(57)【要約】【課題】高温の可燃性ガスを炉内で粉体燃料と混合燃焼させることにより、窒素酸化物や未燃分の発生量を低減できる粉体燃料焚きの燃焼装置を提供する。【解決手段】炉内低部に配設された石炭バーナ１３と、石炭バーナ１３より上部に配設された追加空気投入ノズル１４とを備え、追加空気投入ノズル１４から燃焼用空気を多段投入して炉内脱硝を行う微粉炭焚きボイラ１０において、追加空気投入ノズル１４と同等の高さレベルに、高温の可燃性ガスと空気との予混合気を燃焼させる予混合方式バーナ２０が設置されている。【選択図】図１
2010121929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内低部に配設された粉体燃料バーナと、前記粉体燃料バーナより上部に配設された追加空気投入ノズルとを備え、前記追加空気投入用ノズルから燃焼用空気を多段投入して炉内脱硝を行う粉炭燃料焚きの燃焼装置において、
前記追加空気投入ノズルと同等の高さレベルに、高温の可燃性ガスと空気との予混合気を燃焼させる予混合方式バーナが設置されていることを特徴とする粉体燃料焚きの燃焼装置。
【請求項２】
炉内低部に配設された粉体燃料バーナと、前記粉体燃料バーナより上部に配設された追加空気投入ノズルとを備え、前記追加空気投入用ノズルから燃焼用空気を多段投入して炉内脱硝を行う粉体燃料焚きの燃焼装置において、
前記粉体燃料バーナの２次空気中へ高温の可燃性ガスを投入して予混合した予混合気を粉体燃料と混合燃焼させることを特徴とする粉体燃料焚きの燃焼装置。
【請求項３】
炉内低部に配設された粉体燃料バーナと、前記粉体燃料バーナより上部に配設された追加空気投入ノズルとを備え、前記追加空気投入用ノズルから燃焼用空気を多段投入して炉内脱硝を行う粉体燃料焚きの燃焼装置において、
高温の可燃性ガスと空気との予混合気を炉内底部に投入して粉体燃料と混合燃焼させることを特徴とする粉体燃料焚きの燃焼装置。
【請求項４】
前記可燃性ガスが、ガス化炉で生成された高温のガス化ガスであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の粉体燃料焚きの燃焼装置。
【請求項５】
上流側に設けられて前記ガス化ガスに含まれる固体をガス中から分離する固体／気体分離装置を備え、該固体／気体分離装置で分離した固体を前記粉体燃料バーナに供給するとともに、前記固体／気体分離装置で分離したガスを前記可燃性ガスとして用いることを特徴とする請求項４に記載の粉体燃料焚きの燃焼装置。
【請求項６】
炉内低部に配設された粉体燃料バーナと、前記粉体燃料バーナより上部に配設されたガスバーナとを備え、ガス化炉で生成された可燃性のガス化ガスに含まれる固体をガス中から分離する固体／気体分離装置を上流側に設けて、該固体／気体分離装置で分離した固体を前記粉体燃料バーナに供給するとともに、前記固体／気体分離装置で分離したガスを前記ガスバーナに供給することを特徴とする粉体燃料焚きの燃焼装置。
【請求項７】
前記ガス化炉が循環流動層ガス化炉とされ、該循環流動層ガス化炉の生成ガス出口に設けられる遠心分離器の内筒壁面に、穴径が流動材平均粒径より小さい多数の未燃分通過孔を設けたことを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の粉体燃料焚きの燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば燃焼用空気を多段投入して炉内脱硝を行う微粉炭焚きボイラのように、粉体燃料を燃焼させる燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃焼装置として、石炭を粉砕した微粉炭を燃料として使用し、ボイラ内で微粉炭を燃焼させて蒸気を生成する微粉炭焚きボイラが知られている。このような微粉炭焚きボイラにおいては、炉内脱硝のため、燃焼用空気を多段に投入する燃焼方法がすでに定着している。
