JP2008032362A - 高水分炭の燃焼方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多額の設備投資を必要とせず、既存の設備を用いて、高水分炭の微粉炭を燃焼させた際の灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整する高水分炭の燃焼方法を提供する。
【解決手段】高水分炭の微粉炭に含まれる水分量に応じて、前記高水分炭の微粉炭を燃焼させる際に混合する空気の供給量を調整して灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整することを特徴とする高水分炭の燃焼方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、水を多く含む石炭の燃焼方法、特に、高水分炭の微粉炭の燃焼方法に関する。

石炭は世界的に広く分布し、可採埋蔵量が豊富で安価であることから、長期的に利用可能なエネルギー源としてその重要性が高まっている。現在、我が国の電気事業においては、エネルギー源として発熱量が２５ＭＪ／ｋｇ（６，０００ｋｃａｌ／ｋｇ）〜３０ＭＪ／ｋｇ（７，０００ｋｃａｌ／ｋｇ）と高く、燃料比（石炭の固定炭素分を揮発分で割った値）が１〜２．５程度と燃焼性の良い瀝青炭が用いられている。しかしながら、今後の発展途上国を中心とするエネルギー需要の増大及び石炭輸出国の供給能力を考慮すると、至近年に、現在使用している瀝青炭の供給が逼迫してくると考えられる。

そこで、水分や灰分の含有率が高く、発熱量が低い低品位炭（亜瀝青炭や褐炭など）の利用が重要となる。このような低品位炭の内、亜瀝青炭は、瀝青炭に次いで埋蔵量が多く、世界に広く分布し、安価であることから、将来有望なエネルギー源として期待されている。

しかしながら、亜瀝青炭は、水分を多く含むために着火性が悪く、燃焼した際に発生するＮＯ_Xを低減し難いこと、並びに、同一の燃焼効率であっても灰分含有率が低いために灰中未燃分濃度が高くなるといった問題があった。

このような問題に対しては、例えば排ガス出口部の炉幅方向中央部を通る燃焼排ガスを抜き出して燃焼部に再循環させることにより、再循環ガス量を増大させることなく燃焼排ガス中のＮＯ_Xを効率よく燃焼部に再循環させて、ＮＯ_Xの排出量を低減させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−５６８１０号公報

しかしながら、上述した方法では、ボイラ等の設備を大幅に改造しなければならず、多額の設備投資が必要となるという問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑み、多額の設備投資を必要とせず、既存の設備を用いても、高水分炭の微粉炭を燃焼させた際の灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整することができる高水分炭の燃焼方法を提供することを目的とする。

本発明者は、高水分炭の微粉炭に関する研究を通じて、微粉炭と共に火炉に供給する空気を制御することによって灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整できることを見出し、本発明に至った。ここで、高水分炭とは、瀝青炭や亜瀝青炭などのように内部に多量の水分を含む単一種類の石炭だけでなく、内部に含まれる水分量が異なる複数の高水分炭を混合した混炭であってもよく、特に質量比率が９：１〜６：４の範囲にある瀝青炭と亜瀝青炭とからなる混炭が好ましい。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、高水分炭の微粉炭に含まれる水分量に応じて、前記高水分炭の微粉炭を燃焼させる際に混合する空気の供給量を調整して灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整することを特徴とする高水分炭の燃焼方法にある。

かかる第１の態様では、高水分炭の微粉炭を燃焼した際に発生する灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整することができる。ここで、微粉炭とは、積算質量５０％における短径と長径の平均値（Ｄ５０）が約４０μｍの粒子からなる石炭をいう。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の高水分炭の燃焼方法において、前記高水分炭の微粉炭が燃焼して発生する火炎柱の軸回りに旋回する前記空気の旋回角度を調整することを特徴とする高水分炭の燃焼方法にある。

かかる第２の態様では、詳細に高水分炭の微粉炭を燃焼した際に発生する灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整することができる。

本発明の第３の態様では、第１又は第２の態様に記載の高水分炭の燃焼方法において、前記高水分炭の微粉炭の燃焼雰囲気に多段空気を導入することを特徴とする高水分炭の燃焼方法にある。

かかる第３の態様では、より詳細に高水分炭の微粉炭を燃焼した際に発生する灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整することができる。

本発明の第４の態様では、第３の態様に記載の高水分炭の燃焼方法において、前記多段空気を注入する注入位置を調整することを特徴とする高水分炭の燃焼方法にある。

かかる第４の態様では、さらに詳細に高水分炭の微粉炭を燃焼した際に発生する灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整することができる。

