JPS5949422A - 燃焼装置およびその操作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粉状燃料燃焼装置の操作に係るものであり、更
に具体的にいえば瀝青炭、褐炭そして泥炭のような高湿
固体燃料の微粉化に係るものてある。

石炭、褐炭そして泥炭のような固体燃料を浮遊燃か１ｌ
ずるとき、先ず燃料を粉にしそして乾燥してから通常一
次空気と称する空気流にのせて炉に入れろ。このと吉は
、固休燃才・１を一次空気の中で同１１、５に微粉化し
そして乾燥するミルの中で行なわれろ。燃，ｆ＝’ｌを
十分に乾燥するだけの熱を得るには、一次空気を周囲温
度から粉状燃料を乾燥できるだけの高温へ予熱しなけれ
ばならない。同時にこの予熱空気の含有熱、すなわち一
次空気の温度は高ずき′るこおのないようにし粉砕器の
中で燃料から揮発成分が過剰に放出されて粉砕器の中で
爆発を生じる吉いうと吉がないようにしなければならな
い。

それ故先行技術で通常行なっていたのは、周凹温度で空
気予熱器へ供給されている一次空気の一部を空気予熱器
の周りにバイパスさせ，そしてこの周囲温度のバイパス
空気（緩和空気）を空気予熱器からの予熱した一次空気
とミルの上流点で再混合していたのである。ミルへの一
次空気流の分量と温度との要件は、緩和空気吉予熱空気
との丙混合前に緩和空気の供給ダク１・内のダンバＪ二
予熱空気の供給ダクト内のダンパさを調節することによ
り満足させる。

ミルを出る予熱されたリ然オ・Ｉと一次空気との／１｝
一合物の温度を測定し、そして所望値と比較するのが典
型である。ミルに入る一次空気の量を感知し、そして粉
砕麗出口から炉へ至イ）パイプ内の転送速度を微分炭が
その転送中に空気流から沈禮しないようにするだけの速
度とすることを保証ずるのに必要な一次空気の量を表わ
している所定の最小レベルとミルに入る感知した一次空
気の｛−吉比較する。緩和一次空気のダク１・内の空気
ダンパ吉予熱一次空気のダク１・内の空気ダンパ吉は空
気流と温度の測゛定に応答して操作され、十分な温度で
十分な量の一次空気をつくるようにずろ。

それ故、適正な粉砕器の操作に必要なこみは、ミル内で
火災や爆発の危険を生ずるような高温てあってはならな
力が、石炭を乾燥させろＫ足るだけの高温を維持しなが
ら、しかも微粉炭の配管内の十分な転送速度士比例した
最小値以上に空気流を糸ｆ１ナ、５ずイ）さいうこ吉て
ある。然しなから、高湿ｅ１胃炭、褐炭そして泥炭のよ
うな非常に高湿な燃オーｌを粉砕ずるさき、その粉砕し
た燃オ−１を所要の一次空気流では十分に乾燥できない
吉いう問題があった。周囲温度の緩′Ｋ［」空気ダクト
のダンパが閉じていてさえもグンパの周りから周囲温度
の空気が漏洩するためミルへの一次空気の温度は十分に
高いレベルに維持されることはでき々騎からである。

そのような漏洩はミルへの全一次空気流の１０％になる
のが普通である。この問題は、温和な気候でも周囲温度
が−１５°Ｃにも下がり、そして場合によっては更に低
下することがある冬期にお贋て特に問題となる。この非
常に冷たい周囲空気が緩和空気ダク１・を通って漏れ、
そして予熱された一次空気と再混合ずるさき、ミルに入
る一次空気の温度は３　０　−　５　０゜Ｏも下降して
高湿燃料を十分に乾燥ずイ）ことができなくなる。

それ故、本発明の全体としての目的は、非常な高湿燃料
を十分に乾燥することを保証ずろに必要な一次空気一量
において十分に高い一次空気温度を維持することを保証
していろ改良さｆ？た方／ｌ｛と汐置とを提供すること
てある。

