JP2002243112A - 燃焼装置とその運用方法 - Google Patents
燃焼装置とその運用方法Info
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- JP2002243112A JP2002243112A JP2001041916A JP2001041916A JP2002243112A JP 2002243112 A JP2002243112 A JP 2002243112A JP 2001041916 A JP2001041916 A JP 2001041916A JP 2001041916 A JP2001041916 A JP 2001041916A JP 2002243112 A JP2002243112 A JP 2002243112A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 いかなる炭種の燃料に対しても、低ＮＯｘ
化、低未燃分化した燃焼排ガスを排出することができる
燃焼装置とその運用方法を提供すること。 【解決手段】 二段燃焼方式の燃焼装置の少なくとの一
段のエアポート３について、バーナ２とエアポート３を
設置していない壁面である側壁寄りのエアポート３ｂの
口径を火炉中央寄りのエアポート３ａの口径より大きく
するか、又は、エアポート３について、側壁寄りのエア
ポート３ｂの炉幅方向のピッチを火炉中央寄りのエアポ
ート３ａの炉幅方向のピッチより大きくして火炉中央で
貫通力の大きい空気噴流を形成させ、又は、火炉中央で
の噴流の本数を多くすることで火炉中央に空気の蓋を作
り側壁側へ高温の燃焼ガスが流れやすくする。こうして
火炉内全領域でのガス温度を下げサーマルＮＯｘを低減
させて、同時に未燃分を低減させることができる。
化、低未燃分化した燃焼排ガスを排出することができる
燃焼装置とその運用方法を提供すること。 【解決手段】 二段燃焼方式の燃焼装置の少なくとの一
段のエアポート３について、バーナ２とエアポート３を
設置していない壁面である側壁寄りのエアポート３ｂの
口径を火炉中央寄りのエアポート３ａの口径より大きく
するか、又は、エアポート３について、側壁寄りのエア
ポート３ｂの炉幅方向のピッチを火炉中央寄りのエアポ
ート３ａの炉幅方向のピッチより大きくして火炉中央で
貫通力の大きい空気噴流を形成させ、又は、火炉中央で
の噴流の本数を多くすることで火炉中央に空気の蓋を作
り側壁側へ高温の燃焼ガスが流れやすくする。こうして
火炉内全領域でのガス温度を下げサーマルＮＯｘを低減
させて、同時に未燃分を低減させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料燃焼装置のエア
ポート構造に関わり、特に燃焼排ガス中の窒素酸化物
（ＮＯｘ）濃度を低く抑えた低ＮＯｘ燃焼ボイラ火炉に
用いられる未燃分の発生が少ない燃焼が可能なエアポー
トとその運用方法に関する。
ポート構造に関わり、特に燃焼排ガス中の窒素酸化物
（ＮＯｘ）濃度を低く抑えた低ＮＯｘ燃焼ボイラ火炉に
用いられる未燃分の発生が少ない燃焼が可能なエアポー
トとその運用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日の事業用ボイラでは排ガス中に含ま
れる有害なＮＯｘを低減するために、ボイラ火炉の後流
側の排ガス流路（煙道）に脱硝装置を設けており、それ
に加えてボイラ火炉では低ＮＯｘ燃焼法を用いて、火炉
内で発生する燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を低く抑える方
法が一般的に用いられている。前記低ＮＯｘ燃焼法には
排ガスを火炉内に再循環する方法、後述する二段燃焼法
を用いる方法又はバーナに低ＮＯｘバーナと呼ばれるも
のを用いる方法があるが、最近ではこれらを併用してい
る。
れる有害なＮＯｘを低減するために、ボイラ火炉の後流
側の排ガス流路（煙道）に脱硝装置を設けており、それ
に加えてボイラ火炉では低ＮＯｘ燃焼法を用いて、火炉
内で発生する燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を低く抑える方
法が一般的に用いられている。前記低ＮＯｘ燃焼法には
排ガスを火炉内に再循環する方法、後述する二段燃焼法
を用いる方法又はバーナに低ＮＯｘバーナと呼ばれるも
のを用いる方法があるが、最近ではこれらを併用してい
る。
【０００３】図１２に二段燃焼法を用いる微粉炭燃焼火
炉を示す。図１２（ａ）は火炉のバーナとエアポートが
設けられた壁面の概略を示した正面図（炉幅方向をＡ、
火炉の高さ方向をＢとする）、図１２（ｂ）はその側断
面図である（前壁９と後壁１０の間隔方向をＣとす
る）。図１２に示す例では、水壁１で構成された火炉に
上下三段の低ＮＯｘバーナ２と二段のエアポート３とが
それぞれ水平方向に四列、対向する火炉壁面にそれぞれ
取り付けられている。低ＮＯｘバーナ２では空気比（バ
ーナ空気量／理論空気量）を０．８程度で燃料の燃焼を
行い、エアポート３でその不足分の空気を吹き込み完全
燃焼を行わせる。
炉を示す。図１２（ａ）は火炉のバーナとエアポートが
設けられた壁面の概略を示した正面図（炉幅方向をＡ、
火炉の高さ方向をＢとする）、図１２（ｂ）はその側断
面図である（前壁９と後壁１０の間隔方向をＣとす
る）。図１２に示す例では、水壁１で構成された火炉に
上下三段の低ＮＯｘバーナ２と二段のエアポート３とが
それぞれ水平方向に四列、対向する火炉壁面にそれぞれ
取り付けられている。低ＮＯｘバーナ２では空気比（バ
ーナ空気量／理論空気量）を０．８程度で燃料の燃焼を
行い、エアポート３でその不足分の空気を吹き込み完全
燃焼を行わせる。
【０００４】バーナゾーンで発生する燃焼ガス中のＮＯ
