JP2006517021A - 燃料運搬ガス中の酸素リッチ化のための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
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このように、本発明の好ましい態様は、酸素リッチ燃料運搬ガスに関するプロセス及び酸素を注入するための関連装置を開示する。注入装置の主たる2タイプを利用することができ、各々注入酸素と燃料運搬ガス流とを迅速に予め混合することを促進する。この混合は、燃料ガス出口パネル前における酸素注入時であり発火が起こる前、あるいは発火段階の極めて早期の時期に生じ得る。従って、リッチ化は、酸素リッチ燃料運搬ガスが燃焼チェンバーに導入される注入地点の極近くで行われる。
従来の微粉状石炭燃焼ボイラーにおいては、少なくとも2タイプ、時に3タイプの空気流が使用されている。図1に概略的に示されているように、燃焼チェンバー20は、第一の燃焼ゾーン22及び第二の燃焼ゾーン24を有することが示されている。3つの注入流の中の第一として、第一次流26は、第一次空気及び燃料を含有し、微粉状固形燃料を運搬する。第二のタイプ(もしくは第二次流)28は、第一空気/燃料混合物26の周囲、または近傍においてバーナー内に注入される「第二空気」である。第三のタイプ(もしくは第三次流32)は、燃焼を完了させるために必要に応じ、バーナー発火ゾーン30の外側、第二の燃焼ゾーン24に注入される。これら装置において、このように記載された各タイプの多様な空気流(第一、第二、及び第三)を利用することができ、実際に多様なバーナーを使用し得ることが理解できよう。(以下の説明は、簡易化のため一つをもって各々の説明とする。)炎管ガス34は、燃焼チェンバー20から形成され排出される。このように、第一の燃焼ゾーンは、燃料がバーナーレベルの周囲で反応するゾーンである。O2が、バーナーから下流で炉出口手前で供給される場合には、より完全な燃焼下流を提供するために第二のゾーンが望ましいことがある。
Claims (31)
- 燃焼チェンバー内で固形燃料粒子を燃焼し炎管ガスを生成する燃焼システムを改善するための方法であって、
固形燃料粒子を運搬ガスと混合することにより燃料ガス流を生成すること;
該燃料ガス流を、燃焼チェンバーを終端とする燃料ダクト内を燃料出口面に運搬すること;
燃料出口面の直前に酸素流と燃料ガス流を混合する混合ゾーンを作るために選択される酸素注入位置において前記燃料ガス内に注入装置を用いて酸素流を注入すること;
を含む方法。 - 酸素流と燃料ガス流の混合を増加し燃料の燃焼中に生成するNOxを低減するために前記注入装置を選択することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 燃料ガス中の標的O2含有量を選択すること;
酸素流のO2含有量を選択すること;
燃料ガス流が燃料ダクトを通り燃焼チェンバーまで絶え間なく運搬され得るよう、混合関係にある固形燃料粒子と運搬ガスを維持するために所望される運搬ガスの流速を選択すること;
燃料ガス中の標的O2含有量を得るために燃焼チェンバーに入る酸素の合計量を調整すること;
を更に含む請求項1に記載の方法。 - 燃料の燃焼中におけるNOx形成を低減するために酸素流と燃料ガス流の混合を増加させる注入装置を選択すること;
燃料ガス中の標的O2含有量を選択すること;
酸素流のO2含有量を選択すること;
燃料ガス流が燃料ダクトを通り燃焼チェンバーまで絶え間なく運搬され得るよう、混合関係にある固形燃料粒子と運搬ガスを維持するために所望される運搬ガスの流速を選択すること;
燃料ガス中の標的O2含有量を得るために燃焼チェンバーに入る酸素の合計量を調整すること;
を更に含む請求項1に記載の方法。 - 炎管ガス中の標的O2含有量が、炎管ガスの体積に対し1.5%〜4.5%の範囲となるよう選択される、請求項3に記載の方法。
- 炎管ガス中の標的O2含有量が、炎管ガスの体積に対し2.5%〜3.5%の範囲となるよう選択される、請求項3に記載の方法。
- 炎管ガス中の標的O2含有量が、炎管ガスの体積に対し約3.0%となるよう選択される、請求項3に記載の方法。
- 炎管ガス中の標的O2含有量が、炎管ガスの体積に対し1.5%〜4.5%の範囲となるよう選択される、請求項4に記載の方法。
- 炎管ガス中の標的O2含有量が、炎管ガスの体積に対し2.5%〜3.5%の範囲となるよう選択される、請求項4に記載の方法。
- 炎管ガス中の標的O2含有量が、炎管ガスの体積に対し約3.0%となるよう選択される、請求項4に記載の方法。
- 前記運搬ガスが空気である、請求項1に記載の方法。
- 前記運搬ガスが天然ガスと空気との混合物である、請求項1に記載の方法。
- 前記運搬ガスが空気と再循環炎管ガスを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記運搬ガスが酸素と再循環炎管ガスとの混合物である、請求項1に記載の方法。
- 運搬ガスが酸素を約20%含有する、請求項14に記載の方法。
- 前記酸素流が酸素槍を用いて注入される、請求項1に記載の方法。
- 前記酸素槍がフロント注入ノズルを有する、請求項16に記載の方法。
- 前記酸素槍のフロント注入ノズルが水平である、請求項17に記載の方法。
- 前記酸素槍のフロント注入ノズルが傾斜している、請求項17に記載の方法。
- 前記酸素槍のノズルがサイド注入ノズルである、請求項17に記載の方法。
- 前記サイド注入ノズルが一定間隔をあけたサイド開口部を有する、請求項20に記載の酸素槍。
- 前記サイド注入ノズルが渦巻型サイド開口部を有する、請求項20に記載の酸素槍。
- 前記酸素流が酸素リングを用いて注入される、請求項1に記載の方法。
- 燃料ダクトが燃料出口面とカーブとの間に挿入された直線部を有し、
該直線部は長さxを有し;
酸素注入位置は燃料出口面から距離eとなるよう選択され;
燃料ダクトは内径Dを有する、請求項1に記載の方法。 - 酸素注入位置がゼロより大きくDの6倍より小さい位置に配置されることを更に含む、請求項24に記載の方法。
- 酸素注入位置がゼロより大きくxより小さい位置に配置されることを更に含む、請求項24に記載の方法。
- 酸素注入位置がゼロより大きくxより小さい位置に配置されることを更に含む、請求項25に記載の方法。
- 終端内径Dを有する燃料ダクトを選択すること;
終端内径dを有する酸素槍を選択すること;
燃料ダクト内の酸素槍を注入方向に延びるように向け、これにより(1)槍終端内表面から燃料出口面と燃料ダクト終端内表面との交差まで延びる線と、(2)槍末端内表面から注入方向に燃料出口面まで延びる線との間に形成される最小角として角αを規定すること;
酸素注入位置が燃料出口面から距離eの位置に配置されるよう燃料ダクト内の酸素槍を配置し、角αのタンジェントが(D−d)/2(e)以下とすること;
を更に含む請求項16に記載の方法。 - 燃料ダクトが酸素槍注入方向と実質的に平行な方向に延びている、請求項28に記載の方法。
- 酸素注入位置が燃料ダクトの略中心に位置する、請求項28に記載の方向。
- 酸素注入位置が燃料ダクトの略中心に位置する、請求項29に記載の方向。
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