本発明の特定の目的は、予熱された一次空気吉緩和空気
を再混合する前に緩和空気ダク１・を通って漏洩する周
囲温度空気があればそれを加熱して、空気加熱器を出る
予熱された一次空気と冷たい周囲温度空気との混合の影
響をなくしてしまう方法と装置とを提供することである
。

本発明の要約 本発明は上述の先行技術の欠点や不利益な、ミルへ送ら
れる一次空気の温度を調整ずる改良された方法と装置に
よシ解消している。

本発明によれば、ミルを出る一次空気と粉状燃料との混
合物の温度を測定し、そしてあらかじめ選定した最低許
容温度と比較する。この測定された混合物の温度があら
がじめ選定された最低値り、下に下がるとき、その緩和
空気ダク１・内のフローダンパを閉じてそれを通る緩和
空気の流れを最小とし、そして緩和空気ダク１・内のフ
ローダンパを通って漏れ出る周囲温度の空気があればそ
れ吉熱交換関係にして加熱流体を流し、それによシ緩和
空気流を予熱する。緩和空気ダクト内の熱交換器を通し
て炉の水冷壁の冷却回路から高温の水を循環させ、それ
から水冷炉壁の水冷回路へ戻すのが好吐しい。

好寸しい実施例の説明 添伺図、將に第１図を参照する。第１図に示す微粉燃料
燃焼蒸気発牛装置は、微粉燃料を燃焼して高温の煙道ガ
スを発生ずる室を形成している水壁１２から形成される
炉１０を有している。下方の氷壁リングヘッダ−２２か
らの水は水壁１２をー１二昇し、炉１０内の燃料の燃焼
からの熱を水が吸収する。先ず、水を飽和温度へ加熱し
、それから水の一部を蒸発させて蒸気・水混合物を形成
する。

水壁】２を出る蒸気・水混合物は出口ヘソグーに集めら
れ、そしてドラム１４へ通されてそこで蒸気と水とを分
加ずる。ドラム１４内で蒸気・水の混合物から分１ｉｉ
１ｆされた水を補給水き混合し、そして降水管２４を通
して循環ポンプ２６へ送リ、そこで水は再び加圧されて
下方の氷壁人口リングー＼ツダー２２へ通され水壁】２
を循環ずく）。トラノ・１４内の蒸気・水混合物から取
除かれた蒸気は熱交換面１６、典型的には過熱面とＩＪ
Ｊ熱柏ｌとを通される。この面ば、炉内で形成されるガ
スを大気へ排出するための流路となっている蒸気発生装
置のスタック（図示せず）と炉１０とを相！ｌ接続ずる
ガス出ロダク１・１８内に配置されている熱交換１０１
１６を通るとき、蒸気は炉１’　Ｏ内で発生した高温の
煙道ガスと熱交換関係で流れるので蒸気ＧＪ力Ｊ旧＋′
Ｉ（されて出ロダク１・１８を通って炉１０を出る。

ガス出口ダクト１８を通って炉＋−　０を出る高温の煙
道ガスはガス出ロダク１・１８内のか気加熱而１６を横
切るとき、蒸気加熱面１６を流れるか気へ熱を移ずこと
により高温の煙道ガスは３２０−３７０°Ｃの範囲の温
度に冷却されるの　典型である。ガス出ロダク１・１８
内で炉１０の］流に配置された空気予熱器２０を通して
炉１０へ供給されていろ燃焼空気と熱交換関係に煙道ガ
スを流すと吉に１．り煙道ガスは１２０　−　１５０°
Ｃの範囲の温ＩＢＩ　Ｉｉこど令却され、大気へ、排出
される。