本発明の第５の態様は、第３又は第４の態様に記載の高水分炭の燃焼方法において、前記多段空気の注入比率を調整することを特徴とする高水分炭の燃焼方法にある。

かかる第５の態様では、より詳細に高水分炭の微粉炭を燃焼した際に発生する灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整することができる。

本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様に記載の高水分炭の燃焼方法において、前記空気の流速を調整することを特徴とする高水分炭の燃焼方法にある。

かかる第６の態様では、さらに詳細に高水分炭の微粉炭を燃焼した際に発生する灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整することができる。

本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様に記載の高水分炭の燃焼方法において、前記高水分炭は瀝青炭と亜瀝青炭とからなる混炭であることを特徴とする高水分炭の燃焼方法にある。

かかる第７の態様では、上述した効果と同様の効果が得られる。

本発明に係る高水分炭の燃焼方法によれば、高水分炭の微粉炭を燃焼させた際の灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整することができるという効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る高水分炭の燃焼方法を実施するための微粉炭燃焼装置の一例を示す概略系統図である。図１に示すように、微粉炭燃焼装置１は、円柱状の火炉２を有しており、火炉２の一方の端部にバーナ３が設けられている。バーナ３は、ポンプ５と、蒸気発生装置６と、微粉炭が格納された微粉ビン７ａ、７ｂとに接続する微粉炭路８に接続されており、詳細は後述するが、搬送用空気（１次空気）、２次空気及び３次空気と共に微粉炭を火炉２に送り出して、微粉炭を燃焼させることができるようになっている。

また、火炉２の側面には、空気管４３を介してポンプ５に接続される多段燃焼用空気注入ポート４が設けられている。多段燃焼用空気注入ポート４は、火炉２の軸方向に並列して設けられた複数の空気注入ポート４ａ〜４ｎを備えている。そして、空気注入ポート４ａ〜４ｎは、相対向する２つの空気口４１と、空気口４１から火炉２に注入される多段空気量を調整する空気弁４４とをそれぞれ有しており、各空気弁４４を調整して多段空気の注入位置及びその注入位置から火炉２に供給する多段空気量を制御することができるようになっている。ここで、多段燃焼用空気注入ポート４により、微粉炭の燃焼雰囲気に多段空気を導入することを多段燃焼と呼び、火炉２に送り込まれる全空気量に対する全多段空気量の割合を多段燃焼率として表すが、ここでの多段空気とは図１に示す複数の空気注入ポートから火炉２に注入される空気のことであり、各空気注入ポート４から注入される各多段空気量は各空気弁４４により調整される。

さらに、火炉２の他端には、ガスクーラ１０、マルチサイクロン１１、バグフィルタ１２、ポンプ１３及び煙突１４に接続する排出管９に接続されており、火炉２から排出された燃焼ガスは、ガスクーラ１０に導入されて温度調整された後、マルチサイクロン１１及びバグフィルタ１２により、含まれていた燃焼灰が取り除かれて最終的に煙突１４から外気に排出されるようになっている。

このようにして微粉ビン７ａ、７ｂから出た微粉炭は、搬送用空気と共に微粉炭路８を通り、バーナ３から火炉２の中へと送り込まれる。また、同時に所定の位置（空気注入ポート）から所定の量の多段空気が火炉２に注入される。これによって微粉炭が火炉２の中で完全燃焼する。やがて火炉２の中で燃焼した微粉炭は燃焼灰となって排出管９から排出される。

次に、バーナ３について説明する。バーナ３としては石炭燃焼用バーナであれば特に限定されないが、一例としてＣＩ−α・ＷＲバーナについて説明する。図２はバーナ３の断面概略図であり、図３は図２に示すＡ方向から見た際のバーナ３の旋回羽根のみを示した概略正面図である。図２に示すように、バーナ３は、微粉炭路８に接続された１次空気管３０と２次空気導入口３１と３次空気導入口３２とを備えている。なお、バーナ３にはバーナ点火用のオイルバーナ３７がさらに設けられている。