ｘ量はバーナ２での空気比が低いほど少ないので、この
ような二段燃焼法を用いる微粉炭燃焼炉で発生するＮＯ
ｘ濃度は低ＮＯｘバーナ２だけを使用する場合よりも格
段に低い値となる。このように二段燃焼法はＮＯｘ発生
量を低減するのに有効な方法である。しかし、燃焼領域
が火炉の下流側へ移っているためにエアポート３の混合
効率が悪いと排ガス中に未燃分を含むことがある。
ｘ量はバーナ２での空気比が低いほど少ないので、この
ような二段燃焼法を用いる微粉炭燃焼炉で発生するＮＯ
ｘ濃度は低ＮＯｘバーナ２だけを使用する場合よりも格
段に低い値となる。このように二段燃焼法はＮＯｘ発生
量を低減するのに有効な方法である。しかし、燃焼領域
が火炉の下流側へ移っているためにエアポート３の混合
効率が悪いと排ガス中に未燃分を含むことがある。
【０００５】低ＮＯｘバーナ２とエアポート３が設けら
れた火炉壁面（前壁９と後壁１０）にはそれぞれウイン
ドボックス４、５があり、排ガスの熱等を利用したエア
ヒータ２２で３００℃程度に予熱された空気２４が各ウ
インドボックス４、５に振り分けられる。ウインドボッ
クス４、５からバーナ２、エアポート３の各々２つ以上
に分割された孔へ空気が流入する。バーナ２とウインド
ボックス４及びエアポート３とウインドボックス５の間
には図示しない流量制御弁（以下、ダンパ）がそれぞれ
設けられており、前記各孔の空気量を制御することがで
きる。特にバーナ２に関してはウインドボックス４から
の空気はバーナ中心軸上にない二次空気又は三次空気な
どが通る孔に流入して火炉内に供給される。バーナ中心
軸上には一次空気用の孔が設けられ、該一次空気孔には
ミル２３から供給される燃料（石炭）と空気２５の混合
流体が送られる。また、火炉の燃焼排ガスは再循環ライ
ン２７を経由して炉底から火炉内に導入される。
れた火炉壁面（前壁９と後壁１０）にはそれぞれウイン
ドボックス４、５があり、排ガスの熱等を利用したエア
ヒータ２２で３００℃程度に予熱された空気２４が各ウ
インドボックス４、５に振り分けられる。ウインドボッ
クス４、５からバーナ２、エアポート３の各々２つ以上
に分割された孔へ空気が流入する。バーナ２とウインド
ボックス４及びエアポート３とウインドボックス５の間
には図示しない流量制御弁（以下、ダンパ）がそれぞれ
設けられており、前記各孔の空気量を制御することがで
きる。特にバーナ２に関してはウインドボックス４から
の空気はバーナ中心軸上にない二次空気又は三次空気な
どが通る孔に流入して火炉内に供給される。バーナ中心
軸上には一次空気用の孔が設けられ、該一次空気孔には
ミル２３から供給される燃料（石炭）と空気２５の混合
流体が送られる。また、火炉の燃焼排ガスは再循環ライ
ン２７を経由して炉底から火炉内に導入される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図１３（ｂ）には火炉
の側面図を示すが、図１３（ａ）には図１３（ｂ）のＤ
−Ｄ線断面矢視図を示し、火炉内でのガス温度の等温線
も示している。図１３（ａ）の等温線は、数値シミュレ
ーションにより、火炉内の流動・伝熱・燃焼計算を行っ
た結果得られたものを図示している。
の側面図を示すが、図１３（ａ）には図１３（ｂ）のＤ
−Ｄ線断面矢視図を示し、火炉内でのガス温度の等温線
も示している。図１３（ａ）の等温線は、数値シミュレ
ーションにより、火炉内の流動・伝熱・燃焼計算を行っ
た結果得られたものを図示している。
【０００７】ここでは、８列３段のバーナ２と８列２段
のエアポート３を火炉前壁９と火炉後壁１０にそれぞれ
配置した例を示す。バーナが配置されていない火炉壁面
を以下、側壁１１という。また、火炉内の頂部には過熱
器１２等の伝熱管が配置されている。火炉前壁９と火炉
後壁１０の間の火炉幅をＡ、火炉の高さ方向をＢ、側壁
１１方向の炉幅をＣとする。
のエアポート３を火炉前壁９と火炉後壁１０にそれぞれ
配置した例を示す。バーナが配置されていない火炉壁面
を以下、側壁１１という。また、火炉内の頂部には過熱
器１２等の伝熱管が配置されている。火炉前壁９と火炉
後壁１０の間の火炉幅をＡ、火炉の高さ方向をＢ、側壁
１１方向の炉幅をＣとする。
【０００８】バーナ２で燃料を燃焼させて高温になった
未燃分を含む燃焼ガスはエアポート３から供給される燃
焼用空気で完全燃焼するが、火炉壁面を構成する水壁へ
の伝熱によりガス温度は低くなっていく。さらに、エア
ポート３の空気流速が列方向（炉幅方向）に均一な場
合、火炉壁面付近のガス流れより流動抵抗が小さい火炉
中央付近のガスの上昇流速が高くなることより、エアポ
ート３の後流まで高温ガスが抜けていく。このように高
温ガスが広く分布しているとサーマルＮＯｘの発生量が
多くなるため、環境上の問題が起こる。この対策とし
て、火炉から排出する排ガスの流路に触媒を使ってＮＯ
ｘを除去する脱硝装置を設ける方法があるが、火炉内で
発生するＮＯｘ発生量が多いほど脱硝装置が大きくな
り、触媒装置の設備コスト、運用コストの両方が高価な
ものとなる。
未燃分を含む燃焼ガスはエアポート３から供給される燃
焼用空気で完全燃焼するが、火炉壁面を構成する水壁へ
の伝熱によりガス温度は低くなっていく。さらに、エア
ポート３の空気流速が列方向（炉幅方向）に均一な場
合、火炉壁面付近のガス流れより流動抵抗が小さい火炉
中央付近のガスの上昇流速が高くなることより、エアポ
ート３の後流まで高温ガスが抜けていく。このように高
温ガスが広く分布しているとサーマルＮＯｘの発生量が
多くなるため、環境上の問題が起こる。この対策とし
て、火炉から排出する排ガスの流路に触媒を使ってＮＯ
ｘを除去する脱硝装置を設ける方法があるが、火炉内で
発生するＮＯｘ発生量が多いほど脱硝装置が大きくな
