JPS6183817A - 石炭−水スラリ燃料用バ−ナ装置 - Google Patents

石炭−水スラリ燃料用バ−ナ装置

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JPS6183817A
JPS6183817A JP20375984A JP20375984A JPS6183817A JP S6183817 A JPS6183817 A JP S6183817A JP 20375984 A JP20375984 A JP 20375984A JP 20375984 A JP20375984 A JP 20375984A JP S6183817 A JPS6183817 A JP S6183817A
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JP
Japan
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burner
cwm
steam
injecting
coal
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Pending
Application number
JP20375984A
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English (en)
Inventor
Noriyuki Oyatsu
紀之 大谷津
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D1/00Burners for combustion of pulverulent fuel
    • F23D1/005Burners for combustion of pulverulent fuel burning a mixture of pulverulent fuel delivered as a slurry, i.e. comprising a carrying liquid

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)

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】 (産業上の利用分野) 本発明は石炭−水スラリ燃料用バーナ装置に係り、特に
排ガス中の窒素酸化物を増加することなく、灰中未燃分
を低減するに好適なバーナ装置に関する。
(従来の技術) オイルショック以来、省資源対策として火力発電用主燃
料は、従来の重油から石炭、LNGへと転換しつつある
。さらに、最近固体燃料である石炭のハンドリング改善
のために、石炭に水や油を混入してスラリ化し取扱いを
容易にする技術の開発が進められている。この石炭水ス
ラリの代表的なものとしては、COM(Coaff  
and  Oi It  M i x t u r e
 )やCWM (Co a 1  and  Wate
r  Mixture)がある。
このうちCWMば、石炭、水および少量の界面活性剤を
使用するのみであり、油を用いないため、特に注目され
ている。CWMは次のような特長を有する。
a)石炭濃度が65%以上であり、水分を極力押さえる
ことにより、ボイラ効率を上昇することができる。
b)常温で流体として取扱え、粘度がt、oo。
cP以下である。
C)少量の界面活性剤により擬似凝集状態が形成され、
粗粒子の沈降速度を大幅に低減できるため、長期間安定
状態が維持できる。
以上のように、CWMは固体燃料をスラリ化したもので
あり、輸送、貯蔵等に非常に有効な燃料であるといえる
しかしながら、CWMそのものは、燃料として石炭(微
粉炭)を用いるため、燃料中に含まれる窒素分(F u
 e l  N)が多く、燃焼時にいわゆるFuel 
 NOxが多量に発生してしまう。また、流体化のため
水を使用するため、バーナ近傍での水分蒸発による温度
低下が起こり、微粉炭と比較して燃焼効率が低下し、灰
中未燃分が増加するという欠点がある。
従来から用いられている第7図、第8図に示すバーナを
用い、CWMと微粉炭を燃焼させた結果について以下に
説明する。まずCWM燃焼では、第7図に示すバーナ装
置を用いた。なお、このバーナガンの先端の詳細図を第
9図に示す。第7図において、燃料CWMは噴霧媒体で
