する手段が、前記バ
    ーナの燃焼用空気を分岐させて噴流用空気とする手段で
    あることを特徴とする貫流型ボイラ。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の貫流型ボイラにおい
    て、 燃焼用空気の流路および噴流用空気の流路にそれぞれ流
    量調整ダンパを備えたことを特徴とする貫流型ボイラ。
  10. 【請求項１０】 請求項５ないし７のいずれか一項に記
    載の貫流型ボイラにおいて、 前記気体噴出口に噴流用気体を供給する手段が、前記微
    粉炭搬送用空気を分岐させて噴流用空気とする手段であ
    ることを特徴とする貫流型ボイラ。
  11. 【請求項１１】 前記バーナ段の下流に二段燃焼用のア
    フタエアポートが設置され、請求項５ないし７のいずれ
    か一項に記載された貫流型ボイラにおいて、 前記気体噴出口に噴流用気体を供給する手段が、アフタ
    エアを分岐させて噴流用空気とする手段であることを特
    徴とする貫流型ボイラ。
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