り、触媒装置の設備コスト、運用コストの両方が高価な
ものとなる。
【０００９】さらに、火炉内部の未燃分である微粉炭を
含めて、ガスはほとんど上昇流のみであるためエアポー
ト３にぶつかる燃焼ガスは空気と良く混合し、燃焼性が
良く未燃分が少ないが、図１３（ａ）の破線で示すゾー
ンＥ、すなわち火炉のバーナ２が配置された壁面の前後
壁９、１０の両サイド側壁１１付近のガスはほとんど空
気に触れないまま上昇するので、この付近では未燃分が
増加する。
含めて、ガスはほとんど上昇流のみであるためエアポー
ト３にぶつかる燃焼ガスは空気と良く混合し、燃焼性が
良く未燃分が少ないが、図１３（ａ）の破線で示すゾー
ンＥ、すなわち火炉のバーナ２が配置された壁面の前後
壁９、１０の両サイド側壁１１付近のガスはほとんど空
気に触れないまま上昇するので、この付近では未燃分が
増加する。
【００１０】この課題を解決するために、一般的には以
下に列記するような方法を採用している。例えば、図１
４に示すようにバーナ２（火炉中央寄りのバーナ２ａと
側壁１１寄りのバーナ２ｂ）が配置された火炉壁面の両
サイド付近に通常のエアポート３とは別のサイドエアポ
ート６を取り付けて前記火炉壁面の両サイド付近（側壁
１１側）からすり抜ける未燃分、ＣＯ等を低減させる方
法がある。また、図１４の火炉壁面の両サイド近傍のバ
ーナ２ｂから噴出する空気量を多くして前記両サイド近
傍のガス温度を上げ、水壁への伝熱量を促進させて、よ
り後流側のガス温度を下げ易くすると同時に、バーナ２
ｂ以外の炉壁の中央付近のバーナ２ａの噴出空気量を少
なくして、炉壁の中央付近のガス温度を下げ、全体的に
はサーマルＮＯｘの発生量を少なくする方法もある。
下に列記するような方法を採用している。例えば、図１
４に示すようにバーナ２（火炉中央寄りのバーナ２ａと
側壁１１寄りのバーナ２ｂ）が配置された火炉壁面の両
サイド付近に通常のエアポート３とは別のサイドエアポ
ート６を取り付けて前記火炉壁面の両サイド付近（側壁
１１側）からすり抜ける未燃分、ＣＯ等を低減させる方
法がある。また、図１４の火炉壁面の両サイド近傍のバ
ーナ２ｂから噴出する空気量を多くして前記両サイド近
傍のガス温度を上げ、水壁への伝熱量を促進させて、よ
り後流側のガス温度を下げ易くすると同時に、バーナ２
ｂ以外の炉壁の中央付近のバーナ２ａの噴出空気量を少
なくして、炉壁の中央付近のガス温度を下げ、全体的に
はサーマルＮＯｘの発生量を少なくする方法もある。
【００１１】他の方法として、図１５に示すように、エ
アポート３を火炉中央寄りのエアポート３ａと側壁１１
寄りのエアポート３ｂに分けるとすると、火炉壁面の両
サイド側に配置されたエアポート３ｂとサイドエアポー
ト６のうち、図中の×印を付した位置にあるエアポート
３ｂ、サイドエアポート６の空気噴出量をゼロ、または
エアポート３ｂ、サイドエアポート６の構成材料の焼損
を防止できる程度の低噴出量とすると、高温ガスを火炉
両サイド方向に追い込むことができる。火炉の側壁１１
側に流れ込む高温ガスにより、この領域を流れる燃料の
未燃分と一酸化炭素が燃えて燃料の完全燃焼が図れる。
これにより火炉の側壁１１での伝熱促進、未燃分低減が
可能となる。
アポート３を火炉中央寄りのエアポート３ａと側壁１１
寄りのエアポート３ｂに分けるとすると、火炉壁面の両
サイド側に配置されたエアポート３ｂとサイドエアポー
ト６のうち、図中の×印を付した位置にあるエアポート
３ｂ、サイドエアポート６の空気噴出量をゼロ、または
エアポート３ｂ、サイドエアポート６の構成材料の焼損
を防止できる程度の低噴出量とすると、高温ガスを火炉
両サイド方向に追い込むことができる。火炉の側壁１１
側に流れ込む高温ガスにより、この領域を流れる燃料の
未燃分と一酸化炭素が燃えて燃料の完全燃焼が図れる。
これにより火炉の側壁１１での伝熱促進、未燃分低減が
可能となる。
【００１２】さらに火炉の側壁両付近にあるエアポート
３ｂの空気量を上げると、さらに未燃分の低減が図れ
る。
３ｂの空気量を上げると、さらに未燃分の低減が図れ
る。
【００１３】図１４に示す構成と図１５に示す構成のい
ずれかの構成を組み合わせるか、もしくは両方の図に示
す構成の全てを適用することで、低ＮＯｘ、低未燃分の
バーナの運用が可能になることが知られている。
ずれかの構成を組み合わせるか、もしくは両方の図に示
す構成の全てを適用することで、低ＮＯｘ、低未燃分の
バーナの運用が可能になることが知られている。
【００１４】図１５に示す構成によるバーナ２ａ、２ｂ
の運用パターンについて、図１３に示す場合と同様の流
動・伝熱・燃焼計算によるシミュレーションを行った結
果を図１６に示すが、図１３と比較して側壁１１付近に
高温ガスが集まり、さらに火炉中央付近のエアポート３
ａまわりの高温部が減少するので、サーマルＮＯｘが減
少する。さらに、側壁１１に向かう流れができることと
前記側壁１１付近のバーナ２ｂとエアポート３ｂの空気
量を増やすことで、側壁１１付近での燃焼が促進され、
未燃分も少なくなる。
の運用パターンについて、図１３に示す場合と同様の流
動・伝熱・燃焼計算によるシミュレーションを行った結
果を図１６に示すが、図１３と比較して側壁１１付近に
高温ガスが集まり、さらに火炉中央付近のエアポート３
ａまわりの高温部が減少するので、サーマルＮＯｘが減
少する。さらに、側壁１１に向かう流れができることと
前記側壁１１付近のバーナ２ｂとエアポート３ｂの空気
量を増やすことで、側壁１１付近での燃焼が促進され、
未燃分も少なくなる。
【００１５】しかし、火炉の大きさ、バーナ２ａ、２
ｂ、及びエアポート３ａ、３ｂ、サイドエアポート６の
配列、さらに燃料である石炭の炭種によってもＮＯｘ、
未燃分の値は異なるため、図１４、図１５に示すような
操作をするためには、個々のバーナ２ａ、２ｂ及びエア