風箱３０内のバーナ２８を通して炉内へ微粉燃才−１を
注入することにより炉１０を燃焼する。ダク１・１８を
通って炉１０を出る煙道ガスと空気予熱器２０内て熱交
換関係になって流れることにより予熱されている、２次
空気と普通称している燃焼空気をダク１・３２を通して
風箱３０へ供給して炉１０へ注入する。従来のやり方に
従って炉内への燃料の注入量を蒸気発生装置の負荷要求
に応じて調整し、その蒸気発生装置の設計に対し所望の
蒸気の発生に必要な全熱量を放出する。

添付図面に示すように、粉砕した燃料の燃焼において、
固体燃料、例えば石炭、褐炭又は泥炭をフイーダ３４を
通して調整された速さで貯蔵所からミル３６へ給送し、
ミルでは燃料を微粉の大きさに粉砕する。典型的な粉状
燃料の燃焼炉において、一次空気と称する空気をミル３
６へ送ってミル３６からの粉状燃料をバーナ２８へ送っ
て炉１０内へ注入しそしてその中で浮遊させて燃焼する
。

既に述べたように、ミル３６へ送られる一次空気は空気
ヒータ２０内で先ず予熱され、とのヒーク内では一次空
気が、出ロダク１・１８を通って炉を出る煙道ガスと熱
交換関係で通きれていイ）。予熱された空気はミル３６
を通るとき、その空気に粉炭がのせられ、そして予熱さ
れた空気に含１１る熱により乾燥される。

ミルへ供給される一次空気の里と温度の調整は第２図に
最もよく示されている一連のダン・ζとコントローラ吉
によシ行なわれる。蒸気発生装置の負荷を示すマスター
信号３が燃料供給コン１・ローラ５０へ送られる。この
信号に応答して、燃ｔ１供給コン１・ローラ５０は信号
５１を発生し、そしてその信号をフイーダ３４へ送り、
フイーダ３４は信号に応答してミル３６への燃半」供給
速度を調整する。更に、コントローラ５０は燃旧供給速
度を示している第２の信号５３を発生し、一次空気体積
流量コントローラ７０へ送る。

一次空気ダクト４０を通る一次空気の体積流甲．を監視
するためミル３６への入口近くで一次空気ダクト４０内
に配置された体積流量モニタ５６から発生した、ミル３
６への一次空気の体積流量を示す信号５９をコントー・
ローラ７０が受取る。燃料供給速度を表わ′ず信号５３
と一次空気体積流量を表わす信号５９とに応答して、コ
ントローラ７０は制御信号７１をダンパ駆動装置７２へ
、そして制御信号７３をダンパ駆動装置７４へ送ってダ
ンパ７６と７８を選択的に開閉する。瞬時燃料供給速度
によシ定捷るあらかじめ選択した値にミルへの一次空気
の体積流量を維持するためコントローラ７０をプログラ
ムする。重量基準で、燃料に対する一次空気の流量比を
約１．５よりも大きい値に維持してミル３６からの粉状
燃料を炉へ転送するに十分な速度をつくるだけの一次空
気の体積があることを保証するようにする。

ミル３６内で粉状燃料の適正乾燥を保証するためには、
ミルへ供給された一次空気は、ミル３６内で粉砕された
燃料に含まれる水分を蒸発させるだけの熱をつくるに十
分な温度になければならない。更に、ミルを出ていく粉
状燃料と一次空気との混合物の温度は、燃料が炉へ運ば
れているときに燃料から蒸発した水分が凝縮することが
ないことを保証するに十分な高論温度でなければならな
い。それ故、温度モニタ９０をミル３６の出「ｊに配置
して、ミル３６から炉のバーナ２８へ運ばれてくる一次
空気と粉状燃料の混合物の温度監祝する。

温度モニタ９０はミルの温度を表わす信号９３を発生し
、そして一次空気温度コン１・ローラ８０へ送る。この
信号に応答してコントローラ８０は制御信号８１を発生
してダンパ駆動装（Ｆ（ｆ，　７　２へ送シ、そして制
御信号８３を発生してダンパ駆動装置７４へ送る。ダン
パ駆動装置７２は、空気ヒータ２０の下流の位置で一次
空気ダク１・４０内に配置したダンパ７６を作動する。

