JPH0126447B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、微粉炭燃焼ボイラに関する。

従来の微粉炭燃焼システムとして、微粉炭機が
バーナと微粉炭管で直結されているものがあり、
これは単一直接方式と呼ばれているが、本方式に
おいては微粉炭搬送媒体は微粉炭機に供給された
乾燥用空気であり、微粉炭はこの搬送用空気と共
にコールノズルより火炉に投入される。この搬送
用空気（一次空気）の運転条件は微粉炭機運用条
件（微粉炭機負荷、石炭性状）より決められてお
り、低NOx運転、燃焼安定性向上およびボイラ
効果向上とは無関係に扱れていた。

又、他の従来例として、微粉炭機とバーナが微
粉炭貯槽を界いに微粉炭製造システムと微粉炭輸
送および燃焼システムが独立した恰好の方式があ
り、これは貯蔵方式と呼ばれているが、本方式に
おいては微粉炭機における石炭の乾燥用熱ガスは
再循環されたり、火炉に投入されている。又、微
粉炭貯槽よりの微粉炭輸送用の一次空気は独立の
一次通風機によるものであり、これらの方式にお
いては微粉炭輸送媒体の酸素濃度制御又はバーナ
（又はバーナグループ）毎の輪送媒体の切替（燃
焼ガス、空気）等の操作制御はできない。

本発明は、以上述べたような従来の問題を解消
するためになされたもので、微粉炭燃焼ボイラに
おいて、微粉炭輪送媒体の酸素濃度、バーナ（バ
ーナグループ）毎の酸素濃度変化はNOx発生量
および燃焼安定性に大きく影響するが、従来方式
ではこれらの制御操作ができない為、石炭性状に
見合つた最適運転はできなかつたので、これを可
能とすると共に低温燃焼排ガス（空気予熱器排ガ
ス）を石炭乾燥に有効利用し、微粉炭製造システ
ムの不活性化とボイラ効率向上を図ることを目的
とする。

本発明によれば、微粉体輪送媒体として燃焼排
ガス（酸素濃度低い）、燃焼用空気（酸素濃度高
い）の二種類を単独に又は適正酸素濃度となる様
に混合して、一次混合気の酸素濃度を制御し、ボ
イラ運転条件（石炭性状、ボイラ負荷）に応じた
最適な低NOx運転、安定燃焼を行い、又微粉炭
機用乾燥用熱源は空気予熱器出口排ガスを有効利
用し、粉砕後このガスは誘引通風機入口側に排出
することによりボイラ効率向上を併せて図るよう
にしたものである。

以下図面を参照して本発明の実施例について詳
述する。

第１図において、蒸気発生装置（以下ボイラと
いう）の火炉１にバーナ１２より投入された微粉
炭は、風箱２より投入された二次空気と混合燃焼
して燃焼ガスとなり、節炭器３より排出され空気
予熱器５で燃焼用空気と熱交換を行い、集塵器７
で除塵して誘引通風機８により昇圧され煙突へ排
出される。この燃焼排ガスの一部を集塵器７出口
より採り昇圧通風機１９で昇圧の上低温側燃焼ガ
スコモンダクト２０へ供給する。又、温度調整用
の燃焼排ガスを空気予熱器５上流側より採り、除
塵器１５で除塵後昇圧通風機１６で昇圧した後高
温側燃焼ガスコモンダクト１７へ供給する。ここ
より、低温及び高温燃焼ガスは微粉炭機運転条件
に適応して風量／温度制御ダンパ２１にて自動制
御され、微粉炭機２２に乾燥用熱源として供給さ
れる。なお、石炭は石炭貯槽２４より給炭機２３
にて微粉炭機２２へ供給され、粉砕後微粉炭管２
５にてサイクロン２６へ運ばれ分離され、更に微
粉はバクフイルタ又は電気式集塵器２７で捕集さ
れ、微粉炭貯槽２８に貯炭される。分離後の燃焼
ガスは誘引通風機８入口側に接続された排気煙道
２９を経て廃却される。この燃焼排ガスは多量の
湿分（石炭の表面湿分の略全部と固有水分の一部
を含む）を含み、温度は50℃〜70℃とする。