ポート３ａ、３ｂ、サイドエアポート６に供給する空気
量のダンパによる制御が重要になる。特にどのような炭
種に対しても、低ＮＯｘ、低未燃分の排ガスを排出する
ように火炉を運用しようと考えると、従来のダンパのみ
に頼る方法では限界がある。
ｂ、及びエアポート３ａ、３ｂ、サイドエアポート６の
配列、さらに燃料である石炭の炭種によってもＮＯｘ、
未燃分の値は異なるため、図１４、図１５に示すような
操作をするためには、個々のバーナ２ａ、２ｂ及びエア
ポート３ａ、３ｂ、サイドエアポート６に供給する空気
量のダンパによる制御が重要になる。特にどのような炭
種に対しても、低ＮＯｘ、低未燃分の排ガスを排出する
ように火炉を運用しようと考えると、従来のダンパのみ
に頼る方法では限界がある。
【００１６】本発明の課題は、いかなる炭種の燃料に対
しても、低ＮＯｘ化、低未燃分化した燃焼排ガスを排出
することができる燃焼装置とその運用方法を提供するこ
とである。
しても、低ＮＯｘ化、低未燃分化した燃焼排ガスを排出
することができる燃焼装置とその運用方法を提供するこ
とである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために、次のような構成を採用する。 （１）四方を囲まれた壁面で構成する火炉と、該火炉の
対向する二つの壁面の火炉高さ方向に一段以上設置され
る理論空気比以下の燃焼用空気量で燃料を燃焼させるバ
ーナと、その下流側の同じ壁面に一段以上設置される前
記バーナでの燃料の燃焼に不足する燃焼用空気量を吹き
込むエアポートを備えた燃焼装置において、少なくとも
一段のエアポートについて、バーナとエアポートを設置
していない二つの壁面である側壁寄りのエアポートの口
径を火炉中央寄りのエアポートの口径より大きくした燃
焼装置。
決するために、次のような構成を採用する。 （１）四方を囲まれた壁面で構成する火炉と、該火炉の
対向する二つの壁面の火炉高さ方向に一段以上設置され
る理論空気比以下の燃焼用空気量で燃料を燃焼させるバ
ーナと、その下流側の同じ壁面に一段以上設置される前
記バーナでの燃料の燃焼に不足する燃焼用空気量を吹き
込むエアポートを備えた燃焼装置において、少なくとも
一段のエアポートについて、バーナとエアポートを設置
していない二つの壁面である側壁寄りのエアポートの口
径を火炉中央寄りのエアポートの口径より大きくした燃
焼装置。
【００１８】このとき、各段の側壁寄りのエアポートの
炉幅方向のピッチを火炉中央寄りのエアポートの炉幅方
向のピッチよりも大きくした構成又は各段の側壁寄りの
エアポートの炉幅方向のピッチと火炉中央寄りのエアポ
ートの炉幅方向のピッチを同じにした構成とすることが
できる。また、各段の側壁寄りのエアポートより外側に
サイドエアポートを設けても良い。
炉幅方向のピッチを火炉中央寄りのエアポートの炉幅方
向のピッチよりも大きくした構成又は各段の側壁寄りの
エアポートの炉幅方向のピッチと火炉中央寄りのエアポ
ートの炉幅方向のピッチを同じにした構成とすることが
できる。また、各段の側壁寄りのエアポートより外側に
サイドエアポートを設けても良い。
【００１９】（２）四方を囲まれた壁面で構成する火炉
と、該火炉の対向する二つの壁面の火炉高さ方向に一段
以上設置される理論空気比以下の燃焼用空気量で燃料を
燃焼させるバーナと、その下流側の同じ壁面に一段以上
設置さられる前記バーナでの燃料の燃焼に不足する燃焼
用空気量を吹き込むエアポートを備えた燃焼装置におい
て、少なくとも一段のエアポートについて、バーナとエ
アポートを設置していない二つの壁面である側壁寄りの
エアポートの炉幅方向のピッチを火炉中央寄りのエアポ
ートの炉幅方向のピッチより大きくした燃焼装置。
と、該火炉の対向する二つの壁面の火炉高さ方向に一段
以上設置される理論空気比以下の燃焼用空気量で燃料を
燃焼させるバーナと、その下流側の同じ壁面に一段以上
設置さられる前記バーナでの燃料の燃焼に不足する燃焼
用空気量を吹き込むエアポートを備えた燃焼装置におい
て、少なくとも一段のエアポートについて、バーナとエ
アポートを設置していない二つの壁面である側壁寄りの
エアポートの炉幅方向のピッチを火炉中央寄りのエアポ
ートの炉幅方向のピッチより大きくした燃焼装置。
【００２０】このとき、各段の側壁寄りのエアポートの
口径と火炉中央寄りのエアポートの口径とを同じにした
構成とすることができる。また各段の側壁寄りのエアポ
ートより外側にサイドエアポートを設けても良い。
口径と火炉中央寄りのエアポートの口径とを同じにした
構成とすることができる。また各段の側壁寄りのエアポ
ートより外側にサイドエアポートを設けても良い。
【００２１】（３）前記（１）の燃焼装置の運用方法で
あって、火炉側壁寄りのエアポートからの空気噴出流量
を火炉中央寄りのエアポートからの空気噴出流量に比較
して火炉中央寄りのエアポートからの空気噴流の貫通力
より小さくなる程度により多くする燃焼装置の運用方
法。
あって、火炉側壁寄りのエアポートからの空気噴出流量
を火炉中央寄りのエアポートからの空気噴出流量に比較
して火炉中央寄りのエアポートからの空気噴流の貫通力
より小さくなる程度により多くする燃焼装置の運用方
法。
【００２２】（４）前記（２）の燃焼装置の運用方法で
あって、火炉側壁寄りのエアポートからの空気噴出流量
を火炉中央寄りのエアポートからの空気噴出流量に比較
して火炉中央寄りのエアポートからの空気噴流の貫通力
より小さくなる程度に多くする燃焼装置の運用方法。
あって、火炉側壁寄りのエアポートからの空気噴出流量
を火炉中央寄りのエアポートからの空気噴出流量に比較
して火炉中央寄りのエアポートからの空気噴流の貫通力
より小さくなる程度に多くする燃焼装置の運用方法。
【００２３】
【作用】本発明の前記構成により、火炉中央で貫通力の