１次空気管３０は、外側管３４とその内部に設けられた内側管３３とからなる２重管構造をしており、内側管３３と外側管３４とで挟まれた空間内を通って微粉炭を含んだ１次空気を火炉２に供給することができるようになっている。また、２次空気導入口３１及び３次空気導入口３２には、図２及び図３に示すように、２次空気旋回羽根３１１及び３次空気旋回羽根３２１が２次空気導入口３１及び３次空気導入口３２に沿って複数取付けられている。そして、これらの２次空気旋回羽根３１１や３次空気旋回羽根３２１を調整することにより、２次空気や３次空気の流量と共にそれらの旋回角度を幅広い範囲で制御することができるようになっている。ここで、旋回角度とは、図４に示すように、火炉２の中心軸２１に対する旋回羽根３１１の傾斜角θをいい、旋回角度３１１は旋回羽根により旋回させられる空気（旋回流）の火炉２の軸に対する傾斜角度と等しくなる。したがって、旋回角度が０度（ｄｅｇ）では旋回流は生じないことになる。そして、このように構成されたバーナ３を用いて、以下に示すように微粉炭を火炉２内で燃焼させている。

まず、微粉炭路８を通ってきた微粉炭は、搬送用空気（１次空気）と共に１次空気管３０内を通って火炉２へと送り込まれる。火炉２に送り込まれた微粉炭は、１次空気と、２次空気導入口３１及び３次空気導入口３２から旋回流として送り込まれた２次空気及び３次空気と共に燃焼することになる。なお、火炉２に旋回流として送り込まれた２次空気及び３次空気の旋回方向は時計回りであっても、反時計回りであってもよく、互いに同じ方向に旋回してもよいし、互いに異なる方向に旋回してもよい。なお、以下の実験では、２次空気及び３次空気は共に反時計回り方向に旋回させている。

次に、以上説明した微粉炭燃焼装置１を用いて、本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法を説明する。

＜バーナ供給用空気量を調整する高水分炭の燃焼方法＞
本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法は、高水分炭の微粉炭を燃焼させる際に混合する空気の供給量を調整して灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整するというものである。そして、本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法は、具体的には、高水分炭の微粉炭に含まれる水分量に応じて、上述したバーナ３から火炉２に供給される１次空気量を調整して、高水分炭の微粉炭が燃焼した際に発生する灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整するというものである。

図５に、高水分炭の微粉炭として、インドネシア産のアダロ炭（亜瀝青炭）と豪州産のマウントアーサ炭（瀝青炭）とを３：７で混合した混炭を用いた場合における、搬送用空気量（１次空気量）と、火炉２出口でのＮＯ_X濃度（Ｏ₂ ６％換算）及びバグフィルタ１２で得られた灰中未燃分濃度との関係（石炭の投入熱量：７６０ｋＷ［低位発熱量２７．４ＭＪ／ｋｇの設計炭を１００ｋｇ／ｈで投入した際の熱量に相当］）を示す。ここで、図５中の（Ａｉｒ＋Ｈ₂Ｏ）／Ｃｏａｌとは、微粉炭中に含まれる水分（Ｈ₂Ｏ）が気化することを考慮した微粉炭に対する気体の質量比を示す。

なお、この実験では、注入位置１、注入位置２（表１参照）から多段空気を注入する２段階の多段燃焼を行った。また、この実験では、瀝青炭として豪州産のマウントアーサ炭を用いた際に、ＮＯ_X濃度及び灰中未燃分濃度の低減に最も適した表１に示す条件を基準条件として設定し、この基準条件から搬送用空気量である１次空気量を変化させた。

さらに、表２に、この実験に用いたアダロ炭及びマウントアーサ炭の性状を示す。ここで、表２中の空気比とは、実際にバーナに供給した空気量を、石炭（微粉炭）を完全に燃焼させる際に要する空気量（理論空気量）で割った値である。また、注入位置１への多段燃焼用空気の注入割合及び注入位置２への多段燃焼用空気の注入割合とは、火炉２に送り込まれる全空気量に対する各多段空気量の割合であり、それらを合計すると多段燃焼率となるものである。

図５に示すように、（Ａｉｒ＋Ｈ₂Ｏ）／Ｃｏａｌの値が小さくなるにつれて、ＮＯ_X濃度は増加し、灰中未燃分濃度は減少することが分かった。これは、搬送用空気量を減少させることにより、バーナ３の火炎近辺に微粉炭が滞在する時間が増加するために、微粉炭が燃焼して灰中未燃分濃度が減少する一方、微粉炭がより燃焼してＮＯ_Xが多く発生するためであると考えられる。

一方、（Ａｉｒ＋Ｈ₂Ｏ）／Ｃｏａｌの値が大きくなるにつれて、ＮＯ_X濃度は減少し、灰中未燃分濃度は増加することが分かった。これについても、上述した理由によると考えられる。