すなわち、空気を多段投入する燃焼方法においては、ボイラ内の燃焼に必要となる燃焼用空気の３０％程度について、追加空気としてバーナ部より炉上部（炉内の下流側）に設けた追加空気ノズル（以下、「ＡＡノズル」と呼ぶ）より投入している。そして、炉内の脱硝効果をより高めるために、バーナからＡＡノズルの設置位置（ＡＡ部）までの還元域に炭化水素系燃料を投入することが行われている。（たとえば、特許文献１参照）
【０００３】
また、ガス化炉をコンベンショナルボイラの直前に設置し、生成したガス化ガスを高温（６５０〜７５０℃）で投入する技術も知られている。この場合、ガス化ガスの投入位置はバーナ下部となり、バイオマスガス化ガスを混焼した例では、窒素酸化物（ＮＯx）低減率が５〜１０％程度に留まっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９５９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した特許文献１に記載された従来技術は、同一燃料を脱硝剤として使用しているため、出口未燃分の増加が懸念されている。そして、このような出口未燃分の増加を改善するためには、火炉の大型化が必要になると想定される。このため、未燃分の低減に適した脱硝用燃料は、ガスや軽質液体燃料等であることが知られている。
また、廃棄物やバイオマス及び石炭等の固体を流動層ガス化炉にてガス化させ、この可燃性ガスが燃料として供給される各種の燃焼装置（ボイラや石灰キルン等）においては、生成された可燃性ガス中に未燃分（チャー）や流動材等の微小粒子が混入する。この微小粒子は、後流に設置された燃焼装置にて燃焼するものではあるが、微小粒子を含む可燃性ガスを燃料として投入する場合には、使用可能なバーナ型式（粉体用バーナが必要）や燃焼装置の投入位置に制約を受ける。
【０００６】
特に、微粒子中の未燃分を完全燃焼させるためには、燃焼装置における炉内滞留時間が必要になるため、微小粒子を含む可燃性ガスは、炉内の下段に位置するバーナ（もしくは滞留時間を稼げる位置）よりを投入することが望ましい。
一方、ガス燃料は、微粉炭等の粉体燃料（固体燃料）に比べて燃焼性が高いことから、炉内の上段に位置するバーナ（もしくは炉の後流部）から投入する方が粉体燃料の燃焼に対する影響が少ないと考えられる。
【０００７】
このような背景から、高温の可燃性ガスであるガス化ガス等を有効利用し、炉内で微粉炭と混合燃焼させることで窒素酸化物や未燃分の発生量を低減できる微粉炭焚きボイラ等のように、粉体燃料を燃焼させる燃焼装置の開発が望まれる。また、近年の火力発電所においては、二酸化炭素排出量低減に向けた再生可能エネルギの有効利用を目的として、微粉炭炊きボイラでバイオマス等を混焼する技術が求められている。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高温の可燃性ガスを炉内で微粉炭等の粉体燃料と混合燃焼させることにより、窒素酸化物や未燃分の発生量を低減できる燃焼装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る請求項１の燃焼装置は、炉内低部に配設された粉体燃料バーナと、前記粉体燃料バーナより上部に配設された追加空気投入ノズルとを備え、前記追加空気投入用ノズルから燃焼用空気を多段投入して炉内脱硝を行う粉炭燃料焚きの燃焼装置において、前記追加空気投入ノズルと同等の高さレベルに、高温の可燃性ガスと空気との予混合気を燃焼させる予混合方式バーナが設置されていることを特徴とするものである。
【０００９】
