JPH0798104A - ボイラ火炉 - Google Patents

ボイラ火炉

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JPH0798104A
JPH0798104A JP24260493A JP24260493A JPH0798104A JP H0798104 A JPH0798104 A JP H0798104A JP 24260493 A JP24260493 A JP 24260493A JP 24260493 A JP24260493 A JP 24260493A JP H0798104 A JPH0798104 A JP H0798104A
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Akiyasu Okamoto
章泰 岡元
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 発電事業用等の微粉炭焚きボイラ火炉におい
て、NOx 発生量を増加させることなく、灰中の未燃分
を大幅に減少させること。 【構成】 AA(アディショナルエア)を用途別に3段
に分けて使用する。すなわち、下段AA(7)ポート
は、未燃分低減を目的として、最上段バーナよりもバー
ナ1段分程度上方に設置する。中段AA(8)は、NO
x 低減を目的とし、従来のAA投入法と同様、最上段バ
ーナの上方に離して投入して、バーナ部(3)の上方に
十分な大きさのNOx 還元域を形成させる。上段AA
(9)は、未燃分低減(燃焼完結)を目的とし、デ・ア
ーチ部(2)の炉幅方向に沿う数か所に投入して混合・
拡散を促進する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発電事業用等のボイラ
火炉における低NOx 燃焼技術に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は従来のボイラ火炉の一例を示す概
略図である。図中(1)はボイラ火炉本体,(2)はデ
・アーチ部,(3)はバーナ部,(4)はオーバファイ
アリングエア(以後OFAと記す),(5)はアディシ
ョナルエア(以後AAと記す),(6)はガス流れをそ
れぞれ示す。
【0003】このボイラ火炉は、燃料の燃焼を完結する
のに必要な空気の一部をOFA(4)およびAA(5)
としてバーナ部(3)の後流に投入するようにし、バー
ナ部(3)の空気量を減らしてNOx 還元域を形成さ
せ、低NOx 化を図るものである。バーナ部(3)から
AA(5)の前までは空気を絞っているため低NOx
は達成されるものの、バーナ部(3)およびそれと一体
の風箱を用いるOFA(4)の空気噴出速度は20〜3
0 m/s と遅いので、空気拡散は悪く、未燃分が急増す
る。さらにAA(5)以後の燃焼域においても、AA流
速=60 m/s 程度としているがまだ十分ではなく、炉
断面に均一に空気を拡散させるのは困難である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のAA投入による
低NOx 燃焼法においては、次のような解決すべき課題
があった。 1) 調整時にAA投入量を増すと、主バーナ部の2次
空気流量、ひいては流速が低下するので、拡散不良のま
ま温度の低いAA噴出域まで到達してしまう。そうする
と未燃分が急激に増大する。
【0005】2) NOx 還元域を形成するためにAA
ポートはバーナ部よりやや離れた火炉上部に設置される
ので、AA投入位置よりも下方の微粉炭燃焼域へはAA
空気が拡散し難く、AA投入後の燃焼状態が良くない。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の課
題を解決するために、竪型角筒状で上部にデ・アーチ部
を有し下部に複数段のバーナを備えた発電用のボイラ火
炉において、上記複数段のバーナのうち最上段のバーナ
の上方に近接して配置された下段AA投入ノズルと、上
記デ・アーチ部に炉幅方向に沿って複数配置された上段
AA投入ノズルと、上記上段AA投入ノズルと上記下段
AA投入ノズルのほぼ中間の高さに配置された中段AA
投入ノズルとを備えたことを特徴とするボイラ火炉を提
案するものである。
【0007】
【作用】本発明においては、最上段のバーナの上方に近
接して配置された下段AA投入ノズルから空気を高速で
吹込むことにより、バーナ部のNOx 還元域を通ってき
て未燃燃料と空気との混合・拡散を良好にする。そして
バーナ部では、従来よりも更に空気量を減らして強いN
x 還元域を形成することができる。
【0008】次に中段AA投入ノズルの設置位置は、従
来のAA投入ノズルと同様にバーナ部から比較的離れて
いるので、バーナ部からその上方にかけて十分な大きさ
のNOx 還元域が形成され、NOx が低減する。
【0009】また上段AA投入ノズルは火炉の横断面積
の小さいデ・アーチ部に設置されるので、ここから空気
を高速で吹出すことにより、更に良好な混合・拡散がで
きる。そして、このノズルを炉幅方向に沿って複数配置
することにより、デ・アーチ部からの燃焼ガスの偏流を
更に大きくし、火炉最上部の炉内空間を有効に活用でき
る。
【0010】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す概略図であっ
て、図1(a)は縦断側面図,図1(b)は図1(a)