なお、（Ａｉｒ＋Ｈ₂Ｏ）／Ｃｏａｌの値が１．９より小さい領域では微粉炭が微粉炭路８に堆積してしまうこと及び（Ａｉｒ＋Ｈ₂Ｏ）／Ｃｏａｌの値が２．２より大きい領域ではバーナ３の火炎が吹き消えてしまうことから、（Ａｉｒ＋Ｈ₂Ｏ）／Ｃｏａｌの値は１．９〜２．２の範囲で設定することができ、１．９〜１．９７の範囲が好ましい。

このように、本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法によれば、高水分炭の微粉炭を燃焼させる際に混合する空気の供給量を調整して灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整することができる。

＜バーナ供給用空気の旋回角度を調整する高水分炭の燃焼方法＞
本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法は、高水分炭の微粉炭が燃焼して発生する火炎柱の軸回りに旋回する空気（旋回流）の旋回角度を調整して灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整するというものである。そして、本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法は、具体的には、２次空気の旋回角度を調整して灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整するというものである。なお、２次空気の旋回方向は時計回りであっても、反時計回りであってもよい。

図６に、２次空気旋回角度と、火炉２出口でのＮＯ_X濃度（Ｏ₂ ６％換算）及びバグフィルタ１２で得られた灰中未燃分濃度との関係を示す。なお、この実験では、図５において（Ａｉｒ＋Ｈ₂Ｏ）／Ｃｏａｌの値が１．９である燃焼状態において、２次空気の旋回角度を変化させた。

図６に示すように、２次空気の旋回角度が大きくなるにつれて、灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度は共に一旦減少するが、２次空気の旋回角度が６３度（ｄｅｇ）を超えると灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度は共に増加することが分かった。これは、２次空気の旋回角度が６３度近辺では、微粉炭が適度に分散し、微粉炭を燃焼するのに好適な火炎柱が形成されるためであると考えられる。そして、２次空気の旋回角度が６３度近傍よりも小さくなると、バーナ３から火炉２の他端側方向への微粉炭の直進性が強くなるので、微粉炭が十分に燃焼しないまま火炎柱から遠ざかると共に、微粉炭の燃焼により発生したＮＯ_Xが火炎柱の近傍で十分に還元されずに火炎柱から遠ざかるためであると考えられる。一方、２次空気の旋回角度が６３度近傍よりも大きくなると、２次空気の旋回流が大きすぎて火炎柱の半径方向へ微粉炭が拡散してしまい、微粉炭が十分に燃焼しないまま火炎柱から遠ざかると共に、微粉炭の燃焼により発生したＮＯ_Xが火炎柱の近傍で十分に還元されずに火炎柱から遠ざかるためであると考えられる。

このように、本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法によれば、高水分炭の微粉炭が燃焼して発生する火炎柱の軸回りに旋回する空気の旋回角度を調整して灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整することができる。

なお、この実験では、２次空気の旋回角度を調整して灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整したが、３次空気の旋回角度を調整してもよい。３次空気の旋回角度を調整しても同様に灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整することができる。

＜多段燃焼用空気の注入位置を調整する高水分炭の燃焼方法＞
本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法は、高水分炭の微粉炭を多段燃焼で燃焼する際に、多段空気の注入位置を調整して灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整するというものである。そして、本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法は、具体的には、多段燃焼用空気注入ポート４から注入される２段目の多段空気の注入位置を調整して灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整するというものである。

図７に、バーナ３から２段目の多段空気の注入位置との距離と、火炉２出口でのＮＯ_X濃度（Ｏ₂ ６％換算）及びバグフィルタ１２で得られた灰中未燃分濃度との関係を示す。なお、この実験では、図６において２次空気の旋回角度が６３度である燃焼状態で、２段目の多段空気の注入位置を変化させた。また、この実験における１番目の多段空気量と２番目の多段空気量との注入比率は５０：５０とした。

図７に示すように、バーナ３から多段空気の２段目の注入位置との距離を小さくするにつれてＮＯ_X濃度は増加し、灰中未燃分濃度は減少することが分かった。これは、２段目の多段空気に含まれる酸素が主に微粉炭の燃焼に消費されているためであると考えられる。

一方、バーナ３から２段目に注入する多段空気の注入位置との距離を大きくするにつれてＮＯ_X濃度は減少し、灰中未燃分濃度は増加することが分かった。これは、２段目の多段空気に含まれる酸素が微粉炭の燃焼だけでなく、ＮＯ_Xの還元反応に消費されているためであると考えられる。