このような粉体燃料焚きの燃焼装置によれば、火炉内の追加空気投入ノズルと同等の高さレベルに、高温の可燃性ガスと空気との予混合気を燃焼させる予混合方式バーナが設置されているので、可燃性ガスの投入分だけ粉体燃料バーナから投入される粉体燃料量を低減できる。この結果、予混合方式バーナから追加空気投入ノズルまでの間に形成される炉内の還元域では、燃焼ガスの減少により火炎の滞留時間が長くなるので、燃焼により発生する窒素酸化物を減少させることができる。
また、高温の予混合気を燃焼させる予混合方式の採用により、可燃性ガスの未燃分を低減することができる。
【００１０】
本発明に係る請求項２の燃焼装置は、炉内低部に配設された粉体燃料バーナと、前記粉体燃料バーナより上部に配設された追加空気投入ノズルとを備え、前記追加空気投入用ノズルから燃焼用空気を多段投入して炉内脱硝を行う粉体燃料焚きの燃焼装置において、前記粉体燃料バーナの２次空気中へ高温の可燃性ガスを投入して予混合した予混合気を粉体燃料と混合燃焼させることを特徴とするものである。
【００１１】
このような粉体燃料焚きの燃焼装置によれば、粉体燃料バーナの２次空気中へ高温の可燃性ガスを投入して予混合した予混合気を粉体燃料と混合燃焼させるので、予混合した高温燃料の投入により粉体燃料バーナの２次空気を高温化して窒素酸化物や未燃分の発生を低減することができる。
【００１２】
本発明に係る請求項３の燃焼装置は、炉内低部に配設された粉体燃料バーナと、前記粉体燃料バーナより上部に配設された追加空気投入ノズルとを備え、前記追加空気投入用ノズルから燃焼用空気を多段投入して炉内脱硝を行う粉体燃料焚きの燃焼装置において、高温の可燃性ガスと空気との予混合気を炉内底部に投入して粉体燃料と混合燃焼させることを特徴とするものである。
【００１３】
このような粉体燃料焚きの燃焼装置によれば、高温の可燃性ガスと空気との予混合気を炉内底部に投入して粉体燃料と混合燃焼させるので、予混合した高温燃料の投入により未燃分を低減することができる。
【００１４】
上記の粉体燃料焚きの燃焼装置において、前記可燃性ガスはガス化炉で生成されたガス化ガスであることが好ましく、これにより、高温の可燃性ガスを容易に導入して粉体燃料と混焼させることができる。この場合のガス化ガスとしては、石炭、バイオマス、廃棄物及びタイヤ等の固形燃料がガス化されたものを使用できる。
【００１５】
上記の粉体燃料焚きの燃焼装置においては、上流側に設けられて前記ガス化ガスに含まれる固体をガス中から分離する固体／気体分離装置を備え、該固体／気体分離装置で分離した固体を前記粉体燃料バーナに供給するとともに、前記固体／気体分離装置で分離したガスを前記可燃性ガスとして用いられることが好ましく、これにより、ガスに比べて燃焼性が低い固体（固体燃料）の炉内滞留時間を増加させるとともに、ガスによる急速な酸素の消費を防ぐことにより、固体燃料の燃焼性を向上させることができる。
【００１６】
本発明に係る請求項６の燃焼装置は、炉内低部に配設された粉体燃料バーナと、前記粉体燃料バーナより上部に配設されたガスバーナとを備え、ガス化炉で生成された可燃性のガス化ガスに含まれる固体をガス中から分離する固体／気体分離装置を上流側に設けて、該固体／気体分離装置で分離した固体を前記粉体燃料バーナに供給するとともに、前記固体／気体分離装置で分離したガスを前記ガスバーナに供給することを特徴とするものである。
【００１７】
このような粉体燃料焚きの燃焼装置によれば、ガス化炉で生成された可燃性のガス化ガスに含まれる固体をガス中から分離する固体／気体分離装置を上流側に設けて、固体／気体分離装置で分離した固体を粉体燃料バーナに供給するとともに、前記固体／気体分離装置で分離したガスをガスバーナに供給するように構成したので、既存の粉体燃料バーナ及びガスバーナを用い、粉体燃料バーナの燃料とする固体の燃焼性を向上させるとともに、還元作用によりＮＯｘ発生量を低減することができる。
【００１８】
