(57)【要約】【課題】  火炉空間を有効活用し、燃料未燃分の低減と炉幅方向の燃焼アンバランス低減を図る二段燃焼方法と装置を提供すること。【解決手段】  火炉３の対向する炉壁の同一水平面上に配置された複数のアフターエアーポート２にそれぞれ供給する単位時間当たりの燃料用空気の流量に偏差すなわち速度差をつけることで火炉全体に旋回流Ｓを発生させる。得られた燃料用空気の旋回流により、燃料と空気の混合が促進され、燃焼アンバランスが低減され、旋回流Ｓにより水平面方向の速度成分が増加するので酸化雰囲気の燃焼領域における実質の燃料と燃焼用空気の滞留時間が増加し、未燃分が低減される。【選択図】図１
2006052870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する炉壁にそれぞれ設けられた複数のバーナから火炉内に供給される燃料をバーナゾーンで理論値より少ない燃焼用空気により還元雰囲気で燃焼させ、バーナゾーンの下流側の対向する炉壁の少なくとも同一水平面上にそれぞれ複数設けられたアフターエアポートから火炉内に供給される燃焼用空気によりアフターエアポートゾーンで燃料を酸化雰囲気で燃焼させるボイラの燃焼方法において、
対向する炉壁の中の一方の炉壁の一端部側から他端部側の同一水平面上に設けられた各アフターエアポートからは順次段階的に空気投入速度を増加させて燃焼用空気を火炉内に供給し、
また、前記一方の炉壁の複数のアフターエアポートと同一水平面上にある対向する他方の炉壁の複数のアフターエアポートの中で、前記一方の炉壁からの最も空気投入速度の速いアフターエアポートに対向するアフターエアポートから前記一方の炉壁からの最も空気投入速度の遅いアフターエアポートに対向するアフターエアポートに向けて順次段階的に空気投入速度を増加させて燃焼用空気を火炉内に供給する
ことを特徴とするボイラの燃焼方法。
【請求項２】
各アフターエアポートの空気投入速度の調整は、各アフターエアポートに設けられた空気供給用開口の開口度を変更することで行うことを特徴とする請求項１記載のボイラの燃焼方法。
【請求項３】
各アフターエアポートの空気投入速度の調整は、各アフターエアポートに設けられた空気導入流路内を流れる単位時間当たりの燃焼用空気流量を調節することで行うことを特徴とする請求項１記載のボイラの燃焼方法。
【請求項４】
対向する炉壁にそれぞれ設けられ、理論値より少ない燃焼用空気により還元雰囲気で燃料を燃焼させる火炉のバーナゾーンに燃料と燃焼用空気を供給する複数のバーナと、
バーナゾーンの下流側の対向する炉壁の少なくとも同一水平面上にそれぞれ設けられ、燃焼用空気により燃料を酸化雰囲気で燃焼させる火炉のアフターエアポートゾーンに燃焼用空気を供給するアフターエアポートとを有するボイラの燃焼装置において、
対向する炉壁の中の一方の炉壁の一端部側から他端部側に設けられた各アフターエアポートからは順次段階的に空気投入速度を増加させるための空気投入速度調整手段と、
前記一方の炉壁の複数のアフターエアポートと同一水平面上にある対向する他方の炉壁の複数のアフターエアポートの中で、前記一方の炉壁からの最も空気投入速度の速いアフターエアポートに対向するアフターエアポートから前記一方の炉壁からの最も空気投入速度の遅いアフターエアポートに対向するアフターエアポートに向けて順次段階的に空気投入速度を増加させる空気投入速度調整手段と
を設けたことを特徴とするボイラの燃焼装置。
【請求項５】
各アフターエアポートの空気投入速度調整手段は、各アフターエアポートに設けられた空気供給用開口の開口度を変更するダンパであることを特徴とする請求項４記載のボイラの燃焼装置。
【請求項６】
