JP2667425B2 - 燃焼用空気供給方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は揮発分の含有量の低い難燃性の瀝青炭、半無
煙炭、無煙炭などの難燃性の微粉炭を高効率で安定燃焼
させる高燃料比微粉炭の垂直燃焼炉における燃焼用空気
供給方法および装置に関する。

〔従来の技術〕

燃料として瀝青炭、半無煙炭、無煙炭などを、微粉状
で浮遊燃焼させるボイラなどの燃焼炉においては、燃料
中の固定炭素分が多く、かつ揮発分が少ない石炭性状を
示すので、着火保炎性に対する配慮のほか、微粉炭粒子
の燃焼を完遂させるための必要な炉内滞留時間を確保す
ることなど、次に示す種々の考慮が払われてきた。

（１）垂直燃焼方式の採用、すなわち、燃焼に必要な炉
内滞留時間を確保するために、例えば火炉の形状をとっ
くり型（堅型）とし、火炉の肩部に設けられた複数の微
粉炭ノズルから燃料を垂直または垂直に近い下向き方向
に噴出させて、炉内における微粉炭火炎をＷ型のフレー
ムパターンとして火炉内における滞留時間の確保をはか
る。

（２）微粉炭の粒度および濃度を上げる。

（３）火炉内、バーナゾーン水冷壁表面に断熱材を施工
する。

（４）燃焼用空気を、バーナ口から微粉炭の揮発分含有
量に合わせて供給する燃焼用空気と、微粉炭の燃焼過程
に合わせて段階的に燃焼用空気を供給し、バーナ口から
の燃焼用空気量をミニマム化して、理論的燃焼温度を上
げ着火保炎性を高める。

（５）重油などの着火性に優れた助燃用燃料を常時若干
量投入して保炎する。

などを骨子とする方式が採用されている（特願昭61−28
8067号、実願昭60−18161号など）。

ここで、従来技術における半無煙炭、無煙炭などの難
燃性の微粉炭焚きボイラの代表例を挙げ、火炉の構造な
らびに火炉内における微粉炭火炎のフローパターンにつ
いて説明する。第３図（ａ）および（ｂ）に示すごと
く、微粉炭１は、一次空気によって気流搬送され、微粉
炭ノズル３から、火炉４へ供給される。微粉炭ノズル３
の近傍には、通常の場合、火炉の総入熱量の10〜30％を
占める重油の火炎安定バーナ５が配備され、安定バーナ
火炎６の輻射熱および炉内雰囲気温度によって、微粉炭
粒子は加熱され着火して微粉炭火炎７が形成される。し
かし、揮発分の多い微分炭燃焼の場合には、重油などに
よる火炎安定バーナを用いないで微粉炭を燃焼させるこ
とができる。これらの微粉炭火炎７は、火炉の下向き方
向に噴出させるため炉内のガスの流れの影響を受けて微
粉炭火炎７はＷ型の火炎が形成される。

一方、燃焼用空気としては、微粉炭を気流搬送する一
次空気、および微粉炭ノズル３の周辺から火炉の下方向
に向けて噴出させている二次空気14、および燃料の性状
に基づいて、共通の風箱12から段階的に投入する三次空
気13を、風箱12から供給していた。そして、各々の燃焼
用空気は、微粉炭バーナにおける微粉炭の燃焼時におい
ては、微粉炭バーナ入口ダンパ11を開操作し、微粉炭バ
ーナの休止時には閉操作することによって二次空気14を
コントロールし、三次空気13は、三次空気ポート18が開
操作され、その噴出方向は固定化されたままであり、か
つ複数個設けられている三次空気ポート18は、同一サイ
ズ、同一風量で設計されていた。

〔発明が解決しようする課題〕 上述したごとく、従来技術においては、揮発分の少な
い難燃性の微粉炭を完全燃焼させるための火炉内におけ
る火炎のフローパターンを形成させることについての配
慮は全くなされていなかった。すなわち、燃焼用空気の
供給方式、特に三次空気ポートからの三次空気の噴流
は、微粉炭ノズルからの微粉炭の噴流に対して75〜45度
の交叉角で混合される形態となっており、また火炉の底
部は行き詰りであり、微粉炭火炎の流れを形成させる圧
力差が生じないという問題があった。このため、従来技
術における微粉炭の垂直燃焼においては、火炉内におけ
る微粉炭粒子の滞留時間を支配する微粉炭の火炎フロー
パターンを十分の確保することができず、したがって火
炉の有効利用率が65〜70％と低く、これに伴なって火炉
における微粉炭の燃焼効率が低下するという問題があっ
た。これを解決するため、本発明者らは、第２図に示す
構造の微粉炭垂直燃焼炉を用い火炉４内の微粉炭火炎７
のフローパターンについてモデルテストを行った結果、
三次空気ポート18からの三次空気13流によて微粉隙流が
影響を受けるほか、火炉４の炉底部が行き詰りになって
いる関係上、微粉炭流が火炉４内をショートパスしてい
ることが判った。この問題を解決するため、本発明者ら
は先願発明として、微粉炭粒子の火炉内における滞留時
間の延長をはかり火炉の有効利用率を高め、燃焼効率の
改善をはかることのできる微粉炭火炎のフローパターン
を形成させるための燃焼用空気供給方法を提案し、現在
具体化しつつある（特願昭62−152292号、同62−152293
号）。