上記の粉体燃料焚きの燃焼装置において、前記ガス化炉が循環流動層ガス化炉とされ、該循環流動層ガス化炉の生成ガス出口に設けられる遠心分離器の内筒壁面に、穴径が流動材平均粒径より小さい多数の未燃分通過孔を設けることが好ましい。このような構成とすることにより、ガスと粒子（珪砂等の流動材＋未燃分）とを分離する循環流動層ガス化炉の遠心分離器では、粒子中で比重の軽い未燃分が多数の未燃分通過孔を通って積極的にガス側へ分離するようになるので、後流に燃焼装置が設置されている場合、燃焼装置へ供給する燃料流量（発熱量）を増加させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
上述した本発明によれば、高温の可燃性ガス（ガス化炉で生成した固形燃料の高温ガス化ガス等）を空気と予混合し、追加空気投入ノズルと同様のレベルから炉内へ投入して微粉炭等の粉体燃料（固体燃料）と混合燃焼させるので、窒素酸化物及び未燃分の発生量を低減した微粉炭焚きボイラ等の粉体燃料焚きの燃焼装置を提供することができる。この場合の窒素酸化物は、粉体燃料の燃焼により生成される燃焼ガス量が可燃性ガスの混焼率に応じて減少するので、燃焼ガス量の減少に応じて窒素酸化物の低減が可能となる。
また、高温の可燃性ガスを粉体燃料バーナの２次空気中へ投入して予混合した予混合気を微粉炭と混合燃焼させると、粉体燃料バーナの２次空気を高温化して窒素酸化物の発生を低減できる微粉炭焚きボイラ等の粉体燃料焚きの燃焼装置となり、高温の可燃性ガスと空気との予混合気を炉内底部に投入して粉体燃料と混合燃焼させると、未燃分の発生を低減した微粉炭焚きボイラ等の粉体燃料焚きの燃焼装置となる。
また、粉体燃料焚きの燃焼装置においては、バイオマス等の再生可能エネルギを微粉炭等の粉体燃料と混焼させることができ、従って、二酸化炭素排出量の低減に向けた再生可能エネルギの有効利用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る粉体燃料焚きの燃焼装置（微粉炭焚きボイラ）について、第１の実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明に係る粉体燃料焚きの燃焼装置（微粉炭焚きボイラ）について、第２の実施形態を示す構成図である。
【図３】本発明に係る粉体燃料焚きの燃焼装置（微粉炭焚きボイラ）について、第３の実施形態を示す構成図である。
【図４】燃焼装置の上流側に設けられてガス化ガスに含まれる固体をガス中から分離する固体／気体分離装置の設置例として、循環流動層ガス化炉への適用例を示す構成図である。
【図５】燃焼装置の上流側に設けられてガス化ガスに含まれる固体をガス中から分離する固体／気体分離装置の設置例として、気泡型流動床ガス化炉への適用例を図に示す構成図である。
【図６】循環流動層ガス化炉の生成ガス出口に設けられた遠心分離器の構成例を示す縦断面図である。
【図７】図６に示した遠心分離器の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る粉体燃料焚きの燃焼装置について、微粉炭焚きボイラに適用した一実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第１の実施形態＞
図１に示す実施形態において、微粉炭焚きボイラ（粉体燃料焚きの燃焼装置）１０は、火炉１１の炉内低部にバーナ部１２が設けられている。このバーナ部１２には、粉体燃料の微粉炭を投入して燃焼させる複数の石炭バーナ（粉体燃料バーナ）１３が配設されており、微粉炭及び２次空気が供給される。
また、火炉１１の石炭バーナ１３より上部には、追加空気投入ノズル（ＡＡノズル）１４を配設した追加空気投入部（ＡＡ部）１５が設けられている。ここで投入される空気量は、火炉１１内で微粉炭が燃焼するのに必要な空気量の３０％程度となる。すなわち、微粉炭焚きボイラ１０は、バーナ部１２からＡＡ部１５までの間が還元領域となり、ＡＡノズル１４から燃焼用空気を多段投入することで炉内脱硝を行うように構成されている。