このように、本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法によれば、高水分炭の微粉炭を多段燃焼で燃焼する際に、多段空気の注入位置を調整して灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整することができる。

なお、この実験では、２段目に注入する多段空気の注入位置を調整して灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整したが、調整する多段空気の入射位置は２段目に限られない。調整する多段空気の入射位置は、例えば１段目に注入する多段空気の注入位置であってもよいし、ｎ（ｎ≧３）段目に注入する多段空気の注入位置であってもよく、さらには複数の多段空気の注入位置であってもよい。このように多段空気の注入位置を調整しても同様に灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整することができる。

＜多段燃焼用空気の注入比率を調整する高水分炭の燃焼方法＞
本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法は、高水分炭の微粉炭を多段燃焼で燃焼する際に、多段燃焼用空気の注入比率を調整して灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整するというものである。そして、本実施形態に係る本高水分炭の燃焼方法は、具体的には、多段燃焼用空気注入ポート４から注入される各多段空気の注入比率を調整して、灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整するというものである。

図８に、２段階燃焼を行なった際の１段目に注入する多段空気の注入比率と、火炉２出口でのＮＯ_X濃度（Ｏ₂ ６％換算）及びバグフィルタ１２で得られた灰中未燃分濃度との関係を示す。なお、この実験では、図７において２段目に注入する多段空気の注入位置を５．３９ｍとした燃焼状態で、各多段空気の注入比率を変化させた。

図８に示すように、１段目に注入する多段空気の注入比率を小さくするにつれてＮＯ_X濃度は減少し、灰中未燃分濃度は増加することが分かった。これは、１段目に注入する多段空気の注入比率が小さくなると、その多段空気に含まれる酸素が少ないために微粉炭が十分に燃焼しないためであると考えられる。

一方、１段目に注入する多段空気の注入比率を大きくするにつれてＮＯ_X濃度は増加し、灰中未燃分濃度は減少することが分かった。これは、１段目に注入する多段空気の注入比率が大きくなると、その多段空気に含まれる酸素の量が多くなり、微粉炭が十分に燃焼することになるが、相対的に２段目に注入する多段空気に含まれる酸素の量が少なくなり、ＮＯ_Xの還元反応に必要となる酸素が足りなくなるためであると考えられる。

このように、本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法によれば、高水分炭の微粉炭を多段燃焼で燃焼する際に、多段燃焼用空気の注入比率を調整して灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整することができる。

なお、この実験では、２段燃焼の場合における各多段空気の注入比率を調整して灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整したが、本発明はこれに限られず、例えば、ｎ（ｎ≧３）燃焼における各多段空気の注入比率を調整してもよい。このようにしても、同様に灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整することができる。

以上説明したような各高水分炭の燃焼方法は、既存の石炭ボイラに対してそのまま適用することができる。すなわち、本発明に係る高水分炭の燃焼方法を用いれば、既存の石炭ボイラをそのまま用いて灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整することができる。

＜バーナ供給用空気の流速を調整する高水分炭の燃焼方法＞
本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法は、高水分炭の微粉炭を燃焼させる際に混合する空気の流速を調整して灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整するというものである。そして、本実施形態に係る本高水分炭の燃焼方法は、具体的には、上述したバーナ３から火炉２に供給される１次空気の流速を調整して、高水分炭の微粉炭が燃焼した際に発生する灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整するというものである。

図１２に、図９〜図１１に示す１次空気管を上述したバーナ３にそれぞれ取り付けて微粉炭を燃焼させた際の灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を示す。なお、この実験では、微粉炭として亜瀝青炭である上述したインドネシア産のアダロ炭を用い、表３に示す条件で微粉炭を燃焼させた。

ここで、図９に示す１次空気管３０Ａは、内側管３３Ａと外側管３４Ａとからなる２重管構造をしており、内側管３３Ａと外側管３４Ａとで挟まれた空間内を微粉炭及び１次空気が流れるようになっている（燃焼条件Ａ）。

図１０に示す１次空気管３０Ｂは、図９の１次空気管３０Ａと同様に２重管構造をしているが、１次空気管３０Ａと比較して内側管３３Ｂの直径が小さくなっている。したがって、１次空気管３０Ａと同量の１次空気量を１次空気管３０Ｂに流すと、１次空気管３０Ａを用いた場合と比較して火炉２に流れ込む流速が遅くなるようになっている（燃焼条件Ｂ）。