各アフターエアポートの空気投入速度調整手段は、各アフターエアポートに設けられた空気導入流路と、該導入流路に設けられる流量計と、前記流量計設置部の上流側の空気導入流路に設けられ、前記流量計で計測される燃焼用空気流量に基づき空気流量を調整するダンパとを備えたことを特徴とする請求項５記載のボイラの燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボイラ燃焼装置に係わり、火炉内での燃料・空気混合性を促進させ、未燃分及び炉幅方向の燃焼アンバランス低減を図るのに好適なボイラの燃焼方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
対向するボイラ火炉の炉壁の同一水平面上の対向位置にある複数のバーナと該バーナより火炉内ガス流れの後流側の対向するボイラ火炉の炉壁の同一水平面上の対向位置にある複数のアフターエアポートを備えた二段燃焼式の石炭焚きボイラが知られている。
【０００３】
図４（ａ）に二段燃焼式の石炭焚きボイラの要部斜視図を示し、図４（ｂ）に図４（ａ）の水平断面Ａの平面図を示す。火炉内の複数段のバーナ１が配置されたゾーンでは理論値より少ない燃焼用空気により還元雰囲気で燃料を燃焼させることで燃焼ガス中のＮＯｘの生成量を抑制し、燃料の未燃分を火炉内のアフターエアポート２が配置されたゾーンで十分な燃焼用空気を供給して酸化雰囲気で燃焼させる。
【０００４】
上記火炉３の炉壁には燃料を燃やすのに必要な燃焼用空気を対向する炉壁の同一水平面上の対向位置にあるバーナゾーンとアフターエアポートゾーンに分けて炉幅方向にほぼ均一に供給している。
【特許文献１】特開平５−１８５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図４（ｂ）に示すようにアフターエアーポートからは火炉内に燃焼用空気を同一水平面上の炉幅方向全幅に亘り、ほぼ均等に供給しており、炉幅方向に燃料供給量のアンバランスがある場合には、局所的に燃料と空気の混合が悪くなり、その結果、未燃分と一酸化炭素を火炉から排出することがあった。  
このように従来は火炉全体での燃料と空気の混合が十分でないことがあったので、上記不具合が生じることがあった。
【０００６】
本発明の課題は、火炉空間を有効活用し、未燃分の低減と炉幅方向の燃焼アンバランス低減を図るボイラの燃焼方法と装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記課題は次の解決手段で解決される。
【０００８】
請求項１記載の発明は、対向する炉壁にそれぞれ設けられた複数のバーナから火炉内に供給される燃料をバーナゾーンで理論値より少ない燃焼用空気により還元雰囲気で燃焼させ、バーナゾーンの下流側の対向する炉壁の少なくとも同一水平面上にそれぞれ複数設けられたアフターエアポートから火炉内に供給される燃焼用空気によりアフターエアポートゾーンで燃料を酸化雰囲気で燃焼させるボイラの燃焼方法において、
対向する炉壁の中の一方の炉壁の一端部側から他端部側の同一水平面上に設けられた各アフターエアポートからは順次段階的に空気投入速度を増加させて燃焼用空気を火炉内に供給し、
また、前記一方の炉壁の複数のアフターエアポートと同一水平面上にある対向する他方の炉壁の複数のアフターエアポートの中で、前記一方の炉壁からの最も空気投入速度の速いアフターエアポートに対向するアフターエアポートから前記一方の炉壁からの最も空気投入速度の遅いアフターエアポートに対向するアフターエアポートに向けて順次段階的に空気投入速度を増加させて燃焼用空気を火炉内に供給するボイラの燃焼方法である。
【０００９】
請求項２記載の発明は、各アフターエアポートの空気投入速度の調整は、各アフターエアポートに設けられた空気供給用開口の開口度を変更することで行う請求項１記載のボイラの燃焼方法である。
【００１０】
請求項３記載の発明は、各アフターエアポートの空気投入速度の調整は、各アフターエアポートに設けられた空気導入流路内の単位時間当たりの燃焼用空気流量を調節することで行う請求項１記載のボイラの燃焼方法である。
