JPH01200106A - 燃焼用空気供給方法およびその装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は揮発分の含有量の低い難燃性の瀝青炭。

半無煙炭、無煙炭などの難燃性の微粉炭を高効率で安定
燃焼させる高燃料比微粉炭の垂直燃焼炉における燃焼用
空気供給方法および装置に関する。

〔従来の技術〕

燃料として瀝青炭、半無煙炭、無煙炭などを、微粉状で
浮遊燃焼させるボイラなどの燃焼炉においては、燃料中
の固定炭素分が多く、かつ揮発分が少ない石炭性状を示
すので、着火保炎性に対する配慮のほか、微粉炭粒子の
燃焼を完遂させるための必要な炉内滞留時間を確保する
ことなど、次に示す種々の考慮が払われてきた。

（１）垂直燃焼方式の採用、すなわち、燃焼に必要な炉
内滞留時間を確保するために、例えば火炉の形状をとっ
くり型（竪型）とし、火炉の肩部に設けられた複数の微
粉炭ノズルから燃料を垂直または垂直に近い下向き方向
に噴出させて、炉内における微粉炭火炎をＷ型のフレー
ムパターンとして火炉内における滞留時間の確保をはか
る。

（２）微粉炭の粒度および濃度を上げる。

（３）火炉内、バーナゾーン水冷壁表面に断熱材を施工
する。

（４）燃焼用空気を、バーナ口から微粉炭の揮発分含有
量に合わせて供給する燃焼用空気と、微粉炭の燃焼過程
に合わせて段階的に燃焼用空気を供給し、バーナ口から
の燃焼用空気量をミニマム化して、理論的燃焼温度を上
げ着火保炎性を高める。

（５）重油などの着火性に優れた助燃用燃料を常時若干
量投入して保炎する。

などを骨子とする方式が採用されている（特願昭６１−
２８８０６７号、実願昭６０−１８１６１号など）。

ここで、従来技術における半無煙炭、無煙炭などの難燃
性の微粉炭焚きボイラの代表例を挙げ、火炉の構造なら
びに火炉内における微粉炭火炎のフローパターンについ
て説明する。第３図（ａ）および（ｂ）に示すごとく、
微粉炭１は、−次空気によって気流搬送され、微粉炭ノ
ズル３から、火炉４へ供給される。微粉炭ノズル３の近
傍には、通常の場合、火炉の総入熱量の１０〜３０％を
占める重油の火炎安定バーナ５が配備され、安定バーナ
火炎６の輻射熱および炉内雰囲気温度によって、微粉炭
粒子は加熱され着火して微粉炭火炎７が形成される。し
かし、揮発分の多い微粉炭燃焼の場合には、重油などに
よる火炎安定バーナを用いないで微粉炭を燃焼させるこ
とができる。これらの微粉炭火炎７は、火炉の下向き方
向に噴出させるため炉内のガスの流れの影響を受けて微
粉炭火炎７はＷ型の火炎が形成される。

一方、燃焼用空気としては、微粉炭を気流搬送する一次
空気、および微粉炭ノズル３の周辺から火炉の下方向に
向けて噴出させている二次空気１４、および燃料の性状
に基づいて、共通の風箱１２から段階的に投入する三次
空気１３を、風箱１２から供給していた。そして、各々
の燃焼用空気は、微粉炭バーナにおける微粉炭の燃焼時
においては、微粉炭バーナ入口ダンパ１１を開操作し、
微粉炭バーナの休止時には閉操作することによって二次
空気１４をコントロールし、三次空気１３は、三次空気
ボート１８が開操作され、その噴出方向は固定化された
ままであり、かつ複数個設けられている三次空気ポート
１８は、同一サイズ、同一風量で設計されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したごとく、従来技術においては、揮発分の少ない
難燃性の微粉炭を完全燃焼させるための火炉内における
火炎のフローパターンを形成させることについての配慮
は全くなされていなかった。

すなわち、燃焼用空気の供給方式、特に三次空気ボート
からの三次空気の噴流は、微粉炭ノズルからの微粉炭の
噴流に対して７５〜４５度の交叉角で混合される形態と
なっており、また火炉の底部は行き詰りであり、微粉炭
火炎の流れを形成させる圧力差が生じないという問題が
あった。このため、従来技術における微粉炭の垂直燃焼
においては、火炉内における微粉炭粒子の滞留時間を支
配する微粉炭の火炎フローパターンを十分に確保するこ
とができず、したがって火炉の有効利用率が６５〜７０
％と低く、これに伴なって火炉における微粉炭の燃焼効
率が低下するという問題があった。これを解決するため
１本発明者らは、第２図に示す構造の微粉炭垂直燃焼炉
を用い火炉４内の微粉炭火炎７のフローパターンについ
てモデルテストを行った結果、三次空気ポート１８から
の三次空気１３流によって微粉炭流が影響を受けるほか
、火炉４の炉低部が行き詰りになっている関係上、微粉
炭流が火炉４内をショートパスしていることが判った。