なお、図中の符号１６は、高温の燃焼ガスとの熱交換により蒸気を生成するよう複数配列された熱交換器群、１７は燃焼ガスの脱硝を行う脱硝装置である。
【００２２】
このように構成された微粉炭焚きボイラ１０において、ＡＡノズル１４と同等の高さレベルには、すなわちＡＡ部１５の領域には、高温の可燃性ガスと空気との予混合気を燃焼させる予混合方式バーナ（以下、「予混合バーナ」と呼ぶ）２０が設置されている。この場合の予混合気は、可燃性ガスの組成と温度との関係から、予混合率が可燃範囲外となるように設定して自然発火を防止する。
【００２３】
この予混合バーナ２０は、たとえば石炭、バイオマス、廃棄物及びタイヤ等の固形燃料をガス化した可燃性の生成ガス（ガス化ガス）を空気と予混合し、火炉１１内の最上段レベルとなるＡＡ部１５から投入して燃焼させるものである。図示の構成例では、固形燃料の供給を受けるガス化炉３０が隣接しており、このガス化炉３０でガス化された高温の生成ガスが可燃性ガスとして用いられている。従って、予混合バーナ２０は、隣接するガス化炉３０から高温の可燃性ガスを容易に確保することができる。
なお、図中の符号３１はガス化ガスから固形燃料の未燃分（チャー）を分離除去する遠心分離器（ホッパ）、３２はガス化炉３０へ供給する空気を高温のガス化ガスで加熱するため必要に応じて設けられる熱交換器である。
【００２４】
また、上述した微粉炭焚きボイラ１０の下流側には、蒸気生成及び脱硝後の燃焼ガスを処理するため、たとえば集塵装置４０や脱硫装置５０等の設備が設けられている。こうして集塵及び脱硫等の各種処理が施された燃焼ガスは、最終的には排ガスとして煙突６０から大気へ排出される。
【００２５】
上述した構成の微粉炭焚きボイラ１０は、ＡＡ部１５のレベルより低い還元領域ではなく、追加空気投入と同等の高さレベルより予混合した可燃性ガスを投入しているので、主バーナである石炭バーナ１３からＡＡ部１５までのガス量、すなわち微粉炭燃焼により生成される燃焼ガス量が混焼率（微粉炭及び可燃性ガスの投入割合）に応じて変化し、燃焼ガス量の減少に応じて窒素酸化物の低減が可能となる。換言すれば、予混合バーナ２０から高温（たとえば３００〜８００℃程度）の可燃性ガスを空気と予混合した状態で投入するので、可燃性ガスの投入量（燃焼による発熱量）分だけ石炭バーナ１３から投入する微粉炭量（燃焼による発熱量）を低減することができる。このため、火炉１１内の還元領域では、微粉炭の燃焼ガス減少により火炎の滞留時間が長くなるので、微粉炭の燃焼により発生する窒素酸化物が低減することとなる。
また、予混合方式の予混合バーナ２０を採用したので、可燃性ガスを良好な状態で燃焼させることにより、短時間で完全燃焼させて未燃分を低減することができる。さらに、予混合バーナ２０から高温の可燃性ガスを投入するので、高温の燃焼温度を維持して未燃分を低減することもできる。
【００２６】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る粉体燃料焚きの燃焼装置について、微粉炭焚きボイラに適用した第２の実施形態を図２に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、ガス化炉３０から供給される高温の生成ガスを可燃性ガスとして用い、この可燃性ガスを石炭バーナ１３の２次空気中へ混合して投入する。このため、可燃性ガスは２次空気と予混合されて予混合気となり、この予混合気が微粉炭とともに石炭バーナ１３から火炉１１内へ投入される。すなわち、本実施形態の微粉炭焚きボイラ（粉体燃料焚きの燃焼装置）１０Ａは、石炭バーナ１３の２次空気中へ高温の可燃性ガス投入して微粉炭と混合燃焼させるものであるから、高温の可燃性燃料は、２次空気と予混合された状態で火炉１１内へ投入されることとなる。
【００２７】