空気予熱器２０の周シに周囲温度の一次空気の一部を迂
回させるために設けたバイパスダクトである緩和空気ダ
ク１・４４内に配置されたダンパ７８をダンパ駆動装置
７４が作動する。ダンパ７６と７８とを選択的に開閉す
ることによシコントローラ８０はミル３６を出る一次燃
料吉一次空気吉の混合物の速度を約８５°ＣＫＫイ｛持
ずる。

コンｌ・ローラ７０と８０とはフィードバック信号によ
り相互に協働してダンバ７６と７８とを選択的に開閉し
ミルへの一次窒気の体積流量を燃刺供給速度により定ま
るあらかじめ選定した値に維持し、そして同時に、ミル
に入る一次空気混合物の渦度を、ミルを出る混合物の温
度が約８５℃になることを保証するに十分な温度に維持
する。蒸気発生装置のような燃焼装置に使用するため市
販されている固体燃料の水分が数パーセントから５０パ
ーセントもしくはそれ以上にも広範囲に変化するので、
予熱の程度、すなわち粉砕した燃料を乾燥し、そして適
正なミル出口温度を維持するに必要とされる一次空気の
潟度は２００℃から４００°Ｃまても変る。ダクト７６
と７８とを選択的に位置ぎめずることにより、一次空気
を第１の部分と第２の部分とに分けることができ、第１
の部分は空気ヒータ２０を通って炉を出る煙道ガスと熱
交換関係で通されることにより予熱され、第２の部分は
予熱されず、緩和朶気ダクト４４を通って空気予熱器２
０を迂回し、ミル３６に入る前にダンパ７６の下流でダ
ク｝４０を通る予熱された一次空気と再混合する。

設計燃料の水分よりも少ない水分の・燃料を・燃焼する
ときは、ダンパ７８を選択的に位置決めして、空気予熱
器２０を出る一次空気の温度を周囲副１ｊ■空気で緩和
、すなわち低下させてミル出口篇度を調整し、一次窒気
温度が高過ぎるとミル３６内て揮撥分が過剰に自由とな
ることがあるが、そのようなことがないようにする。然
しなかも、設泪燃料の水分よりも確かに高い水分を有す
る燃旧を炉内でリｙク焼ずるとき、緩和空気がダクト４
０内てダンパ７８を閉じてそれを通る緩和空気の流れを
最小として空気ヒータ２０を出る予熱された一次空気の
温度を下げないようにすることがひんぱんに必要となる
。それにもか＼わらず、既に述べたように、ダンバ７８
を閉じていても一次空気供給ダクト４６と予熱された一
次窒気ダク１・４０とに相互接続する緩和空気ダクト４
４を通って漏洩が生じ、空気ヒータ２０を出る予熱され
た一次空気の温度をかなり低下させることが必然的に生
じる。

本発明によれば、この緩和空気ダクト４４を通る周囲温
度の空気の漏洩による空気ヒータ２０を出る一次空気の
温度降下は、緩和空気ダクト４４内に熱交換器６０を配
置することによりそしてミル出［Ｉ渦度が所望の最小値
以下に降下ずるときダク１・４４を通って緩和空気が漏
洩することがあればその漏洩緩和空気と熱交換関係で熱
交換器６０を通して加熱流体６２を流すことによシ最小
とされる。