本発明の目的は、上述した従来技術における問題点を
解消し、かつ本発明者らによる上記先願発明に優るとも
劣らない機能を有する微粉炭の垂直燃焼炉における燃焼
用空気の供給方式を提案するものであって、垂直燃焼炉
の炉内における微粉炭粒子の滞留時間を長くし、火炉の
有効利用率を高め、燃焼効率の大幅な改善が可能な微粉
炭の火炎フローパターンを形成させることのできる燃焼
用空気供給方法およびそれを実施する装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記本発明の目的は、揮発分が少なく、燃料比が４〜
14の難燃性の瀝青炭、半無煙炭、無煙炭などからなる微
粉炭を、垂直燃焼炉において燃焼させる場合に、 （１）火炉内に、微分炭の燃焼過程に沿って段階的に供
給する燃焼用空気（三次空気）を、火炉の垂直壁部に設
けられている燃焼用空気供給口および火炉の炉底部、例
えば灰処理ホッパ部に設けられている燃焼用空気供給口
より火炉内に供給し、火炉内における微粉炭火炎のフロ
ーパターンを確保する。

（２）灰処理ホッパ部は、例えば水冷式のチューブレグ
方式とし、該灰処理ホッパ部に設ける三次空気供給用の
風箱は、火炉内の微粉炭燃焼火炎とは直接接触しない位
置に設け、かつ火炉内から落下する燃焼灰によって風箱
のエアポートが閉塞されない構造とする。

（３）灰処理ホッパ部に設けた風箱のエアポートより炉
底部に噴出させる三次空気の方向は、火炉内における微
粉炭火炎と交差しない方向で、かつ噴出させた空気流の
流動によって微粉炭火炎のＵターン部が、火炉の炉底部
の方向に引き伸ばす作用が働く方向に噴出させる。

以上の手段によって、火炉内に形成される微粉炭火炎
のフローパターンを十分に確保し、火炉内における微粉
炭粒子の滞留時間を長くして火炉の有効利用率を高め、
難燃性の高燃料比微粉炭を高燃焼効率で安定燃焼させる
ことにより、達成される。

〔作用〕

上述したごとく、本発明の課題解決手段を採用した難
燃性の微粉炭の垂直燃焼炉によると、例えば第１図に示
すごとく、微粉炭の燃焼過程に沿って段階的に供給する
燃焼用三次空気の一部を、火炉の炉底の灰処理ホッパ部
に設けられている風箱のエアポートから炉底部に噴出さ
れると、噴出された空気の噴流は火炉内で次第に発達
し、その噴流の流動および粘性によって、微粉炭火炎の
Ｕターン部を炉底側へ引き込む作用が働き、微粉炭火炎
のＵターンする位置が炉底部近傍にまで延長されること
になる。その結果、微粉炭火炎のフローパターンを十分
に確保することができ、微粉炭粒子の炉内滞留時間が長
くなって、火炉の有効利用率が増加すると共に、微粉炭
の燃焼効率が一段と向上することになる。

〔実施例〕

以上に本発明の一実施例を挙げ、図面を参照しながら
さらに詳細に説明する。なお、図において同一符号を付
したものは同一部品もしくは同じ機能を有する部分を示
す。

第１図は、本発明の燃焼用空気供給方式を用いた場合
の微粉炭の垂直燃焼炉における微粉炭燃焼火炎フローパ
ターンを示す模式図である。図において、燃料比が４〜
14の微粉炭１が一次空気によって気流搬送され、微粉炭
ノズル３から火炉４へ供給される。微粉炭ノズル３の近
傍には、火炉４の総入熱量の10〜30％を占める重油焚き
の火炎安定バーナ５が配備され、安定バーナ火炎６の輻
射熱および炉内雰囲気温度によって、微粉炭粒子を加熱
し、着火して微粉炭火炎を形成させる。ここまでは、従
来技術と同一である。