図１１に示す１次空気管３０Ｃについても、図９の１次空気管３０Ａと同様に２重管構造をしているが、１次空気管３０Ａと比較して内側管３３Ｃの直径が小さくなっており、さらに内側管３３Ｃと外側管３４Ｃとの間に旋回器であるスワラ３５と整流器である整流板３６とが設けられている。したがって、この１次空気管３０Ｃに微粉炭を含む空気を流すと、スワラ３５により旋回流が発生して、外側管３４Ｃの内壁面側に微粉炭が濃縮することになる。そして、微粉炭が濃縮された状態の旋回流は整流板３６により整流され、火炉２へと送り込まれることになる（燃焼条件Ｃ）。

図１２に示すように、１次空気管３０Ａを用いた場合よりも１次空気管３０Ｂを用いた方がよりＮＯ_X濃度が減少することが分かった。すなわち、この実験では、１次空気の流速を遅くすることにより、ＮＯ_X濃度を減少させ得ることが分かった。

なお、１次空気管３０Ｃを用いた場合には、１次空気管３０Ａ及び１次空気管３０Ｂよりも灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度が低くなることが分かった。すなわち、この実験では、微粉炭を濃縮させ、かつ整流することにより、灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を共に減少させ得ることが分かった。

このように、本実施形態に係る高水分炭の燃焼方法によれば、高水分炭の微粉炭を燃焼させる際に混合する空気の流速を調整して灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整することができる。

実施形態１に係る高水分炭燃焼装置の概略系統図である。 実施形態１に係るバーナの概略断面図である。 図２に示すＡ方向から見た際のバーナの旋回羽根のみを示した概略正面図である。 実施形態１における旋回角度を示す概略図である。 実施形態１における搬送用空気量と、ＮＯ_X濃度及び灰中未燃分濃度との関係を示すグラフである。 実施形態１における２次空気旋回角度と、ＮＯ_X濃度及び灰中未燃分濃度との関係を示すグラフである。 実施形態１におけるバーナから多段空気の２段目の注入位置との距離と、ＮＯ_X濃度及び灰中未燃分濃度との関係を示すグラフである。 実施形態１における１段目に注入する多段空気の注入比率と、ＮＯ_X濃度及び灰中未燃分濃度との関係を示すグラフである。 １次空気管３０Ａを示す概略断面図である。 １次空気管３０Ｂを示す概略断面図である。 １次空気管３０Ｃを示す概略断面図である。 実施形態１における燃焼条件とＮＯ_X濃度及び灰中未燃分濃度との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 微粉炭燃焼装置
２ 火炉
３ バーナ
４ 多段燃焼用空気注入ポート
５ ポンプ
６ 蒸気発生装置
７ａ、７ｂ 微粉ビン
８ 微粉炭路
９ 排出管
１０ ガスクーラ
１１ マルチサイクロン
１２ バグフィルタ
１３ ポンプ
１４ 煙突
２１ 火炉の中心軸
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ １次空気管
３１ ２次空気導入口
３２ ３次空気導入口
３３、３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ 内側管
３４、３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ 外側管
３５ スワラ
３６ 整流板
３７ オイルバーナ
４１ 空気口
４３ 空気管
４４ 空気弁

Claims (7)

1. 高水分炭の微粉炭に含まれる水分量に応じて、前記高水分炭の微粉炭を燃焼させる際に混合する空気の供給量を調整して灰中未燃分濃度及びＮＯ_X濃度を調整することを特徴とする高水分炭の燃焼方法。
2. 請求項１に記載の高水分炭の燃焼方法において、
   前記高水分炭の微粉炭が燃焼して発生する火炎柱の軸回りに旋回する前記空気の旋回角度を調整することを特徴とする高水分炭の燃焼方法。
3. 請求項１又は２に記載の高水分炭の燃焼方法において、
   前記高水分炭の微粉炭の燃焼雰囲気に多段空気を導入することを特徴とする高水分炭の燃焼方法。
4. 請求項３に記載の高水分炭の燃焼方法において、
   前記多段空気を注入する注入位置を調整することを特徴とする高水分炭の燃焼方法。
5. 請求項３又は４に記載の高水分炭の燃焼方法において、
   前記多段空気の注入比率を調整することを特徴とする高水分炭の燃焼方法。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の高水分炭の燃焼方法において、
   前記空気の流速を調整することを特徴とする高水分炭の燃焼方法。
7. 請求項１〜６の何れかに記載の高水分炭の燃焼方法において、
   前記高水分炭は瀝青炭と亜瀝青炭とからなる混炭であることを特徴とする高水分炭の燃焼方法。
   

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