JP2009047390A - Mixed combustion boiler of pulverized coal and natural gas and combustion method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】低質化した微粉炭を使用する際に発生する煤煙、NOx、SOx等の環境汚染ガスの発生量を少なくするとともに、所定の発熱量を供給できる微粉炭と天然ガスの混合燃焼ボイラー及びその燃焼方法を提供する。
【解決手段】石炭を微粉炭にしてバーナー20で燃焼させ、火炉部に配置されている水管で蒸気製造するボイラーにおいて、微粉炭供給管3に天然ガス供給管8を挿入し、前記微粉炭1と天然ガス7との混合物をバーナー20の出口で燃焼させる。
【選択図】図1A mixed combustion boiler of pulverized coal and natural gas capable of reducing the generation amount of environmental pollutant gases such as smoke, NOx, SOx, etc. generated when using low quality pulverized coal and supplying a predetermined calorific value, and The combustion method is provided.
In a boiler in which coal is made into pulverized coal and burned with a burner 20 and steam is produced with a water pipe disposed in a furnace, a natural gas supply pipe 8 is inserted into the pulverized coal supply pipe 3, and the pulverized coal 1 And a mixture of natural gas 7 is burned at the outlet of the burner 20.
[Selection] Figure 1
Description
従来の火力発電設備のボイラーで使用されるバーナー17を図6を用いて説明する。図6に図示のバーナー17は、ボイラーの火炉壁(図示せず)に設けられ、同心状に配置された微粉炭供給管2、一次空気供給管4及び二次空気供給管6から構成される。微粉炭供給管2に供給された微粉炭1、一次空気供給管4に供給された一次空気3、及び二次空気供給管6に供給された二次空気5は、バーナー17の出口で噴出混合しながら火炉内の燃焼空間部で燃焼する。
A
火力発電設備のボイラーは、その使用期間中、運転開始当初の石炭とその特質の異なる石炭を使用する場合が多々ある。それは、石炭のコストが高くなったために、当初所用していた石炭よりも発熱量の低い低質の石炭を使用せざるを得ない場合や、計画時の石炭採掘場を掘り進めて行くと石炭性状が異なるものが出てきて、それを使用しなければならない場合である。 In many cases, boilers of thermal power generation facilities use coals having different characteristics from those at the start of operation. This is because if the cost of coal is high and it is necessary to use low-quality coal that has a lower calorific value than the originally used coal, or if the coal mining site is dug, Is when something different comes out and you have to use it.
多くの場合、当初使用していた石炭よりも良質の石炭を使用することは少なく、低質の石炭、すなわち、灰分・水分が多く、揮発物の少ない石炭を使用することが多い。低質の石炭を使用すると概して発熱量は低下する傾向にあるとともに、未燃率も増加する傾向ある。 In many cases, high quality coal is less used than originally used, and low quality coal, that is, ash / water content and volatile matter is often used. When using low quality coal, the calorific value generally tends to decrease, and the unburned rate tends to increase.
この発熱量の低下に対処するために、重油や天然ガスを使用する補助バーナーを火炉壁に追加設置して、低下した発熱量を補うことが行われている。
一方、NOxの発生量を少なくするために、微粉炭用のバーナーに天然ガス噴射口を併設し、微粉炭と天然ガスを組み合わせて燃焼させることも知られている(特許文献1)。
On the other hand, in order to reduce the amount of NOx generated, it is also known that a pulverized coal burner is provided with a natural gas injection port and combusted by combining pulverized coal and natural gas (Patent Document 1).
既設の火力発電向けボイラーにおいて、低質の石炭、すなわち灰分・水分が多く、揮発物の割合が少ないような石炭を使用する場合、煤煙や有害なガスが多量に発生することから、総発熱量を低くして蒸気発生量を少なくし、部分負荷で発電しているのが現状である。その際、CO2の発生量の少ない天然ガスを微粉炭ボイラーとは異なる位置に追加設置して併用すると、天然ガスによる燃焼と微粉炭による燃焼とは、その燃焼形態及び火炎の形成形態が大きく異なるため、上部過熱器やボイラー外面の水管において、局所的な温度上昇が生じ、これにより上部過熱器や水管の劣化が生じていた。また、天然ガスの燃焼自身は不輝炎なので熱放射率は少なく、放射熱の吸収に依存している水管での熱吸収量が維持するのが困難であった。 In existing boilers for thermal power generation, when using low quality coal, that is, coal with high ash / moisture content and low volatile content, soot and harmful gases are generated in large quantities. The current situation is that power is generated at a partial load by reducing the amount of steam generated. At that time, if natural gas with a small amount of generated CO 2 is additionally installed at a position different from that of the pulverized coal boiler, both combustion by natural gas and combustion by pulverized coal have large combustion forms and flame formation forms. Due to the difference, a local temperature rise occurred in the water pipe on the outer surface of the upper superheater and the boiler, which caused deterioration of the upper superheater and the water pipe. In addition, since natural gas combustion itself is a non-luminous flame, the thermal emissivity is low, and it is difficult to maintain the heat absorption amount in the water pipe that depends on the absorption of radiant heat.