大きい噴流を形成させ、又は、火炉中央での噴流の本数
を多くすることで火炉中央に空気の蓋を作ることがで
き、側壁側へ高温の燃焼ガスを流れやすくする。こうし
て火炉内全領域でのガス温度を下げ、サーマルＮＯｘを
低減させて、同時に未燃分を低減させることができる。
大きい噴流を形成させ、又は、火炉中央での噴流の本数
を多くすることで火炉中央に空気の蓋を作ることがで
き、側壁側へ高温の燃焼ガスを流れやすくする。こうし
て火炉内全領域でのガス温度を下げ、サーマルＮＯｘを
低減させて、同時に未燃分を低減させることができる。
【００２４】側壁寄りのエアポートの空気噴出流量を火
炉中央寄りのエアポートからの空気噴流の貫通力より小
さくなる程度に多くすると、側壁寄りのエアポートから
の空気噴流をすり抜けたガスは側壁付近で良く燃焼する
が、火炉水壁によってすぐ冷却されるので、総合的にみ
るとＮＯｘ発生量、未燃分両方の低減化に効果がある。
炉中央寄りのエアポートからの空気噴流の貫通力より小
さくなる程度に多くすると、側壁寄りのエアポートから
の空気噴流をすり抜けたガスは側壁付近で良く燃焼する
が、火炉水壁によってすぐ冷却されるので、総合的にみ
るとＮＯｘ発生量、未燃分両方の低減化に効果がある。
【００２５】本発明によれば、火炉内での燃焼排ガスを
低ＮＯｘ化、低未燃分化するためのバーナから火炉内に
供給する燃料及び燃焼用空気又はエアポートから火炉内
に供給する空気量を調整するためのダンパ操作のための
ダンパ制御代が増え、広範囲の炭種に対して未燃分低減
化と低ＮＯｘ化が可能となる。
低ＮＯｘ化、低未燃分化するためのバーナから火炉内に
供給する燃料及び燃焼用空気又はエアポートから火炉内
に供給する空気量を調整するためのダンパ操作のための
ダンパ制御代が増え、広範囲の炭種に対して未燃分低減
化と低ＮＯｘ化が可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
と共に説明する。図１と図２に本発明の実施の形態にな
る火炉の対向する壁面にそれぞれ設けられるバーナ２と
エアポート３の配置の例を示す。図１と図２に示すバー
ナ２とエアポート３の配置の違いはエアポート３の段数
が一段と二段で違うだけである。
と共に説明する。図１と図２に本発明の実施の形態にな
る火炉の対向する壁面にそれぞれ設けられるバーナ２と
エアポート３の配置の例を示す。図１と図２に示すバー
ナ２とエアポート３の配置の違いはエアポート３の段数
が一段と二段で違うだけである。
【００２７】なお、図１と図２に示す例では、図１４に
示す場合と同様にバーナ２が配置された火炉壁面の両サ
イド付近（側壁１１側）に通常のエアポート３とは別に
サイドエアポート６を取り付けて前記火炉壁面の両サイ
ド付近からすり抜ける未燃分、ＣＯ等を低減させる。
示す場合と同様にバーナ２が配置された火炉壁面の両サ
イド付近（側壁１１側）に通常のエアポート３とは別に
サイドエアポート６を取り付けて前記火炉壁面の両サイ
ド付近からすり抜ける未燃分、ＣＯ等を低減させる。
【００２８】バーナ２よりガス流れの後流側（矢印Ｂの
炉上方向）に設置されるエアポート３のうち、炉幅方向
（矢印Ａ方向）で火炉壁の側壁１１付近のエアポート３
ｂより火炉中央付近のエアポート３ａの口径を小さくす
ることで、バーナ２側からの上昇流を火炉中央ですり抜
けやすくするのを抑え、側壁１１側へ流れ易くする。こ
こで、火炉側壁１１付近のエアポート３ｂの空気量を多
くすると、該側壁１１付近での燃焼性が向上する。結果
として、火炉中央付近のガス温度が低減して側壁１１で
のガス温度が上がるが、側壁１１への伝熱が促進される
ため、ガス流れの後流側ほどガス温度の低減速度が速く
なりサーマルＮＯｘの生成量も低減する。さらに、燃焼
ガスを側壁１１側へ流れやすくすると同時に空気量を増
加させると、未燃分も低減させることができる。また、
側壁１１近傍のバーナ２ｂと併用すると低ＮＯｘ、低未
燃分に効果的である。
炉上方向）に設置されるエアポート３のうち、炉幅方向
（矢印Ａ方向）で火炉壁の側壁１１付近のエアポート３
ｂより火炉中央付近のエアポート３ａの口径を小さくす
ることで、バーナ２側からの上昇流を火炉中央ですり抜
けやすくするのを抑え、側壁１１側へ流れ易くする。こ
こで、火炉側壁１１付近のエアポート３ｂの空気量を多
くすると、該側壁１１付近での燃焼性が向上する。結果
として、火炉中央付近のガス温度が低減して側壁１１で
のガス温度が上がるが、側壁１１への伝熱が促進される
ため、ガス流れの後流側ほどガス温度の低減速度が速く
なりサーマルＮＯｘの生成量も低減する。さらに、燃焼
ガスを側壁１１側へ流れやすくすると同時に空気量を増
加させると、未燃分も低減させることができる。また、
側壁１１近傍のバーナ２ｂと併用すると低ＮＯｘ、低未
燃分に効果的である。
【００２９】図３と図４に本発明になる他の実施の形態
の火炉の対向する壁面にそれぞれ設けられるバーナ２と
エアポート３の配置の例を示す。図３と図４に示すバー
ナ２とエアポート３の配置の違いはエアポート３の段数
が一段と二段で違うだけである。
の火炉の対向する壁面にそれぞれ設けられるバーナ２と
エアポート３の配置の例を示す。図３と図４に示すバー
ナ２とエアポート３の配置の違いはエアポート３の段数
が一段と二段で違うだけである。
【００３０】なお、図３と図４に示す例でも火炉壁面の
両サイド付近にサイドエアポート６を取り付けて前記火
炉壁面の両サイド付近からすり抜ける未燃分、ＣＯ等を
低減させる。
両サイド付近にサイドエアポート６を取り付けて前記火
炉壁面の両サイド付近からすり抜ける未燃分、ＣＯ等を
低減させる。
【００３１】図３に示すように、火炉中央付近のエアポ
ート３ａの炉幅方向（矢印Ａ方向）のピッチを図１に示