本発明による燃焼用空気供給方式の特徴とするところ
は、微粉炭燃料の性状に合わせた燃焼用空気量、すなわ
ち微粉炭中に含まれる揮発分を燃焼させるに必要なほぼ
当量の燃焼用空気（揮発分量１に対し燃焼用空気１の割
合）を微粉炭バーナ口から供給）微粉炭の気流搬送用の
一次空気＋二次空気）し、残る燃焼用空気（三次空気）
は、微粉炭の燃焼過程に沿って段階的に火炉内に供給す
る風箱12からの三次空気13および火炉４の水冷式チュー
ブレグ方式の灰処理ホッパ10部に設けられているホッパ
エア用風箱22からホッァエア19として火炉４の炉底部に
供給することによって、火炉４内の微粉炭火炎７のＵタ
ーン部を炉底の方向に引き伸ばし微粉炭火炎７のフロー
パターンを十分に確保し、微粉炭粒子の炉内滞留時間を
長くして完全燃焼させる点にある。すなわち、ホッパエ
ア19の噴流によって、微粉炭火炎７は火炉４の炉底部の
方向に引き伸ばされた、微粉炭粒子の炉内滞留時間が延
長され、火炉の有効利用率および微粉炭の燃焼効率が一
段と向上するものである。

なお、灰処理ホッパ10のホッパエア用風箱22から火炉
４内へ供給するホッパエア19量は、ホッパエア調整ダン
パ21で制御すると共に、火炉４内からの燃焼灰によっ
て、ホッパエア用風計22のエアポートが閉塞されないよ
うな構造とした水冷式のレグ構造の灰処理ホッパ10であ
る。

そして、第１図に示すごとく、火炉４の前後壁（垂直
壁）に配置されている風箱12に設けられている三次空気
ポート18からの三次空気13の風量調整をすることによっ
て、微粉炭の固定炭素燃焼（燃焼速度が遅い）に対する
段階的風量バランスと、ホッパエア19量の調整による微
粉炭火炎７のフローパターンの改善の両面を考慮した調
整が可能となり、火炉４内における微粉炭粒子の滞留時
間の延長、つまり火炉の有効利用率を高めることがで
き、したがって微粉炭の燃焼効率を一段と向上させるこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したごとく、本発明の瀝青炭、半無煙
炭、無煙炭などからなる難燃性の微粉炭の垂直燃焼炉に
おける燃焼用空気供給方式によれば、火炉内における微
粉隙火炎のフローパターンを十分に確保することができ
るので、微粉炭粒子の炉内滞留時間の延長と火炉の有効
利用率を高めることができ、微粉炭の燃焼効率を著しく
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例において例示した微粉炭の垂直
燃焼炉における燃焼用空気の供給方式と火炎のフローパ
ターンを示す模式図、第２図は本発明者らの先願である
微粉炭の垂直燃焼炉における燃焼用空気の供給方式と火
炎のフローパターンを示す模式図、第３図（ａ）は従来
の微粉炭の垂直燃焼炉における燃焼用空気の供給方式と
火炎のフローパターンを示す模式図、第３図（ｂ）は第
３図（ａ）のＡ部拡大図である。 １……微粉炭、２……微粉炭管 ３……微粉炭ノズル、４……火炉 ５……火炎安定バーナ、６……安定バーナ火炎 ７……微粉炭火炎、８……キャスタブル耐火材 ９……過熱器、10……灰処理ホッパ 11……微粉炭バーナ入口ダンパ 12……風箱、13……三次空気 14……二次空気 15……火炎安定バーナ用エアレジスタ 16……火炎安定バーナ用エアレジスタドライブ 17……水冷管、18……三次空気ポート 19……ホッパエア 20……三次空気量調整ダンパ 21……ホッパエア量調整ダンパ 22……ホッパエア用風箱、23……風箱仕切板

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】微粉炭を気流によって複数の微粉炭バーナ
   のノズル部を介してバーナ口から火炉内に供給し、火炉
   の炉底部に向けて燃焼させる微粉炭の垂直燃焼炉におい
   て、上記バーナ口から火炉内に燃焼用空気を供給し、上
   記微粉炭の燃焼過程に沿って段階的に供給する残りの燃
   焼用空気を、上記火炉の垂直壁部および上記炉底部に設
   けた燃焼用空気供給口から、該空気の風量をそれぞれ調
   整して火炉内に供給することを特徴とする微粉炭の垂直
   燃焼炉における燃焼用空気供給方法。
2. 【請求項２】微粉炭を気流によって複数の微粉炭バーナ
   のノズル部を介してバーナ口から火炉内に供給し、火炉
   の炉底部に向けて燃焼させる微粉炭の垂直燃焼炉におけ
   る燃焼用空気供給装置において、上記バーナ口から火炉
   内に供給する燃焼用空気供給手段と、上記微粉炭の燃焼
   過程に沿って段階的に供給する残りの燃焼用空気の風量
   をそれぞれ調整して、上記火炉の垂直壁部および上記炉
   底部に設置した灰処理ホッパ部から火炉内に供給する燃
   焼用空気供給手段を設けたことを特徴とする微粉炭の垂
   直燃焼炉における燃焼用空気供給装置。