ある蒸気とともにバーナの中心にある噴射ノズル71か
ら火炉内に噴霧される。燃焼用空気は、風箱12がら空
気レジスタ13を経て供給され、旋回保炎器16の後方
でCWMと混合燃焼する。すなわぢ、噴射ノズル71内
では、第9図に示すように、中央のスラリ流路を流れる
CWM23に対してその周囲から中心部に向けて蒸気2
2が吹き込まれ、これらはチャンバ内21で均一に混合
された後、噴射孔91から放射状に炉内に噴霧される。
第9A図は、第9図の矢印Aの方向から見た平面図であ
る。
一方、微粉炭燃焼は、第8図に示すようなバーナを用い
るが、微粉炭は1次空気によって搬送され、ベンチュリ
ー82を通ってノズル81から火炉内に供給される。燃
焼用空気は上記CWMバーナと全く同じ方法で供給され
る。
上記バーナ装置を試験炉に設置して燃焼テストを行った
。試験炉の概略構成を第10図に示す。
この試験炉(火炉101)は内寸法で600fl角、5
m長あり、耐火断熱キャスタ壁105 (厚さ200f
l)で構成され、その一端に燃料供給管102、風箱1
2および該風箱に連結する燃焼用空気供給管103を有
し、他端に排ガスダク)109、サイクロン分離器10
7、排ガス配管109および灰取り出し管10Bが設け
られ、また火炉101の中間部には2段燃焼用空気供給
管104が設けられている。主燃料である石炭はCWM
および微粉炭ともに国内A炭(瀝青炭)を用い、両者で
投入燃料は全く同一にした。空気レジスタ13を通過す
る空気は300 ’Cとし、レジスタ13の開度は50
%一定とした。なお、排ガスおよび燃焼灰のサンプリン
グ管106はバーナ(火炉101の入口部)から4.5
m離れた位置(バーナからの平均滞留時間約3秒)に設
置した。
上記試験炉でのCWMおよび微粉炭の燃焼試験の結果を
第11図および第12図に示す。第11図は、炉内ガス
温度分布であるが、微粉炭燃焼(実線)に比べてCWM
燃焼(破線)の場合、最高ガス温度領域がバーナから離
れた位置に移行しており、バーナ近傍での燃焼性がやや
悪くなっていることがわかる。第12図は、横軸に2段
燃焼比率(TSC)をとり、両者の炉出口におけるN。
X濃度および灰中未燃分の変化を示すが、この図から、
CWM燃焼ではNOx’tlJ度は微粉炭の場合とほぼ
同程度であるが、灰中未燃分は高くなる(効率低下)p
!4向を示している。これは、第11図の炉内ガス温度
分布からもわかるように、バーナ近傍での燃焼性または
着火性不良に基づくものと考えられる。
そこで、以上のようなCWMにおける燃焼性の低下を解
消するためには、バーナ近傍での燃焼性を向上させる必
要があることがわかった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、C
WM燃焼において排ガス中のNOx4度を増加させるこ
となく、灰中未燃分を低減し、高効率化をはかるCWM
バーナ装置を提供することにある。
(問題を解決するための手段) 要するに本発明は、c W M JIA焼において、バ
ーナ近傍での燃焼性をよくするため、アトマイズ用蒸気
に旋回を与え、大粒径の噴粒(噴霧粒子)を中心軸付近
に、および小粒径の噴粒を外周方向に噴霧するようにし
たものである。すなわち、本発明は、バーナ中央部にお
いて直線状に延びたスラリ燃料通路と、該スラリ燃料通
路の周囲に噴霧媒体用通路を備え、両者がスラリ燃料通
路の先端部で混合する石炭−水スラリ燃料用バーナ装置
において、噴霧媒体に旋回を与えてスラリに混入するよ
うに前記噴霧媒体通路を配置し、かつ該スラリと噴霧媒
体の混合物の噴射孔を中心に少なくとも1個、およびそ
の周囲に複数個設けたことを特徴とする。
(実施例) 以下、本発明のバーナ装置を図面に基づき説明する。第
1図は、本発明によるCWMバーナ装置の一実施例を示
す断面図である。このバーナ装置は、燃料であるCWM
および燃焼用空気の供給流路は第7図に示す従来型のC
WMバーナと同じであるが、噴霧媒体(蒸気)の供給通
路を接線方向とし、かつバーナノズルの燃料の噴射孔を
、中央部の噴射孔25とその周囲に設けた放射状の噴射
孔24とに分割した点で異なる。すなわち、第2図およ
び第2A図に示すように、CWM23は、噴射ノズル1
1を通る間にその周囲から接線方向に導入される蒸気2
6と混合した後、噴射孔24および25から火炉内に噴
霧され、燃焼用空気は風箱12がら空気レジスタ13を