」二に述べたように、ミル出口のガス温度を表わす信号
９３に応答して温度コントローラ８０は制御信号を発生
し、ダンパ駆動装置７２と７４とへ送って、ダンパ７６
と７８とを選択的に開閉してミル出口温度を約８５゜Ｃ
に維持する。ミル出口温度が約８５℃にもはや維持され
るこさができなくなった（！：屠うことをコン１・ロー
ラ８０が感知したさき、ずなわぢダンパ７８を閉じてダ
クト４４を通る緩和空気の流れを最小としたが、一次空
気の温度はミル出口温度を維持するには不十分なＦ’＞
であるときコントローラ８０は第３制御イ八号８５を発
牛して熱交換器６０と作動ずるよう組合さ−れている流
惜制御弁６４へ第３制御信号８５を送４）。

温度コントローラ８０からの信号８５（／こ応答して流
れ制御弁６４は開いて熱交換器６０を通して加熱流体を
流し、ダクト４４を通って漏洩する緩和空気を予熱して
緩和空気の温度を周囲温度から１５０　−　２００℃の
範囲の温度へ上げて空気ヒータ２０を出る予熱された一
次空気の温度に対する緩オ１１空気の影響を弱める。

添付図に示す好１しい実施例において、加熱流体６２は
炉１０の水壁冷却回路から出る高温の水である。高温の
水を、熱交換器６０を通して下方の氷壁入口リングヘツ
ダ２２かも循環させ、そしてポンプ２６の上流の氷壁冷
却回路へ戻すのがｌ’ｆ寸゛シい。このようにして、ボ
イラー循環ボンブ２６は熱交換滞６０を通して高温の水
を運ぶのて伺加的なポンプを必要としなｂ。典型的な２
　／Ｉ　０　０ボン１・の圧力の蒸気発生装置では、氷
壁リングー＼ツダ２２から取出された高温の水は約３２
０℃の謳度を有している。それ故、この高温の水は緩和
空気ダクト・〜，−７ ４ｉを通って漏洩する周囲空気を加熱するに十分な熱量
を有する。

例えば、緩和空気ダンバ７８を全く閉じて２　，　５０
０　，　０００ボンドの一次空気を予熱する高温石炭燃
焼の蒸気発生装Ｉδを考えてみる。１０パーセン１・の
漏洩、ずなわぢ周囲温度０゜Ｃで緩和ダク１・４４を通
って２５０　，　０００ボンドの一次空気が漏洩してい
るものさするさ、ミル３６に入る空気の温度を予熱一次
空気流に冷たい緩和空気が漏洩して入るため：３５０℃
から３１８°Ｃへ下降するであろう。本発明によれば、
約３５０℃の温度の高温の水が熱交換器６０を通して下
方の氷壁入口リングヘッダから循環して緩和空気ダクト
４４を通って漏洩する２５０　，　０００ポンドの周囲
空気を２００℃の温度へ予熱する。この結果、ミル３６
に入る空気の温度は３３６℃まで上げられ、ミル出口温
度はそれに応じて上昇し、それによシ高湿石炭でミルを
連続作動させることができるのである。

粉状燃料を燃焼する蒸気発生装置に関して好ましい実施
例を説明したけれども、粉状燃料を燃焼する多くの燃焼
装置に本発明を応用することができ、又本発明の技術的
思想の範囲内で種々変更実施することができる。従って
、実施例は本発明をこれに限定するものではないことを
理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って操作される粉状燃料燃焼蒸気発
生装置の略図、第２図は本発明に従って一次空気温度を
調整する装置を示ず拡太図である。 １０・・炉、１２・・水壁、１６・・熱交換面、１４・
・ドラム、１８・・ガス出口ダクト、２０・・空気予熱
器、２２・・下方リングヘツダー、２４・●降水管、２
６●６循環ポンプ、２８・ｅバーナ、３０’−−風箱、
３２−−ダクト、３４・・ンイーダ、３６・・ミル、４
０・・一次空気ダクト、４４・・緩和空気ダクト、５０
・・燃料供給コンｌ・ローラ、６０・・熱交換器、６４
・・流れ制御弁、７６：７８−●ダンパ、９０・・温度
モニタ。 −１０７−