次に、上記の微粉炭製造システムで製造貯蔵さ
れた微粉炭のバーナ１２への輸送供給システムに
ついて説明する。

微粉炭輪送媒体は燃焼排ガスと燃焼用空気の二
種類が準備されているが、まず燃焼排ガスの系統
について説明する。燃焼排ガスは前記微粉炭機用
燃焼排ガス系統より低温燃焼排ガスおよび高温燃
焼排ガスを夫々煙道３６，３７で抽出し、温度制
御ダンパ３８にて所定の温度になる様に混合し燃
焼排ガスコモンダクト３９に供給する。

次に空気系統について説明する。高温空気は空
気予熱器５、出口二次空気風道１１より採り、又
は低温空気は押込通風機９出口空気より、温度制
御ダンパ３１で調整の上一次空気通風機３２にて
昇圧し、一次空気コモンダクト３３に供給する。
微粉炭管（母管）４１は各バーナ又はバーナグル
ープ毎に設備されているが、これは第２図に示す
様に流量制御ダンパ３４，４０を装着した抜管３
５，４２で燃焼排ガスコモンダクト３９、一次空
気コモンダクト３３に接続される。

微粉炭管４１入口には流量計及び酸素濃度計が
装備されており、制御機構（FC、AC、Ｓ、CD）
により所定の酸素濃度および流量となる様に搬送
媒体が制御される。

微粉炭は、微粉炭貯槽２８より微粉炭給炭機３
０によりボイラ出力に応じ制御の上、微粉炭管４
１に供給され、エゼクタ４３等により搬送媒体に
混合輸送されバーナに到る。

なお、微粉炭管４１がバーナグループ毎に設備
される場合は、分配器４４（第３図参照）にて混
合気は各バーナ毎の微粉炭管に配分されバーナに
供給される。第３図の例はバーナを５グループに
分け火炉に上から下へ５段設備している例を示す
が、この場合各バーナ段毎に搬送媒体を任意に変
えることができる。

次に、その効果について説明する。

石炭燃焼において発生するNOxはその大部分
が石炭中の窒素分の酸化により生成するNOx（フ
エールNOx）であり、又この中の大部分は揮発
性窒素分によるものである為揮発分燃焼域の雰囲
気をコントロールすることによりNOx低減を効
果的に行なうことができるが、これは微粉炭搬送
媒体中の酸素濃度を制御することにより燃焼に悪
影響を与えることなく効率的に行なうことができ
る。例えば、第４図に示す様に、輸送媒体（微粉
炭と共に火炉に投入される）の酸素濃度により窒
素酸化物（NOx）発生量は変化する。この場合、
領域Ａ又はＢで運用するとNOxを低減すること
が出来る。

又、第５図に石炭燃焼火炎の火炎伝播速度と微
粉炭輸送媒体中の酸素濃度の関係を示すが、石炭
性状（特に揮発分含有量）により変化する。火炎
伝播速度が速すぎる場合、逆火を起し微粉炭管内
爆発を起す危険性が生ずる。逆に火炎伝播速度が
遅すぎる場合は、火炎の安定性が失われ燃焼不安
定を生ずる危険性がある。この様な場合、輸送媒
体中の酸素濃度をコントロールすることにより、
広範囲の石炭性状に対し安定した良好な燃焼が可
能となる。

更に、本発明によるシステムでは、例えばバー
ナ段毎に酸素濃度を制御しうるので、バーナ段毎
に酸素濃度に濃淡をつけることによりバーナ段を
燃焼安定用と低NOx運転用に区分・組合せ、低
NOx安定燃焼を行うこともできる。

以上述べた本発明の効果及びその他の効果を列
記すれば、次の通りである。

(1) 微粉炭搬送用媒体の酸素濃度を第４図のＡ又
Ｂの領域に制御し、NOx低減運転を行うこと
ができる。

(2) 微粉炭搬送用媒体の酸素濃度を第５図に示す
石炭性状に応じ調整して広範囲の運用条件に対
し安定した良好な燃焼を行うことができる。

(3) 燃焼性の悪い石炭を使用してNOx低減を図
る場合、例えばバーナ段毎に微粉炭搬送媒体の
酸素濃度に濃淡をつけ、安定燃焼を図りながら
低NOx運転を行うことができる。