のB−B水平断面図である。図中(1)は竪型角筒状で
上部にデ・アーチ部(2)を有するボイラ火炉本体,
(3)は同ボイラ火炉本体(1)の下部に設けられ複数
段のバーナから成るバーナ部である。(7)は上記複数
段のバーナのうち最上段のバーナの上方に近接して(バ
ーナ1段分程度離して)配置されたノズルから投入され
る下段AA,(9)は上記デ・アーチ部(2)に炉幅方
向に沿って複数配置されたノズルから投入される上段A
A,(8)は上記上段AA(9)の投入ノズルと上記下
段AA(7)の投入ノズルのほぼ中間の高さに配置され
たノズルから投入される中段AAである。また(6)は
ガス流れを示す。
【0011】下段AA(7)は噴出流速を60 m/s 以
上に保持し、AA量は空気比にして0.3程度とする。
これにより、バーナ部(3)のNOx 還元域を通ってき
た未燃燃料、例えば未燃微粉炭粒子(チャー)と空気と
の混合・拡散が良好になって、それら未燃分が燃焼す
る。そしてバーナ部(3)では従来よりも更に空気量を
減らして強いNOx 還元域を形成することができる。上
記下段AA(7)の投入位置は従来のOFA(図2の符
号(4))投入装置とほぼ同じである。しかし、従来の
OFA(4)はバーナと共通の風箱を用いていたので、
噴出流速を大きくすることができなかったのに対し、本
実施例ではバーナの風箱とは独立したAA(7)として
投入するので、流速を自由に選ぶことができ、これを6
0 m/s 以上に保持するのである。
【0012】次に中段AA(8)は、従来のAA(前記
図2の符号(5))と同様の役割を果たす。すなわちバ
ーナ部(3)からやや離れた位置に投入されるので、バ
ーナ部(3)からその上方にかけて十分な大きさのNO
x 還元域が形成され、NOxが低減される。この中段A
A(8)も噴出流速を60 m/s 以上に保持し、AA量
は空気比にして0.3程度とする。なお図1には中段A
A(8)が1段だけ示されているが、これを2段以上と
してもよい。
【0013】最後に上段AA(9)は、火炉の横断面積
の小さいデ・アーチ部(2)に設置することにより、6
0 m/s の流速で空気の混合・拡散が更に良好になる。
そしてこれにより未燃分は更に減少する。AA量は空気
比にして0.1程度でよい。また、炉幅方向に沿う数か
所から噴き出すことにより、デ・アーチ部(2)からの
燃焼ガスの偏流を更に大きくし、火炉本体(1)最上部
の炉内空間を有効に活用する。
【0014】要約すると、従来のAA投入方式では、バ
ーナ部の空気を絞ることによりバーナ部を空気不足に
し、発生NOx をN2 に還元するものであった。しかし
この方式では、未燃分の増大を招くことになる。本発明
においても、中段AA(8)はNOx 低減が目的である
が、上段AA(9)および下段AA(7)は未燃分低減
が主目的である。すなわち、バーナ部(3)では基本的
に空気の拡散が良好なので、空気を十分に絞ってNOx
を低減させる。次にバーナ部(3)の未燃分をそのすぐ
上の下段AA(7)が60 m/s の高流速噴流で急速燃
焼させる。この際NOx は増大するが、これを中段AA
(8)までに還元する。その後、デ・アーチ部(2)か
ら上段AA(9)を投入することにより、未燃分を更に
低減する。この場合ガス温度は十分低くなっており、N
x はあまり発生しないが未燃分は減少することが、シ
ミュレーション解析等の結果で確認されている。
【0015】図3は本発明の効果を確認するために大型
燃焼試験炉を用いて行なった試験の結果を例示するもの
で、全AA量に対するNOx 量と灰中未燃分を、従来の
ボイラ火炉の場合と比較して示す。従来と比べ本発明で
は灰中未燃分が大幅に減少することが、この図からも判
る。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、発電用のボイラ火炉に
おいて、NOx 発生量を増加させることなく、灰中の未
燃分を従来よりも大幅に減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の一実施例を示す概略図であっ
て、図1(a)は縦断側面図,図1(b)は図1(a)
のB−B水平断面図である。
【図2】図2は従来のボイラ火炉の一例を示す概略図で
ある。
【図3】図3は本発明の効果を確認する試験の結果を例
示する図である。
【符号の説明】
(1) ボイラ火炉本体 (2) デ・アーチ部 (3) バーナ部 (4) オーバファイアリングエア(OFA) (5) アディショナルエア(AA) (6) ガス流れ (7) 下段AA (8) 中段AA (9) 上段AA

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 竪型角筒状で上部にデ・アーチ部を有し
    下部に複数段のバーナを備えた発電用のボイラ火炉にお
    いて、上記複数段のバーナのうち最上段のバーナの上方
    に近接して配置された下段アディショナルエア投入ノズ
    ルと、上記デ・アーチ部に炉幅方向に沿って複数配置さ
    れた上段アディショナルエア投入ノズルと、上記上段ア
    ディショナルエア投入ノズルと上記下段アディショナル
    エア投入ノズルのほぼ中間の高さに配置された中段アデ
    ィショナルエア投入ノズルとを備えたことを特徴とする
    ボイラ火炉。
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