すエアポート３ａのピッチに比較して狭くし、火炉側壁
１１付近のエアポート３ｂの炉幅方向のピッチを火炉中
央付近のエアポート３ａのピッチより大きくして、図１
に示すエアポート構造と同様に側壁１１側に燃焼ガスが
流れ込むようにして、側壁１１側での燃焼ガス中のＮＯ
ｘ濃度と未燃分を低減させる。
ート３ａの炉幅方向（矢印Ａ方向）のピッチを図１に示
すエアポート３ａのピッチに比較して狭くし、火炉側壁
１１付近のエアポート３ｂの炉幅方向のピッチを火炉中
央付近のエアポート３ａのピッチより大きくして、図１
に示すエアポート構造と同様に側壁１１側に燃焼ガスが
流れ込むようにして、側壁１１側での燃焼ガス中のＮＯ
ｘ濃度と未燃分を低減させる。
【００３２】また、図７、図８に示すように前記図１〜
図４の構成のバーナ２とエアポート３の構成を交換した
配置、又は図９、図１０に示すように図１〜図４の構成
のバーナ２とエアポート３の構成を重ね合わせた配置と
しても、燃焼ガス中のＮＯｘ濃度と未燃分の低減化を実
現しやすくなる。
図４の構成のバーナ２とエアポート３の構成を交換した
配置、又は図９、図１０に示すように図１〜図４の構成
のバーナ２とエアポート３の構成を重ね合わせた配置と
しても、燃焼ガス中のＮＯｘ濃度と未燃分の低減化を実
現しやすくなる。
【００３３】また、火炉中央付近のエアポート３ａの炉
幅方向のピッチを図１、図２ではバーナ２のピッチに合
わせ、又図３、図４ではバーナ２のピッチの半分になる
ようにしている。このような配置方法により火炉の壁面
でのバーナ２とエアポート３の構築はし易いが、図５に
示すように火炉中央付近のエアポート３ａの炉幅方向の
ピッチをバーナ２の炉幅方向のピッチの２／３にしても
よい。さらに、エアポート３の炉幅方向のピッチを二種
類にするのではなく、図６のように側壁寄りの２つのエ
アポート３ｂ間のピッチＰ１と中央付近のエアポート３
ａの中でより側壁１１に近い側のエアポート３ａ−１の
ピッチＰ２と中央付近のより中央側のエアポート３ａ−
２のピッチＰ３をそれぞれ変えて（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３）
の３種類、又はそれ以上にする方法もある。各エアポー
ト３の口径に対しても、２種類ではなく、３種類以上に
する方法もある。
幅方向のピッチを図１、図２ではバーナ２のピッチに合
わせ、又図３、図４ではバーナ２のピッチの半分になる
ようにしている。このような配置方法により火炉の壁面
でのバーナ２とエアポート３の構築はし易いが、図５に
示すように火炉中央付近のエアポート３ａの炉幅方向の
ピッチをバーナ２の炉幅方向のピッチの２／３にしても
よい。さらに、エアポート３の炉幅方向のピッチを二種
類にするのではなく、図６のように側壁寄りの２つのエ
アポート３ｂ間のピッチＰ１と中央付近のエアポート３
ａの中でより側壁１１に近い側のエアポート３ａ−１の
ピッチＰ２と中央付近のより中央側のエアポート３ａ−
２のピッチＰ３をそれぞれ変えて（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３）
の３種類、又はそれ以上にする方法もある。各エアポー
ト３の口径に対しても、２種類ではなく、３種類以上に
する方法もある。
【００３４】図１１に上記の実施の形態により操作をし
た場合の火炉内のエアポート３ａ、３ｂ、サイドエアポ
ート６の高さ位置での水平断面図（前壁９、後壁１０、
側壁１１）を示すが、たとえば図１１（ａ）のように側
壁１１付近のエアポート３ｂの口径を火炉中央付近のエ
アポート３ａの口径より大きくした場合、火炉中央付近
のエアポート３ａの空気に当たる燃焼ガスは上昇しにく
いので、側壁１１付近のエアポート３ｂ付近ですり抜け
る。さらにここで側壁１１付近のエアポート３ｂの空気
噴出流量をエアポート３ａからの空気噴流の貫通力より
小さくなる程度に多くすると、側壁１１付近のエアポー
ト３ｂからの空気噴流をすり抜けたガスは側壁１１付近
で良く燃焼するが、火炉水壁によってすぐ冷却されるの
で、総合的にみるとＮＯｘ発生量、未燃分両方の低減化
に効果がある。図１１（ｂ）のように火炉中央付近のエ
アポート３ａよりも側壁１１付近のエアポート３ｂの炉
幅方向のピッチを大きくした場合も、側壁１１近傍に燃
焼ガスが集まりやすく、側壁１１近傍の空気量を調整を
することで側壁１１近傍で燃料が燃焼されやすくなり、
伝熱も促進されるのでＮＯｘ発生量、未燃分両方を低減
させることができる。また、図１１（ａ）と図１１
（ｂ）を組み合わせた構成でも同様の効果がある。
た場合の火炉内のエアポート３ａ、３ｂ、サイドエアポ
ート６の高さ位置での水平断面図（前壁９、後壁１０、
側壁１１）を示すが、たとえば図１１（ａ）のように側
壁１１付近のエアポート３ｂの口径を火炉中央付近のエ
アポート３ａの口径より大きくした場合、火炉中央付近
のエアポート３ａの空気に当たる燃焼ガスは上昇しにく
いので、側壁１１付近のエアポート３ｂ付近ですり抜け
る。さらにここで側壁１１付近のエアポート３ｂの空気
噴出流量をエアポート３ａからの空気噴流の貫通力より
小さくなる程度に多くすると、側壁１１付近のエアポー
ト３ｂからの空気噴流をすり抜けたガスは側壁１１付近
で良く燃焼するが、火炉水壁によってすぐ冷却されるの
で、総合的にみるとＮＯｘ発生量、未燃分両方の低減化
に効果がある。図１１（ｂ）のように火炉中央付近のエ
アポート３ａよりも側壁１１付近のエアポート３ｂの炉
幅方向のピッチを大きくした場合も、側壁１１近傍に燃
焼ガスが集まりやすく、側壁１１近傍の空気量を調整を
することで側壁１１近傍で燃料が燃焼されやすくなり、
伝熱も促進されるのでＮＯｘ発生量、未燃分両方を低減
させることができる。また、図１１（ａ）と図１１
（ｂ）を組み合わせた構成でも同様の効果がある。