【００１１】
請求項４記載の発明は、対向する炉壁にそれぞれ設けられ、理論値より少ない燃焼用空気により還元雰囲気で燃料を燃焼させる火炉のバーナゾーンに燃料と燃焼用空気を供給する複数のバーナと、バーナゾーンの下流側の対向する炉壁の少なくとも同一水平面上にそれぞれ設けられ、燃焼用空気により燃料を酸化雰囲気で燃焼させる火炉のアフターエアポートゾーンに燃焼用空気を供給するアフターエアポートとを有するボイラの燃焼装置において、対向する炉壁の中の一方の炉壁の一端部側から他端部側に設けられた各アフターエアポートからは順次段階的に空気投入速度を増加させるための空気投入速度調整手段と、前記一方の炉壁の複数のアフターエアポートと同一水平面上にある対向する他方の炉壁の複数のアフターエアポートの中で、前記一方の炉壁からの最も空気投入速度の速いアフターエアポートに対向するアフターエアポートから前記一方の炉壁からの最も空気投入速度の遅いアフターエアポートに対向するアフターエアポートに向けて順次段階的に空気投入速度を増加させる空気投入速度調整手段とを設けたボイラの燃焼装置である。
【００１２】
請求項５記載の発明は、各アフターエアポートの空気投入速度調整手段は、各アフターエアポートに設けられた空気供給用開口の開口度を変更するダンパである請求項４記載のボイラの燃焼装置である。
【００１３】
請求項６記載の発明は、各アフターエアポートの空気投入速度調整手段は、各アフターエアポートに設けられた空気導入流路と、該導入流路に設けられる流量計と、前記流量計設置部の上流側の空気導入流路に設けられ、前記流量計で計測される燃焼用空気流量に基づき空気流量を調整するダンパとを備えた請求項５記載のボイラの燃焼装置である。
【００１４】
（作用）
二つの流体間に速度差がある場合に静圧差により、速度が低い方から高い方への流れが生じる。この特性を利用して、請求項１〜６記載の発明によれば、図１（ｂ）の火炉水平断面図に示すように各アフターエアーポート２にそれぞれ供給する単位時間当りの燃料用空気の流量に偏差すなわち速度差をつけることで火炉全体の水平方向に旋回流を発生させる。得られた燃料用空気の旋回流により、燃料と空気が促進され、燃焼アンバランスが低減される。また、前記旋回流により図１（ｂ）のＸＹ軸平面（水平面）方向の速度成分が増加するので酸化雰囲気の燃焼領域における実質の燃料と燃焼用空気の滞留時間が増加し、未燃分が低減される。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１〜６記載の本発明によれば、アフターエアーポートから火炉内に供給される燃焼用空気に旋回力を与えることにより未燃分及びアフターエアーポート設置炉壁の炉幅方向の燃料の燃焼アンバランスを低減することができ、従来技術に比べて燃焼性能向上が図れる。また、未燃分の生成の低減が図れる(相対値で従来技術に対して約１０容量％減となる)ことで、酸化雰囲気で燃焼領域を小さくしても前記燃料の未燃分の燃焼が図れるので、火炉高さを低くすることが可能となり、設備コスト低減が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施例について図面と共に説明する。  
本実施例は図１（ａ）に示す二段燃焼式の石炭焚きボイラの要部斜視図、及び図１（ｂ）に示す図１（ａ）の水平断面Ａの平面図の通りである。
【００１７】
図１に示す火炉３においても、図４に示す火炉３と同様に、火炉３の炉壁に設けられるバーナ１のある火炉内のゾーンでは理論値より少ない燃焼用空気により還元雰囲気で燃料を燃焼させることで燃焼ガス中のＮＯｘの生成量を抑え、燃料の未燃分をアフターエアポートゾーンで十分な燃焼用空気を供給して前記燃料の未燃分を酸化雰囲気で燃焼させる。
【００１８】