このような構成の微粉炭焚きボイラ１０Ａとしても、予混合方式で石炭バーナ１３の２次空気中へ高温の可燃性ガスを投入し、可燃性ガスの予混合気と微粉炭とを混合燃焼させるので、石炭バーナ１３の２次空気が高温化することにより、火炉１１内の燃焼で発生する窒素酸化物や未燃分を低減することができる。
【００２８】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明に係る粉体燃料焚きの燃焼装置について、微粉炭焚きボイラに適用した第３の実施形態を図３に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態では、高温の生成ガスと空気とを予混合した混合気が火炉１１の底部に投入されている。すなわち、本実施形態の微粉炭焚きボイラ（粉体燃料焚きの燃焼装置）１０Ｂは、ガス化炉３０から供給される高温の可燃性ガスを空気と予混合し、この予混合気を石炭バーナ１３より下方に設置した予混合方式バーナ（予混合バーナ）２０Ａから炉内底部に投入して微粉炭と混合燃焼させるものである。
【００２９】
このような構成の微粉炭焚きボイラ１０Ｂは、高温の可燃性ガスと空気との予混合気を予混合バーナ２０Ａから火炉１１内の石炭バーナ１３より下方に投入して微粉炭と混合燃焼させるので、予混合した高温燃料の投入により未燃分を低減することができる。
【００３０】
ところで、上述した各実施形態の微粉炭焚きボイラ１０，１０Ａ、１０Ｂにおいては、近くに設置されたガス化炉３０から供給される高温の生成ガスを可燃性ガスとして使用している。この結果、ガス化炉３０で生成された高温のガス化ガスの温度を維持し、あるいは必要なガス温度に調整して、高温の可燃性ガスを容易に導入することができる。
この場合の生成ガスとしては、石炭、バイオマス、廃棄物及びタイヤ等の固形燃料をガス化炉３０でガス化したものを使用できる。
【００３１】
このように、上述した本発明によれば、高温の可燃性ガスを空気と予混合し、この予混合気をＡＡノズル１４と同様のレベルから火炉１１内へ投入して微粉炭と混合燃焼させるので、火炉１１内の微粉炭燃焼ガス量が減少し、微粉炭焚きボイラの火炉１１内で発生する窒素酸化物及び未燃分の量も減少する。
また、高温の可燃性ガスを石炭バーナ１３の２次空気中へ投入し、可燃性ガスの予混合気と微粉炭とを混合燃焼させると、石炭バーナ１３の２次空気が高温化して窒素酸化物の発生を低減できる。
また、高温の可燃性ガスと空気との予混合気を炉内底部に投入し、可燃性ガスの予混合気と微粉炭とを混合燃焼させると、未燃分の発生を低減することができる。
従って、上述した微粉炭炊きボイラ１０，１０Ａ，１０Ｂにおいては、微粉炭をバイオマス等の再生可能エネルギと混焼させることにより、二酸化炭素排出量の低減に向けた再生可能エネルギの有効利用が可能になる。
【００３２】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明に係る粉体燃料焚きの燃焼装置について、第４の実施形態を図４に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図４に示す構成例は、ガス化炉３０を循環流動層（ＣＦＢ；Circulate Fluidized Bed）ガス化炉としたものであり、燃焼装置である微粉炭焚きボイラ１０の上流側には、ガス化炉３０から供給されるガス化ガス（生成ガスのガス化燃料）に含まれる固体をガス中から分離するための固体／気体分離装置４０が設けられている。
固体／気体分離装置４０は、ガス化炉（循環流動層ガス化炉）３０から微粉炭焚きボイラ１０へガス化ガスを供給する生成ガス配管３３に接続して設置された遠心分離器やフィルタであり、ガス化ガスをガス成分と固体（微小粒子）とに分離する機能を有している。
【００３３】