また、特許文献1に記載の天然ガス噴射口を併設した微粉炭バーナーは、微粉炭供給路の周囲に天然ガスの供給路を設けて火炎炉で両者を燃焼させるものであるが、この燃焼方式では、微粉炭が低質である場合、微粉炭と天然ガスとを火炎炉で均一にかつ効率的に燃焼することができず、低質の微粉炭に適用することはできないものであった。
In addition, the pulverized coal burner provided with the natural gas injection port described in
本発明は、このよう課題を解決するためになされたもので、低質化した微粉炭を使用する際に天然ガスを補助燃料として用い、煤煙、NOx、SOx等の環境汚染ガスの発生量を少なくするとともに、所定の発熱量を供給できる微粉炭と天然ガスの混合燃焼ボイラー及びその燃焼方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and uses natural gas as an auxiliary fuel when using low-grade pulverized coal, and reduces the generation of environmental pollutant gases such as soot, NOx, and SOx. In addition, an object is to provide a mixed combustion boiler of pulverized coal and natural gas capable of supplying a predetermined calorific value, and a combustion method thereof.
上記目的を達成するために、本発明は、石炭を微粉炭にしてバーナーで燃焼させ、火炉部に配置されている水管で蒸気製造するボイラーにおいて、微粉炭供給管に天然ガス供給管を挿入し、前記微粉炭と天然ガスとの混合物をバーナーの出口で燃焼させることを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is to insert a natural gas supply pipe into a pulverized coal supply pipe in a boiler that produces coal with pulverized coal, burns it with a burner, and produces steam with a water pipe arranged in the furnace section. The mixture of pulverized coal and natural gas is burned at the outlet of a burner.
また、本発明は、石炭を微粉炭にしてバーナーで燃焼させ、火炉部に配置されている水管で蒸気製造するボイラーにおいて、微粉炭供給管に天然ガス供給管を挿入し、天然ガスを前記微粉炭供給管の内部で微粉炭と混合し、前記微粉炭と前記天然ガスとの混合物をバーナーの出口で燃焼させることを特徴とする。 Further, the present invention provides a boiler for producing coal with pulverized coal, burning it with a burner, and producing steam with a water pipe disposed in a furnace section, inserting a natural gas supply pipe into the pulverized coal supply pipe, It mixes with pulverized coal inside a charcoal supply pipe, and burns the mixture of the pulverized coal and the natural gas at the exit of a burner.
また、本発明は、石炭を微粉炭にしてバーナーで燃焼させ、火炉部に配置されている水管で蒸気製造するボイラーの燃焼方法において、微粉炭供給管に天然ガス供給管を挿入し、天然ガスを前記微粉炭供給管の内部で微粉炭と混合し、前記微粉炭と前記天然ガスとの混合物をバーナーの出口で燃焼させることを特徴とする。 The present invention also relates to a boiler combustion method in which coal is made into pulverized coal, burned with a burner, and steam is produced with a water pipe arranged in a furnace section, a natural gas supply pipe is inserted into the pulverized coal supply pipe, Is mixed with pulverized coal inside the pulverized coal supply pipe, and the mixture of the pulverized coal and the natural gas is burned at the outlet of a burner.
本発明に係る微粉炭と天然ガスの混合燃焼ボイラー及びその燃焼方法によれば、低質化した微粉炭を使用する際に天然ガスを補助燃料として用い、煤煙、NOx、SOx等の環境汚染ガスの発生量を少なくするとともに、所定の発熱量を供給することが可能となる。 According to the mixed combustion boiler of pulverized coal and natural gas and the combustion method thereof according to the present invention, natural gas is used as an auxiliary fuel when using low-quality pulverized coal, and environmental pollutant gases such as soot, NOx, SOx, etc. It is possible to reduce the generation amount and supply a predetermined heat generation amount.