この問題を解決するため、本発明者らは先願発明として
、微粉炭粒子の火炉内における滞留時間の延長をはかり
火炉の有効利用率を高め、燃焼効率の改善をはかること
のできる微粉炭火炎のフローパターンを形成させるため
の燃焼用空気供給方法を提案し、現在具体化しつつある
（特願昭６２−１５２２９２号、同６２−１５２２９３
号）。

本発明の目的は、上述した従来技術における問題点を解
消し、かつ本発明者らによる上記先願発明に優るとも劣
らない機能を有する微粉炭の垂直燃焼炉における燃焼用
空気の供給方式を提案するものであって、垂直燃焼炉の
炉内における微粉炭粒子の滞留時間を長くし、火炉の有
効利用率を高め、燃焼効率の大幅な改善が可能な微粉炭
の火炎フローパターンを形成させることのできる燃焼用
空気供給方法およびそれを実施する装置を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記本発明の目的は、揮発分が少なく、燃料比が４〜１
４の難燃性の瀝青炭、半無煙炭、無煙炭などからなる微
粉炭を、垂直燃焼炉において燃焼させる場合に、 （１）火炉内に、微粉炭の燃焼過程に沿って段階的に供
給する燃焼用空気（三次空気）を、火炉の垂直壁部に設
けられている燃焼用空気供給口および火炉の炉底部、例
えば灰処理ホッパ部に設けられている燃焼用空気供給口
より火炉内に供給し。

火炉内における微粉炭火炎のフローパターンを確保する
。

（２）灰処理ホッパ部は、例えば水冷式のチューブレグ
方式とし、該灰処理ホッパ部に設ける三次空気供給用の
風箱は、火炉内の微粉炭燃焼火炎とは直接接触しない位
置に設け、かつ火炉内から落下する燃焼灰によって風箱
のエアポートが閉塞されない構造とする。

（３）灰処理ホッパ部に設けた風箱のエアポートより炉
底部に噴出させる三次空気の方向は、火炉内における微
粉炭火炎と交差しない方向で、かつ噴出させた空気流の
流動によって微粉炭火炎のＵターン部が、火炉の炉底部
の方向に引き伸ばす作用が働く方向に噴出させる。

以上の手段によって、火炉内に形成される微粉炭火炎の
フローパターンを十分に確保し、火炉内における微粉炭
粒子の滞留時間を長くして火炉の有効利用率を高め、難
燃性の高燃料比微粉炭を高燃焼効率で安定燃焼させるこ
とにより、達成される。

〔作　　用〕

上述したごとく、本発明の課題解決手段を採用した難燃
性の微粉炭の垂直燃焼炉によると５例えば第１図に示す
ごとく、微粉炭の燃焼過程に沿って段階的に供給する燃
焼用三次空気の一部を、火炉の炉底の灰処理ホッパ部に
設けられている風箱のエアポートから炉底部に噴出させ
ると、噴出された空気の噴流は火炉内で次第に発達し、
その噴流の流動および粘性によって、微粉炭火炎のＵタ
ーン部を炉底側へ引き込む作用が働き、微粉炭火炎のＵ
ターンする位置が炉底部近傍にまで延長されることにな
る。その結果、微粉炭火炎のフローパターンを十分に確
保することができ、微粉炭粒子の炉内滞留時間が長くな
って、火炉の有効利用率が増加すると共に、微粉炭の燃
焼効率が一段と向上することになる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を挙げ１図面を参照しながらさ
らに詳細に説明する。なお、図において同一符号を付し
たものは同一部品もしくは同じ機能を有する部分を示す
。

第１図は、本発明の燃焼用空気供給方式を用いた場合の
微粉炭の垂直燃焼炉における微粉炭燃焼火炎のフローパ
ターンを示す模式図である。図において、燃料比が４〜
１４の微粉炭１が一次空気によって気流搬送され、微粉
炭ノズル３から火炉４へ供給される。微粉炭ノズル３の
近傍には、火炉４の総入熱量の１０〜３０％を占める重
油焚きの火炎安定バーナ５が配備され、安定バーナ火炎
６の輻射熱および炉内雰囲気温度によって、微粉炭粒子
を加熱し、着火して微粉炭火炎を形成させる。ここまで
は、従来技術と同一である。

本発明による燃焼用空気供給方式の特徴とするところは
、微粉炭燃料の性状に合わせた燃焼用空気量、すなわち
微粉炭中に含まれる揮発分を燃焼させるに必要なほぼ当
量の燃焼用空気（揮発分量１に対し燃焼用空気１の割合
）を微粉炭バーナ口から供給（微粉炭の気流搬送用の一
次空気十二次空気）し、残る燃焼用空気（三次空気）は
、微粉炭の燃焼過程に沿って段階的に火炉内に供給する
風箱１２からの三次空気１３および火炉４の水冷式チュ
ーブレグ方式の灰処理ホッパ１０部に設けられているホ
ッパエア用風箱２２からホッパエア１９として火炉４の
炉底部に供給することによって、火炉４内の微粉炭火炎
７のＵターン部を炉底の方向に引き伸ばし微粉炭火炎７
のフローパターンを十分に確保し、微粉炭粒子の炉内滞
留時間を長くして完全燃焼させる点にある。すなわち、
ホッパエア１９の噴流によって、微粉炭火炎７は火炉４
の炉底部の方向に引き伸ばされ、微粉炭粒子の炉内滞留
時間が延長され、火炉の有効利用率および微粉炭の燃焼
効率が一段と向上するものである。