ガス化炉３０が循環流動層ガス化炉の場合、珪砂等の流動材が使用されているので、この流動材を生成ガス出口に設けられた遠心分離器３１で分離・除去したガス化ガスを微粉炭焚きバーナ１０へ供給している。
しかし、遠心分離器３１では完全に微小粒子を除去することはできず、遠心分離器３１を通過したガス化ガス中には、流動材に加えて未燃分等の微小粒子が混入している。このため、本実施形態では、ガス化炉３０で生成したガス化ガスを遠心分離器３１の後流に設置された微粉炭焚きバーナ１０へ供給する前に、固体／気体分離装置４０を通してガス成分と微小粒子とに分離する。
【００３４】
こうして分離されたガス成分は、すなわち微小粒子を除去されたガス化ガスのガス成分は、可燃性ガスとして微粉炭焚きボイラ１０の予混合方式バーナ２０に供給される。
一方、固体／気体分離装置４０で分離した微小粒子は、予混合方式バーナ２０より低い位置（下段）にある微粉炭焚きボイラ１０の石炭バーナ１３に供給される。
このようにすれば、ガスに比べて燃焼性が低い固体（固体燃料）、すなわち未燃分等の微小粒子は、石炭バーナ１３において主燃料の微粉炭とともに燃焼させるので、炉内滞留時間を増加させるとともに、ガスによる急速な酸素の消費を防ぐことにより、固体燃料の燃焼性を向上させることができる。さらに、ガス中の炭化水素により、固体燃料の燃焼により発生したＮＯｘの還元作用を促進することもできる。
【００３５】
また、上述した固体／気体分離装置４０は、たとえば図５に示すガス化炉３０′のように、気泡型流動床（ＢＦＢ；Bubbling Fluidized Bed）ガス化炉で生成した可燃性ガスから微小粒子を分離させ、微粉炭焚きボイラ１０の予混合方式バーナ２０及び石炭バーナ１３へ供給するようにしてもよい。
【００３６】
このように、上述した固体／気体分離装置４０の設置は、石炭等の固体燃料を使用している既存の燃焼装置へガス化炉３０，３０′を追設してガス化ガスを供給する場合、既存の燃焼装置が備えている固体燃料用バーナ及びガスバーナの流用を可能にする。
すなわち、たとえば微粉炭焚きボイラ１０のように、炉内低部に配設された石炭バーナ１３と、石炭バーナ１３より上部に配設された予混合バーナ２０等のガスバーナとを備えている燃焼装置が、ガス化炉３０で生成された可燃性のガス化ガスに含まれる固体をガス中から分離するため、上流側に固体／気体分離装置４０を設けた構成とすれば、固体／気体分離装置４０で分離した固体の微小粒子を石炭バーナ１３に供給するとともに、固体／気体分離装置４０で分離した生成ガスを予混合バーナ２０に供給することができる。
【００３７】
また、上述した固体／気体分離装置４０を設ける構成は、石炭バーナ１３から微粉炭等の固体主燃料を投入しない燃焼装置においても有効である。すなわち、ガス成分を投入して燃焼させるガスバーナ及び微小粒子を投入して燃焼させる固体燃料用バーナよりなる２種類のバーナを備え、固体燃料用バーナがガスバーナより下段に配置されている燃焼装置にも適用可能である。この場合、固体／気体分離装置４０を燃焼装置の蒸留側に設けて生成ガス及び微小粒子に分離するので、燃焼装置においては微小粒子を含むガス成分に対応した専用バーナを採用する必要はなく、既存のガスバーナ及び固体燃料用バーナを使用することができる。
従って、ガス化炉３０との間に固体／気体分離装置４０を備えた燃焼装置は、石炭バーナ１３から微粉炭等の固体主燃料を投入しない場合であっても、既存の粉体燃料バーナ及びガスバーナを用い、粉体燃料バーナの燃料とする固体の燃焼性を向上させるとともに、還元作用によりＮＯｘ発生量を低減することができる。
【００３８】
ところで、上述した固体／気体分離装置４０を備えた粉体燃料焚きの燃焼装置１０においては、ガス化炉１０が循環流動層ガス化炉である場合、たとえば図６及び図７に示すように、ガス化炉１０の生成ガス出口に設けられる遠心分離器３１の内筒壁面３４ａに多数の未燃分通過孔３５を設けることが望ましい。