以下、本発明に係る微粉炭と天然ガスの混合燃焼ボイラーの実施形態について、図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る微粉炭と天然ガスの混合燃焼ボイラーに用いられる混合燃焼バーナー20の構成図である。なお、本発明に係るボイラーは火炉部に配置されている水管で蒸気製造するタイプの通常の微粉炭用ボイラーであり、図は省略する。
Hereinafter, an embodiment of a mixed combustion boiler of pulverized coal and natural gas according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of a mixed
図1において、バーナー20は、微粉炭1が空気とともに導入される微粉炭供給管2、一次空気供給管4、二次空気供給管6、天然ガス供給管8、天然ガス供給管8の上流に設けられた逆止弁12から構成される。天然ガス供給管8は一方が微粉炭供給管2の中心部に所定長さ挿入固定され、天然ガス供給管8の上流部には微粉炭1が天然ガス供給系に混入するのを防ぐために逆止弁12が設けられている。
In FIG. 1, a
本発明の第1の実施形態では、天然ガス供給管8の出口端部から放出された天然ガス7は、微粉炭供給管2内部で微粉炭1と空気の固気混相流と十分に混合し、その混合物9はバーナー出口から噴出されボイラー内で均質に燃焼される。
In the first embodiment of the present invention, the
この第1の実施形態によれば、微粉炭1と空気の固気混相流と天然ガスが十分に混合された状態で燃焼するので、均質な燃焼が可能となり、局所的な温度上昇が生じたり、上部過熱器や水管の劣化が生じることはなく、さらに、煤煙や有害なガスの発生を抑制することが可能となる。
According to the first embodiment, the combustion is performed in a state where the pulverized
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係る微粉炭と天然ガスの混合燃焼バーナー20を図2を用いて説明する。
(Second Embodiment)
A mixed
この第2の実施形態では、微粉炭1と空気の固気混相流と天然ガス7との攪拌混合をさらに良好にするために、天然ガス供給管8の内部に回転羽根10及び/又は例えばねじりテープからなる旋回部材11を設けたことを特徴とする。なお、これらの部材は単独で設けてもよいが、さらに攪拌効率を上げるために図2に示すように回転羽根10と旋回部材11の両方を天然ガス供給管8に設けてもよいことはもちろんである。
In the second embodiment, in order to further improve the stirring and mixing of the pulverized
この第2の実施形態によれば、微粉炭1と空気の固気混相流と天然ガス7がさらに良好に攪拌混合されるので、その混合物9はより均質な燃焼が可能となり、局所的な温度上昇が生じたり、上部過熱器や水管の劣化が生じることはなく、さらに、煤煙や有害なガスの発生を抑制することが可能となる。
According to the second embodiment, the pulverized
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係る微粉炭と天然ガスの混合燃焼バーナー20を図3を用いて説明する。
(Third embodiment)
A mixed
この第3の実施形態では、微粉炭供給管2の外周部に複数の天然ガス供給管8aを微粉炭供給管の中心に対し所定の角度α分一斉に偏心させて接続する(図3(a))。その偏心角度αは混合攪拌を促進する上で30°〜90°とすることが好ましい(図3(b))。
In the third embodiment, a plurality of natural
この第3の実施形態によれば、天然ガス7は天然ガス供給管8aから微粉炭供給管2内に旋回しながら放出されるので微粉炭1と天然ガス7の混合攪拌が促進される。また、この構成により天然ガス供給管8aへの微粉炭1の逆流を防止することができ、さらに、バーナー20出口での燃焼による輻射による発熱量を向上させることができる。
According to the third embodiment, the
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態に係る微粉炭と天然ガスの混合燃焼バーナー20、21を図4を用いて説明する。
(Fourth embodiment)
A mixed
この第4の実施形態は、混合された天然ガス7と微粉炭1が燃焼する領域を第1次燃焼域14としたとき、その第1次燃焼域14に未燃分の微粉炭がある場合又は故意に未燃分を生じさせる場合において、当該未焼分を火炉部中の前記第1次燃焼域14上部の再燃領域15で燃焼させるものである。そのために、バーナー20の上部に再燃焼領域15に向けて二次天然ガス16と三次空気を噴出する補助バーナー21を設ける。
In the fourth embodiment, when the region where the mixed
この第4の実施形態によれば、第1次燃焼域14で生じた未焼分を再燃領域15で効率的に燃焼させることにより、未焼分を減少させ、さらに煤煙や有害なガスの発生を抑制することが可能となる。
また、この補助バーナー21は、上記第1乃至第3の実施形態に係るバーナー20と併用して用いることができることはもちろんである。
According to the fourth embodiment, the unburned portion generated in the
Of course, the
(第5の実施形態)
本発明の第5の実施形態に係る微粉炭と天然ガスの混合燃焼バーバー20を図5を用いて説明する。
(Fifth embodiment)
A mixed
この第5の実施形態では、第1乃至第3の実施形態のように天然ガス7を微粉炭供給管2内に放出せずに、天然ガス供給管8の出口をバーナー20の出口まで延在させ、バーナー出口で微粉炭と混合させながら燃焼させる。天然ガス供給管8内には回転羽根10及び/又は旋回部材11を挿入し、天然ガス7に旋回流を生起させ、最終的に天然ガス供給管8の出口で微粉炭1と天然ガス7を混合し燃焼させる。
In the fifth embodiment, the outlet of the natural gas supply pipe 8 extends to the outlet of the
この第5の実施形態によれば、旋回流となった天然ガス7と微粉炭1はバーナー20の出口でと効率よく混合した上で燃焼し、バーナー出口での燃焼による輻射による発熱量を向上させることができる。
According to the fifth embodiment, the
1…微粉炭、2…微粉炭供給管、3…一次空気、4…一次空気供給管、5…二次空気、6…二次空気供給管、7…天然ガス、8,8a…天然ガス供給管、9…微粉炭と天然ガスとの混合物、10…回転羽根、11…旋回部材、12…逆止弁、13…三次空気、14…第1次燃焼域、15…再燃焼域、16…二次天然ガス、17…バーナー、20…混合燃焼バーバー、21…補助バーナー。
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2007
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