なお、灰処理ホッパ１０のホッパエア用風箱２２から火
炉４内へ供給するホッパエア１９量は、ホッパエア調整
ダンパ２１で制御すると共に、火炉４内からの燃焼灰に
よって、ホッパエア用風箱２２のエアポートが閉塞され
ないような構造とした水冷式のレグ構造の灰処理ホッパ
ｌＯである。

そして、第１図に示すごとく、火炉４の前後壁（垂直壁
）に配置されている風箱１２に設けられている三次空気
ポート１８からの三次空気１３の風量調整をすることに
よって、微粉炭の固定炭素燃焼（燃焼速度が遅い）に対
する段階的風量バランスと、ホッパエア１９量の調整に
よる微粉炭火炎７のフローパターンの改善の両面を考慮
した調整が可能となり、火炉４内における微粉炭粒子の
滞留時間の延長、つまり火炉の有効利用率を高めること
ができ、したがって微粉炭の燃焼効率を一段と向上させ
ることができる二 〔発明の効果〕 廟上詳細に説明したごとく、本発明の瀝青炭、半無煙炭
、無煙炭などからなる難燃性の微粉炭の垂直燃焼炉にお
ける燃焼用空気供給方式によれば、火炉内における微粉
炭火炎のフローパターンを十分に確保することができる
ので、微粉炭粒子の炉内滞留時間の延長と火炉の有効利
用率を高めることができ、微粉炭の燃焼効率を著しく向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例において例示した微粉炭の垂直
燃焼炉における燃焼用空気の供給方式と火炎のフローパ
ターンを示す模式図、第２図は本発明者らの先願である
微粉炭の垂直燃焼炉における燃焼用空気の供給方式と火
炎のフローパターンを示す模式図、第３図（ａ）は従来
の微粉炭の垂直燃焼炉における燃焼用空気の供給方式と
火炎のフローパターンを示す模式図、第３図（ｂ）は第
３図（ａ）のＡ部拡大図である。 １・・・微粉炭　　　　　　２・・・微粉炭管３・・・
微粉炭ノズル　　　４・・・火炉５・・・火炎安定バー
ナ　　６・・・安定バーナ火炎７・・・微粉炭火炎　　
　　８・・・キャスタブル耐火材９・・・過熱器　　　
　　　ｌＯ・・・灰処理ホッパ１１・・・微粉炭バーナ
入口ダンパ １２・・・風箱　　　　　　　１３・・・三次空気１４
・・・二次空気 １５・・・火炎安定バーナ用エアレジスタ１６・・・火
炎安定バーナ用エアレジスタドライブ１７・・・水冷管
　　　　　　１８・・・三次空気ポート１９・・・ホッ
パエア ２０・・・三次空気量調整ダンパ ２１・・・ホッパエア量調整ダンパ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、低揮発分の微粉炭を、火炉の天井壁に配置されてい
   る複数の微粉炭バーナのノズル部より導入し、火炉の下
   方に向けて垂直方向に燃焼させる微粉炭の垂直燃焼炉に
   おいて、上記微粉炭中に含まれる揮発分を燃焼させるに
   必要なほぼ当量の燃焼用空気を上記微粉炭バーナ口近傍
   より供給し、残る燃焼用空気を、微粉炭の燃焼過程に沿
   って段階的に、上記火炉の垂直壁部に設けられている燃
   焼用空気供給口および上記火炉の炉底部に設けられてい
   る燃焼用空気供給口から火炉内に導入することを特徴と
   する微粉炭の垂直燃焼炉における燃焼用空気供給方法。 ２、低揮発分の微粉炭を、火炉の天井壁に配置されてい
   る複数の微粉炭バーナのノズル部より導入し、火炉の下
   方に向けて垂直方向に燃焼させる微粉炭の垂直燃焼炉に
   おける燃焼用空気供給装置において、上記微粉炭中に含
   まれる揮発分を燃焼させるに必要なほぼ当量の燃焼用空
   気を上記微粉炭バーナ口近傍より火炉内に導入するため
   の空気供給手段と、残る燃焼用空気を微粉炭の燃焼過程
   に沿って段階的に供給するための火炉垂直壁部に設けら
   れた空気供給手段および火炉の炉底部に設置されている
   灰処理ホッパ部に設けられた空気供給手段を有すること
   を特徴とする微粉炭の垂直燃焼炉における燃焼用空気供
   給装置。