このとき、燃料の未燃分及び炉幅方向の燃焼アンバランスを低減するために同一水平面上にある炉幅方向の各アフターエアーポート２の空気投入速度を図１（ｂ）に示すようにそれぞれ偏差を設ける。前記空気投入速度は対向する炉壁の中の一方の炉壁の各アフターエアポート２からは、炉壁の一端部側から他端部側に順次段階的に増加させていき、また対向する炉壁の中の他方の炉壁の各アフターエアポート２からは、前記一方の炉壁からの段階的に増加させた空気投入速度とは反対に順次段階的に減少させていく。その結果、対向する炉壁の間には矢印Ｓに示す方向の空気の旋回流が形成される。
【００１９】
上記各アフターエアーポート２の空気投入速度に偏差を設ける方法について、以下説明する。  
ａ）アフターエアーポート２のダンパ開度調整方法
図２（ａ）にアフターエアーポート２の縦断面図を示すが、アフターエアーポート２は中心エアポートノズル４とその外周部に設けられた旋回器６を備えた旋回エアポートノズル５が火炉水壁７に臨んで同一水平面上に設けられている。また、中心エアポートノズル４と旋回エアポートノズル５にはそれぞれ空気導入用の開口４ａ、５ａと該開口４ａ、５ａを開閉するダンパ８、９がそれぞれ設けられている。なおアフターエアーポート２は火炉上流側から下流側に複数段配置しても良い。
【００２０】
そこで前記ダンパ８、９を作動させてそれぞれ空気導入用開口４ａ、５ａの開度を各アフターエアポート２毎に調整することで、対向する炉壁の中の一方の炉壁Ｂの各アフターエアポート２と他方の炉壁Ｃの各アフターエアポート２への空気導入量を調整する。そして前記ダンパ８、９の開度を、例えば図２（ｂ）、（ｃ）に示すように順次変更して、同一水平面上にある炉幅方向の各アフターエアーポート２の空気投入速度に図１（ｂ）に示すようにそれぞれ偏差を設けることができる。
【００２１】
ｂ）アフターエアーポート流量調整方法
図３に示すようにそれぞれのアフターエアーポート２への燃焼用空気の供給流路１０に流量計１１を設け、該流量計設置部の供給流路１０の上流側に空気供給流路開閉ダンパ１２を設け、それぞれのアフターエアーポート２に供給する単位時間当りの燃焼用空気流量を調整することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明のボイラの燃焼法によれば、ＮＯｘの生成量を抑制して、燃料の未燃分が生じない燃焼が図れるので、火炉サイズを小さくして安価な燃焼装置を提供できる可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例の二段燃焼方法を実施する火炉の斜視図（図１（ａ））とアフターエアポート部の水平断面図（図１（ｂ））である。
【図２】図１の二段燃焼方法を実施する火炉のアフターエアポートの一例の縦断面図（図２（ａ））と各アフターエアポートに設けられたダンパの開度を示す図（図２（ｂ）、図２（ｃ））である。
【図３】図１の二段燃焼方法を実施する火炉のアフターエアポートの一例の水平方向の平面図である。
【図４】従来の二段燃焼方法を実施する火炉の斜視図（図４（ａ））とアフターエアポート部の水平断面図（図４（ｂ））である。
【符号の説明】
【００２４】
１  バーナ                  ２  アフターエアポート
３  火炉                    ４  中心エアポートノズル
５  旋回エアポートノズル    ４ａ、５ａ  空気導入用の開口
６  旋回器                  ７  火炉水壁
８、９  ダンパ              １０  燃焼用空気供給流路
１１  流量計                １２  空気供給流路開閉ダンパ
【図１】
2006052870.tif 000003
【図２】
2006052870.tif 000004
【図３】
2006052870.tif 000005
【図４】
2006052870.tif 000006