【００３５】
【発明の効果】本発明により火炉に供給する燃焼用空気
の流量調整用のダンパ操作の遊びを多くすることがで
き、燃料燃焼の低ＮＯｘ化、低未燃分化を図る操作の幅
を広げることが可能となる。特に、炭種の拡大を図るこ
とが可能となるので、環境に対しても高性能なエアポー
トの構造を備えた燃焼装置を提供できる。
の流量調整用のダンパ操作の遊びを多くすることがで
き、燃料燃焼の低ＮＯｘ化、低未燃分化を図る操作の幅
を広げることが可能となる。特に、炭種の拡大を図るこ
とが可能となるので、環境に対しても高性能なエアポー
トの構造を備えた燃焼装置を提供できる。
【図１】 本発明の実施の形態の火炉のバーナとエアポ
ートが配置された壁面の平面図である。
ートが配置された壁面の平面図である。
【図２】 図１の変形例を示す火炉のバーナとエアポー
トが配置された壁面の平面図である。
トが配置された壁面の平面図である。
【図３】 本発明の実施の形態の火炉のバーナとエアポ
ートが配置された壁面の平面図である。
ートが配置された壁面の平面図である。
【図４】 図３の変形例を示す火炉のバーナとエアポー
トが配置された壁面の平面図である。
トが配置された壁面の平面図である。
【図５】 本発明の実施の形態の火炉のバーナとエアポ
ートが配置された壁面の平面図である。
ートが配置された壁面の平面図である。
【図６】 本発明の実施の形態の火炉のバーナとエアポ
ートが配置された壁面の平面図である。
ートが配置された壁面の平面図である。
【図７】 本発明の実施の形態の火炉のバーナとエアポ
ートが配置された壁面の平面図である。
ートが配置された壁面の平面図である。
【図８】 本発明の実施の形態の火炉のバーナとエアポ
ートが配置された壁面の平面図である。
ートが配置された壁面の平面図である。
【図９】 本発明の実施の形態の火炉のバーナとエアポ
ートが配置された壁面の平面図である。
ートが配置された壁面の平面図である。
【図１０】 本発明の実施の形態の火炉のバーナとエア
ポートが配置された壁面の平面図である。
ポートが配置された壁面の平面図である。
【図１１】 本発明の実施の形態の火炉のエアポートが
配置された壁面のエアポート高さの水平断面でのエアポ
ート空気の噴出・広がり方の説明図である。
配置された壁面のエアポート高さの水平断面でのエアポ
ート空気の噴出・広がり方の説明図である。
【図１２】 従来の微粉炭用の火炉のバーナとエアポー
トが配置された壁面の平面図（図１２（ａ））と火炉の
バーナとエアポートが配置された壁面の側面図（図１２
（ｂ））である。
トが配置された壁面の平面図（図１２（ａ））と火炉の
バーナとエアポートが配置された壁面の側面図（図１２
（ｂ））である。
【図１３】 従来の微粉炭用の火炉の中のガスの等温線
を示す図である。
を示す図である。
【図１４】 従来技術による微粉炭用火炉の操作法のた
めの説明図である。
めの説明図である。
【図１５】 従来技術による微粉炭用火炉の操作法のた
めの説明図である。
めの説明図である。
【図１６】 図１５の方法で微粉炭燃焼炉を運転した場
合の炉内ガスの等温線を示す図である。
合の炉内ガスの等温線を示す図である。
２、２ａ、２ｂ バーナ ３、３ａ、３ｂ エアポート ４、５ ウインドボックス ６ サイドエア
ポート ９ 火炉前壁 １０ 火炉後壁 １１ 側壁 １２ 過熱器 ２２ エアヒータ ２３ ミル ２４、２５ 空気 ２７ 再循環ラ
イン
ポート ９ 火炉前壁 １０ 火炉後壁 １１ 側壁 １２ 過熱器 ２２ エアヒータ ２３ ミル ２４、２５ 空気 ２７ 再循環ラ
イン
Claims (9)
- 【請求項１】 四方を囲まれた壁面で構成する火炉と、
該火炉の対向する二つの壁面の火炉高さ方向に一段以上
設置される理論空気比以下の燃焼用空気量で燃料を燃焼
させるバーナと、その下流側の同じ壁面に一段以上設置
される前記バーナでの燃料の燃焼に不足する燃焼用空気
量を吹き込むエアポートを備えた燃焼装置において、 少なくとも一段のエアポートについて、バーナとエアポ
ートを設置していない二つの壁面である側壁寄りのエア
ポートの口径を火炉中央寄りのエアポートの口径より大
きくしたことを特徴とする燃焼装置。 - 【請求項２】 各段の側壁寄りのエアポートの炉幅方向
のピッチを火炉中央寄りのエアポートの炉幅方向のピッ
チよりも大きくしたことを特徴とする請求項１記載の燃
焼装置。 - 【請求項３】 各段の側壁寄りのエアポートの炉幅方向
のピッチと火炉中央寄りのエアポートの炉幅方向のピッ
チを同じにしたことを特徴とする請求項１記載の燃焼装
置。 - 【請求項４】 各段の側壁寄りのエアポートより外側に
サイドエアポートを設けたことを特徴とする請求項１記
載の燃焼装置。 - 【請求項５】 四方を囲まれた壁面で構成する火炉と、
該火炉の対向する二つの壁面の火炉高さ方向に一段以上
設置される理論空気比以下の燃焼用空気量で燃料を燃焼
させるバーナと、その下流側の同じ壁面に一段以上設置
される前記バーナでの燃料の燃焼に不足する燃焼用空気
量を吹き込むエアポートを備えた燃焼装置において、 少なくとも一段のエアポートについて、バーナとエアポ
ートを設置していない二つの壁面である側壁寄りのエア
ポートの炉幅方向のピッチを火炉中央寄りのエアポート
の炉幅方向のピッチより大きくしたことを特徴とする燃
焼装置。 - 【請求項６】 各段の側壁寄りのエアポートの口径と火
炉中央寄りのエアポートの口径とを同じにしたことを特
徴とする請求項５記載の燃焼装置。 - 【請求項７】 各段の側壁寄りのエアポートより外側に
サイドエアポートを設けたことを特徴とする請求項５記
載の燃焼装置。 - 【請求項８】 請求項１記載の燃焼装置の運用方法であ
って、火炉側壁寄りのエアポートからの空気噴出流量を
火炉中央寄りのエアポートからの空気噴出流量に比較し