経て供給され、燃焼する。本発明になるバーナでは、C
WMが前記中央部の噴射孔25とその周囲の噴射孔24
から分割して噴霧され、CWMが大粒径の噴粒と小粒径
の噴粒とに分離し、バーナ近傍の中心軸付近にはCWM
の大粒径噴粒による火炎14が、およびその外周には小
粒径噴粒による火炎15が形成されるものである。
第2図および第2A図についてさらに詳細に説明すれば
、このバーナノズルは、中心軸方向の噴射孔25とその
周囲に放射状の複数(4(固)の噴射孔24を有してい
る。また、アトマイズ用蒸気22は、CWM23と混合
するチャンバ内21に旋回流を生じるように、すなわち
、法線に対し一定の角度θ(好ましくは30〜90°)
を持った複数の供給孔26から供給される。この結果、
CWM23はチャンバ内21で蒸気22により旋回を与
えられ、大粒径CWMは慣性力により中心の噴射孔25
から、また小粒径CWMは旋回流にのって周囲の噴射孔
24から火炉内に噴霧される。
この結果、バーナ中心軸上には大粒径CWMによる火炎
、外周方向には小粒径CWMによる火炎が分割形成され
ることになる。その結果、バーナ近傍の大粒径CWMは
早期に着火し、未燃分の低減を図るとともに、その周囲
の小粒径CWMは還元物質のN83等を発生し易(、N
Ox低減が同時に達成される。
次に、上記バーナガンを用いて、CWMを燃焼させた結
果について具体的に述べる。本試験で用した試験炉は第
10図に示したものである。まず、第3図に従来型CW
Mバーナと本発明になるCWMバーナとの比較した結果
について示す。本試験では、アトマイズ用蒸気量はCW
Miに対して重量比で0.15(気液比)、芸気の供給
孔の角度θは接線方向に対して45゛とした。この結果
、本発明になるCWMバーナでは、灰中未燃分ばかりで
なく、Noxfi度も低減できることがわかった。
これは、蒸気の旋回によりCWMの分離噴霧が起こり、
バーナ近傍での燃焼性が向上し、未燃分の低減が図れた
とともに、分割火炎の形成により、燃焼初期に発生する
還元物質のNH3等(主に小粒径CWM火炎で発生)が
NOx還元に効果的に作用したためと考えられる。
次に、炉内のガス温度分布を検討した結果を第4図に示
す。この図から本発明になるCWMバーナでの温度分布
は従来型に比べ高温域がバーナ側に移行し、バーナ近傍
では約200°C高くなっていることがわかる。実際に
、試験炉の覗芯から、バーナ近傍の着火性を観察した結
果からも、本発明になるバーナでは、バーナ先端に火炎
が形成され非常に安定した状態であることが確認された
本発明になるバーナを用いて、気液比(Wa/WJ)を
変化させた結果を以下に示す。第5図は気液比に対する
炉出口でのNOx値および灰中未燃分の変化を示す。こ
の図から、灰中未燃分、NOxともにW a / W 
7!が0.05以下で増加しておリ、W a / W 
lが0.50以上では灰中未燃分は変化していないもの
の、NOx値が増加している。
これは、W a / W l < 0.05では蒸気に
よる旋回の影響が小さく、CWMの分割がうまくいかな
いとともに、噴霧媒体量が少なすぎて噴霧粒径が全体的
に大きくなってしまったためと思われる。また、W a
 / W I! > 0.50では、反対に蒸気量が多
すぎて大粒径CWMの慣性力が失われ、CWMの分割が
うまく進まなかったためと思われる。そこで、気液比と
してはW a / W (t = 0.05〜0.50
の範囲が望ましい。
さらに、チャンバ内に供給する蒸気供給孔の角度θに関
して検討した結果について第6図に示す。
この結果、θに関しては、高効率低NOx化に対してθ
≧30° (好ましくは30〜90°)が望ましいもの
と考えられる。
本発明は、CWM燃焼において噴霧媒体に旋回を与えて
中心軸とその周囲の噴射孔から噴射させ、バーナ近傍に
大粒径CWMと小粒径CWMのそれぞれの火炎を分割形
成して、低未燃分、低NOX化を図ろうとするものであ
るから、噴霧媒体として、蒸気のかわりに、空気あるい
はLNG、LPG等の燃料ガスを用いることもできるが
、LNG、LPG等では、ガス圧がかなり高圧になるた
め、高圧ガスに対する配慮が必要になる。
前記実施例は本発明の典型的なバーナ構造について説明
したものであるが、本発明はもちろんこれに限定される
ことなく、本発明思想の範囲内で他に種々の変形例や応
用例が存在することはいうまでもない。例えば、従来か
ら低NOx化のために開発された燃焼用空気を分割供給