(4) 石炭乾燥用熱源としてボイラ燃焼排ガスを空
気予熱器出入口より採り排熱を有効利用する。
この際、微粉炭機出口微粉炭−燃焼排ガス混合
気温度を極力低下し、微粉炭を完全捕集後、廃
棄する。通常空気予熱器出口排ガス温度は150
〜130℃であるのに対し、石炭乾燥用の使用燃
焼ガスは50℃〜70℃で系外に廃棄するので、乾
燥用排ガス量全燃焼ガス量の25％（通常20〜35
％）とすると、ボイラ効率を 4.5％×0.25×100〜60／100＝1.1％〜0.7％ 程度改善することができる。

(5) 燃焼用空気は微粉炭搬送用空気を含め実質的
には全量空気予熱器を通過させる（微粉炭搬送
用空気温度を上げることにより可能となる）一
方、燃焼ガスは一部石炭乾燥用熱源として空気
予熱器入口より微粉炭機に供給されるので、そ
の分丈空気予熱器バイパスすることとなり、空
気予熱器のガス側と空気側の温度差が大きくな
り、又空気予熱器における熱交換量の低減（空
気予熱器入口、出口ガス温度一定として）する
為空気予熱器を縮小することができる。例えば
入口ガス温度380℃、出口ガス温度140℃、入口
空気温度40℃の条件で空気予熱器通過ガス量が
２割減少する場合、第６図に示す通り空気予熱
器必要伝熱面積を略半減することができる。す
なわち、第６図において、ａは従来例（対流平
均温度差66℃）、ｂは本発明（対流平均温度差
100℃）を示し、空気予熱器必要伝熱面積HSは
HS∝Ｋ×Δtm／Ｑ（但し、Ｋは熱電流率、Δt
は対数平均温度差、Ｑは熱交換量）と表わされ
るからHS＝66／100×0.8≒53％となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２
図はその一部詳細図、第３図はそのバーナのグル
ープ分け例を示す図、第４図は輸送媒体の酸素濃
度と窒素酸化物（NOx）発生量との関係を示す
図、第５図はかかる酸素濃度と火炎伝播速度との
関係を示す図、第６図は本発明の効果のひとつを
従来例と対比して説明するための図である。 １……火炉、２……風箱、３……節炭器、５…
…空気予熱器、７……集塵器、８……誘引通風
機、９……押込通風機、１１……二次空気風道、
１２……バーナ、１５……除塵器、１６……昇圧
通風機、１７……高温側燃焼ガスコモンダクト、
１９……昇圧通風機、２０……低温側燃焼ガスコ
モンダクト、２１……ダンパ、２２……微粉炭
機、２３……給炭器、２４……石炭貯槽、２５…
…微粉炭管、２６……サイクロン、２７……集塵
器、２８……微粉炭貯槽、２９……煙道、３０…
…微粉炭給炭器、３１……ダンパ、３２……一次
空気通風機、３３……一次空気コモンダクト、３
４……ダンパ、３５……抜管、３６，３７……煙
道、３８……ダンパ、３９……燃焼排ガスコモン
ダクト、４０……ダンパ、４１……微粉炭管、４
２……抜管、４３……エゼクタ、４４……分配
器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 空気予熱器出口排ガスおよび入口燃焼排ガス
   を石炭乾燥用熱源として利用し、微粉炭機出口温
   度を極力低下し、微粉炭製造後微粉炭を分離捕集
   したのち乾燥用燃焼ガスを系外に廃棄する微粉炭
   燃焼設備を有する微粉炭燃焼ボイラにおいて、微
   粉炭貯蔵槽より供給される微粉炭をボイラ燃焼排
   ガス、燃焼用空気又は両者の混合ガスでバーナに
   搬送する微粉炭燃焼装置において各バーナ毎又は
   各バーナグループ毎に搬送媒体の酸素濃度および
   量をNOx低減および安定燃焼となるように制御
   し、微粉炭の一次燃焼域における燃焼を制御でき
   る様にしたことを特徴とした微粉炭燃焼ボイラ。