て火炉中央寄りのエアポートからの空気噴流の貫通力よ
り小さくなる程度に多くすることを特徴とする燃焼装置
の運用方法。 - 【請求項９】 請求項５記載の燃焼装置の運用方法であ
って、火炉側壁寄りのエアポートからの空気噴出流量を
火炉中央寄りのエアポートからの空気噴出流量に比較し
て火炉中央寄りのエアポートからの空気噴流の貫通力よ
り小さくなる程度に多くすることを特徴とする燃焼装置
の運用方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001041916A JP2002243112A (ja) | 2001-02-19 | 2001-02-19 | 燃焼装置とその運用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001041916A JP2002243112A (ja) | 2001-02-19 | 2001-02-19 | 燃焼装置とその運用方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002243112A true JP2002243112A (ja) | 2002-08-28 |
Family
ID=18904289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001041916A Pending JP2002243112A (ja) | 2001-02-19 | 2001-02-19 | 燃焼装置とその運用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002243112A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1653152A2 (en) * | 2004-11-02 | 2006-05-03 | Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha | After-air nozzle for two-stage combustion boiler, two-stage combustion boiler and combustion method using the same |
| WO2007080873A1 (ja) | 2006-01-11 | 2007-07-19 | Babcock-Hitachi K.K. | 微粉炭焚きボイラ及び微粉炭燃焼方法 |
| JP2012042154A (ja) * | 2010-08-20 | 2012-03-01 | Ihi Corp | 対向燃焼ボイラ装置の運転方法及び対向燃焼ボイラ装置 |
| CN105276610A (zh) * | 2014-07-16 | 2016-01-27 | 深圳市国创新能源研究院 | 燃料分级低氮燃烧***及控制方法 |
-
2001
- 2001-02-19 JP JP2001041916A patent/JP2002243112A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1653152A2 (en) * | 2004-11-02 | 2006-05-03 | Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha | After-air nozzle for two-stage combustion boiler, two-stage combustion boiler and combustion method using the same |
| EP1653152A3 (en) * | 2004-11-02 | 2012-09-19 | Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha | After-air nozzle for two-stage combustion boiler, two-stage combustion boiler and combustion method using the same |
| WO2007080873A1 (ja) | 2006-01-11 | 2007-07-19 | Babcock-Hitachi K.K. | 微粉炭焚きボイラ及び微粉炭燃焼方法 |
| US20100224108A1 (en) * | 2006-01-11 | 2010-09-09 | Yuki Kamikawa | Pulverized coal-fired boiler and pulverized coal burning method |
| US8505472B2 (en) | 2006-01-11 | 2013-08-13 | Babcock-Hitachi K.K. | Pulverized coal-fired boiler and pulverized coal burning method |
| KR101421744B1 (ko) * | 2006-01-11 | 2014-07-22 | 바브콕-히다찌 가부시끼가이샤 | 미분탄 연소 보일러 및 미분탄 연소 방법 |
| JP2012042154A (ja) * | 2010-08-20 | 2012-03-01 | Ihi Corp | 対向燃焼ボイラ装置の運転方法及び対向燃焼ボイラ装置 |
| CN105276610A (zh) * | 2014-07-16 | 2016-01-27 | 深圳市国创新能源研究院 | 燃料分级低氮燃烧***及控制方法 |
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