して燃焼を段階的に行わせるデュアルバーナや、燃焼用
空気間に排ガスを供給して燃焼域に分割するPGデュア
ルバーナにも応用することができる。
(発明の効果) 本発明によれば、CWMの燃焼性において問題となって
いるバーナ近傍での燃焼性および着火性が著しく改善す
るとともに、分割火炎によるNOX低減効果が期待でき
、NOxも抑制される。さらに、燃焼性が著しく改善さ
れることから、本発明は、特に燃焼性の劣る高燃料比炭
(燃料比=固定炭素/揮発分)を用いたCWMの燃焼に
も適用可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明になるCWMバーナの一実施例を示す
断面図、第2図は、本発明の一実施例を示すバーナガン
先端の詳細断面図、第2A図は、第2図のバーナのA視
方向の平面図、第3図は、従来型CWMバーナと本発明
になるCWMバーナとを比較した試験結果を示す図、第
4図は、従来型と本発明のCWMバーナにより比較検討
した炉内ガス温度分布を示す図、第5図は、本発明にな
るCWMバーナで気液比を変化させたときの試験結果を
示す図、第6図は、本発明になるCWMバーナで蒸気供
給孔の角度θを変化させたときの試験結果を示す図、第
7図および第8図は、それぞれ従来型のCWMバーナお
よび微粉炭バーナの概略を示す断面図、第9図は、従来
型CWMバーナにおけるバーナガンの先端の詳細断面図
図、第9A図は、そのA視方向の平面図、第10図は、
燃焼試験に用いた試験炉の系統図、第11図は、従来型
バーナを用いたときのCWMおよび微粉炭燃焼時の炉内
温度分布を示す図、第12図は、従来型バーナによるT
SC変化時の試験結果(CWMと微粉炭との比較)を示
す図である。 11・・・噴射ノズル、12・・・風箱、13・・・レ
ジスタ、14・・−大粒径CWMによる火炎、15・・
・小粒径CWMによる火炎、1G・・・旋回保炎器、2
1・・・チャンバ、22・・・噴霧媒体ライン、23・
・・CWMライン、24小粒径CWM噴射孔、25・・
・大粒径CWM噴射孔、26・・・蒸気供給口。 代理人 弁理士 川 北 弐 圏 第1図 第2図   第2A図 第3図 2段燃焼比率TSC(’/、) 第4図 バーナからの距III (m) 第5図 第6図 θ(deg) 81・・・微粉炭供給口 82・・・ベンチュリー 91・・・噴射孔 第10図 103・・・燃焼用空気 バーナからの距、li(m) 第12図 TSC(’/、)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)バーナ中央部において直線状に延びたスラリ燃料
    通路と、該スラリ燃料通路の周囲に噴霧媒体用通路を備
    え、両者がスラリ燃料通路の先端部で混合する石炭−水
    スラリ燃料用バーナ装置において、噴霧媒体に旋回を与
    えてスラリに混入するように前記噴霧媒体通路を配置し
    、かつ該スラリと噴霧媒体の混合物の噴射孔を中心に少
    なくとも1個、およびその周囲に複数個設けたことを特
    徴とする石炭−水スラリ燃料用バーナ装置。
JP20375984A 1984-09-28 1984-09-28 石炭−水スラリ燃料用バ−ナ装置 Pending JPS6183817A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62258924A (ja) * 1986-05-06 1987-11-11 Kiyoyuki Horii 燃焼炉用ノズル装置
FR2660215A1 (fr) * 1990-04-02 1991-10-04 Stein Industrie Lance de dispersion de pulpe.
JP2019086189A (ja) * 2017-11-02 2019-06-06 株式会社Ihi 燃焼装置及びボイラ
WO2020012043A1 (es) 2018-07-09 2020-01-16 Soriano Azorin Juan Jose Sistema de formación y emisión de fluidos en forma de gel por medio de una lanza con dispositivo venturi

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