すなわち、遠心分離器３１は、外筒３６の内部に内筒３４が配設された上下方向の同芯二重管構造とされ、外筒３６の側壁には、ガス化炉３０の生成ガス出口に連通するガス導入管３７が接続されている。内筒壁面３４ａの未燃分通過孔３５は、たとえば流動材として使用する珪砂（循環砂）の平均粒径以下となる径で、少なくとも内筒３４の一部の壁面に穿設した多数の貫通孔である。
【００３９】
ガス導入管３７から外筒３６の内部へ流入した生成ガスは、流動材の珪砂や未燃分等の微小粒子を含んでおり、外筒３６の内部で内筒３４の外周を旋回するように流れる。このとき、生成ガスの旋回流に存在する比重の大きい微小粒子は、遠心力の影響を受けることにより、図中に矢印Ｐａで示すように、外筒３６の内壁に衝突するなどして下方へ落下する。この場合、生成ガスの旋回流から落下して分離される微小粒子は、主に未燃分より比重や粒径の大きい珪砂等の流動材であるから、この流動材は、微小粒子出口３８から流出した後、ガス化炉３０へ流入して再利用される。
【００４０】
一方、生成ガスの旋回流に含まれる未燃分は、流動材と比較すると、比重及び粒径が小さい。このため、未燃分が内筒３６の内部へ流入すると、図中に矢印Ｃで示す用に、生成ガスの流れとともに未燃分通過孔３５を通り抜けて、内筒３４の下端部に開口するガス出口３９から流出する生成ガスとともに、内筒３４の上部に接続された生成ガス配管３３から固体／気体分離装置４０へ供給される。
ちなみに、未燃分は、比重が１ｇ／ｃｍ３以下と珪砂の比重（２．７ｇ／ｃｍ３程度）より小さく、粒径も５０μｍ以下と珪砂の粒径（１００〜２００μｍ程度）より小さい微小粒子であるから、内筒表面３４ａの未燃分通過孔３５を容易に通り抜けて生成ガスの気流中へ混合される。
【００４１】
このように、生成ガスと粒子（珪砂等の流動材＋未燃分）を分離する遠心分離器３１において、後流に微粉炭焚きボイラ１０のような燃焼装置が設置されている装置構成では、粒子中の比重が軽い未燃分を積極的に可燃性の生成ガス側へ分離する構造とすることで、すなわち、粒子中で比重の軽い未燃分が多数の未燃分通過孔３５を通って積極的に生成ガスの流れとともに流動材から分離されることになるので、燃焼装置へ供給される燃料流量（発熱量）は、未燃分の文だけ増加させることができる。
【００４２】
ところで、上述した各実施形態では、高温の可燃性ガスを隣接するガス化炉３０から導入しているが、高温の可燃性ガス供給源はこれに限定されることはない。
さらに、固体／気体分離装置４０の下流に設置される燃焼装置については、上述した微粉炭焚きボイラ１０に限定されることはなく、図２及び図３に示す微粉炭焚きボイラ１０Ａ，１０Ｂに適用してもよい。すなわち、固体／気体分離装置４０で分離したガス成分を微粉炭焚きボイラ１０Ａ，１０Ｂの生成ガスとして使用し、微小粒子を微粉炭とともに石炭バーナ１３へ供給すればよい。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、たとえば上述した各実施形態の構成を組み合わせるなど、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０，１０Ａ，１０Ｂ    微粉炭焚きボイラ
１１    火炉
１２    バーナ部
１３    石炭バーナ
１４    追加空気投入ノズル（ＡＡノズル）
１５    追加空気投入部（ＡＡ部）
２０，２０Ａ    予混合方式バーナ（予混合バーナ）
３０，３０′    ガス化炉
３１    遠心分離器
３３    生成ガス配管
３４    内筒
３４ａ    内筒壁面
３５    未燃分通過孔
３６    外筒
４０    固体／気体分離装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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