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼しようとする高温燃料を粉砕し、そして乾燥
   ミル、この乾燥した粉状燃゛料を燃焼して高温の燃料ガ
   スを発生する炉、ミルからの一次空気にのせられてきた
   粉状燃料をうけるため炉と組合されているバーナ、高温
   の燃料ガスと熱交換関係で一次空気を流して一次空気を
   予熱する空気ヒータ、この空気ヒータヘ周囲温度の一次
   空気を供給するだめの第１のダク１・、空気ヒータから
   の予熱した一次空気をミルへ運ぶための第２のダクト、
   そして第１のダクトを第２のダク１・に結合させ、周囲
   温度の緩和空気を空気ヒータを迂回して流し、そしてこ
   の緩和空気を予熱した一次空気と再混合する第３のダク
   トを有する高湿粉状燃料を燃焼する燃焼装置において、 《イ】　前記の第３のダクトを流れる緩和空気と熱交換
   関係で加熱流体を流すため第３のダクト内に配置された
   熱交換手段、及び （口１　ミルを出る粉状燃利と空気吉の混合物の温度に
   応答して熱交換手段を通る加熱流体の流れを調整する制
   御手段 を備えることを特徴とする高湿粉状燃料を燃焼する燃焼
   装置。
2. （２）燃焼しようとする高湿燃料を粉砕しそして乾燥す
   るミル、入口ヘッダと出口ヘッダとの間に配置されてい
   る複数の水冷管壁から形成され、そして乾燥した粉状燃
   刺を燃焼して高温の燃料ガスを発生ずる室を形成してい
   る炉、前記の管壁を形成する管を通して冷却水を循環さ
   せるため入口ヘッダと出口ヘッダとを相互に接続する循
   環ポンプを含む冷却回路、ミルからの一次空気にのせし
   れた粉状燃旧をうけるため炉と組合されているバーナ、
   前記の高温ガスと熱交換関係にして一次空気を流して一
   次空気を予熱する空気ヒータ、この空気ヒータヘ周囲一
   次空気を供給ずる第１ダクＩ・、空気ヒータからの予熱
   された一次空気をミルへ送るための第２のダク１・、そ
   して周囲温度の緩和空気を空気ヒータの周りに迂回でせ
   、そして予熱された一次空気吉緩和空気とを混合ずろた
   め第１のダクトと第２のダクトとを相−４ｊ一接続し、
   ダンパーを有する第３のダクトを備える高湿粉状燃相を
   燃焼する燃焼装置の操作方法において、 （イ）　ミルを出る粉状燃料と一次空気との混合物の温
   度を測定し、 （口）　この測定した混合物の温度が所定の最低温度以
   下になると前記の第３のダクト内のダンパを閉じてそれ
   を流れる緩和空気の流イｆｆを最小とし、そして （ハ）前記の第３のダクト内でダンパな通って漏洩して
   くる緩和空気流と熱交換関係にして加熱流体を流す 諸段階を備えたことを特徴とする高湿粉状燃オー１の燃
   焼装置の操作方法。
3. （３）緩和空気流と熱交換関係にして加熱流体を流す段
   階が、 （イ）前記の第３ダクト内に熱交換器を配置し、そして （口）緩和空気さ熱交換関係にして前詔の熱交換器を通
   して水冷管壁から水を循環させ、そして水冷管壁の冷却
   回路へ戻す 、諸段階を備えている特許請求の範囲第２項に記載の操
   作方法。
4. （４）水玲管壁の冷却回路から前記の熱交換器を通して
   水を循環させそして水冷管壁の冷却回路へ戻す段階が、
   緩和空気き熱交換関係にして前記の熱交換器を通して水
   冷管壁の入口ー＼ツダからの飽和温度の水を循環させ、
   そ｛〜て循環装置の上流の位置で水冷管壁の冷却回路へ
   水を戻す段階を備えていろ特許請求の範囲第３項に記載
   の操作方法。