(57)【要約】【課題】微粉炭分配器の入口における上下方向の濃度分布を改善し、各微粉炭バーナへの微粉炭配分の均一化を図ること。【解決手段】微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄと、この微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄの上流側で、かつ、微粉炭管１３ａ〜１３ｄ内の底部に、分岐管１８ａ，１８ｂへの微粉炭濃度を調整する固気二相流調整手段２０とを備え、固気二相流調整手段２０が、微粉炭管１３ａ〜１３ｄの略全巾に沿って設けられた平面視略長方形状を有する板状の部材とされ、その前縁端が、微粉炭管１３ａ〜１３ｄの底面に対して回動自在に取り付けられているとともに、その上面と微粉炭管１３ａ〜１３ｄの底面とのなす角度が、分岐管１８ａ，１８ｂのそれぞれに取り付けられた流量センサからの信号に基づいて、自動的に調整され得るように構成されている。【選択図】図３
2008241081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側の端部が、微粉炭が気送されて流れる微粉炭管に接続されるとともに、下流側の端部が、複数の分岐管に接続され、複数段の流路により前記微粉炭を各分岐管に分配して気送する微粉炭分配器と、
前記微粉炭分配器の上流側で、かつ、前記微粉炭管内の底部に、前記分岐管への微粉炭濃度を調整する固気二相流調整手段とを備え、
前記固気二相流調整手段が、前記微粉炭管の略全巾に沿って設けられた平面視略長方形状を有する板状の部材とされ、その前縁端が、前記微粉炭管の底面に対して回動自在に取り付けられているとともに、その上面と前記微粉炭管の底面とのなす角度が、前記分岐管のそれぞれに取り付けられた流量センサからの信号に基づいて、自動的に調整され得るように構成されていることを特徴とする微粉炭濃度調整装置。
【請求項２】
微粉炭が気送されて流れる微粉炭管と、
上流側の端部が、前記微粉炭管に接続されるとともに、下流側の端部が、複数の分岐管に接続され、複数段の流路により前記微粉炭を各分岐管に分配して気送する微粉炭分配器とを備え、
前記微粉炭管の下流側の端部が、前記微粉炭分配器を、前記微粉炭管のエルボ部から前記微粉炭管の内径の１０倍以下となる場所、より好ましくは、前記微粉炭管のエルボ部から前記微粉炭管の内径の３倍〜５倍の範囲内に配置させるように構成されていることを特徴とする微粉炭濃度調整装置。
【請求項３】
上流側の端部が、微粉炭が気送されて流れる微粉炭管に接続されるとともに、下流側の端部が、複数の分岐管に接続され、複数段の流路により前記微粉炭を各分岐管に分配して気送する微粉炭分配器と、
前記微粉炭管内で、かつ、前記微粉炭管のエルボ部よりも下流側に配置されて、前記微粉炭に旋回流を付与するリボンスクリュウとを備えていることを特徴とする微粉炭濃度調整装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の微粉炭濃度調整装置を具備してなることを特徴とする微粉炭燃焼ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微粉炭燃焼ボイラの火炉壁に取り付けられた複数の微粉炭バーナに供給される微粉炭の濃度を調整する微粉炭濃度調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石炭ミル（ミル装置）で粉砕された微粉炭を、火炉壁に取り付けられた複数の微粉炭バーナに供給して、これら微粉炭バーナで燃焼させる微粉炭燃焼ボイラとしては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
【特許文献１】特開２００６−１０２６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、このような微粉炭燃焼ボイラにおいて、石炭ミルで粉砕されて、微粉炭管内を空気輸送される微粉炭は、空気と比べて質量が大きく、重力沈降する傾向にあるので、微粉炭管の下部を流れる微粉炭の濃度が高く、微粉炭分配器の入口において上下方向の濃度分布が不均一となり、同微粉炭分配器の各流路から左右の分岐管を経て各微粉炭バーナへ供給される微粉炭の配分に差異が生じ、燃焼性能の悪化（ＮＯｘ・未燃分の増加）、ボイラ水管温度不均一を招く恐れがある。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、微粉炭分配器の入口における上下方向の濃度分布を改善し、各微粉炭バーナへの微粉炭配分の均一化を図ることができる微粉炭濃度調整装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
本発明に係る微粉炭濃度調整装置は、上流側の端部が、微粉炭が気送されて流れる微粉炭管に接続されるとともに、下流側の端部が、複数の分岐管に接続され、複数段の流路により前記微粉炭を各分岐管に分配して気送する微粉炭分配器と、前記微粉炭分配器の上流側で、かつ、前記微粉炭管内の底部に、前記分岐管への微粉炭濃度を調整する固気二相流調整手段とを備え、前記固気二相流調整手段が、前記微粉炭管の略全巾に沿って設けられた平面視略長方形状を有する板状の部材とされ、その前縁端が、前記微粉炭管の底面に対して回動自在に取り付けられているとともに、その上面と前記微粉炭管の底面とのなす角度が、前記分岐管のそれぞれに取り付けられた流量センサからの信号に基づいて、自動的に調整され得るように構成されている。
【０００６】
本発明に係る微粉炭濃度調整装置によれば、各分岐管に取り付けられた流量センサからの信号に基づいて、板状部材の上面の角度が自動的に調整されることとなるので、例えば、各分岐管の内部を通過する微粉炭の濃度を略同じに（略均一に）することができ、微粉炭分配器の下流側に位置する各分岐管および各微粉炭バーナに供給される微粉炭の配分の均一化を図ることができて、燃焼性を改善（ＮＯｘ・未燃分を低減）、ボイラ水管温度を均一化させることができる。
【０００７】
本発明に係る微粉炭濃度調整装置は、微粉炭が気送されて流れる微粉炭管と、上流側の端部が、前記微粉炭管に接続されるとともに、下流側の端部が、複数の分岐管に接続され、複数段の流路により前記微粉炭を各分岐管に分配して気送する微粉炭分配器とを備え、前記微粉炭管の下流側の端部が、前記微粉炭分配器を、前記微粉炭管のエルボ部から前記微粉炭管の内径の１０倍以下となる場所、より好ましくは、前記微粉炭管のエルボ部から前記微粉炭管の内径の３倍〜５倍の範囲内に配置させるように構成されている。
【０００８】
本発明に係る微粉炭濃度調整装置によれば、エルボ部の上流側において微粉炭管の下部を流れてきた微粉炭は、エルボ部のところで遠心力の作用を受けながら、当該エルボ部の半径方向外側に位置する内壁面に沿って微粉炭管の下部から上部に向かって流れることとなり、その結果、エルボ部の出口近傍（すなわち、微粉炭分配器の入口近傍で）のところで上方へ巻き上げられて、上方に分散されながら微粉炭分配器の入口に流れ込むこととなる。
これにより、微粉炭分配器の下流側に位置する各分岐管および各微粉炭バーナに供給される微粉炭の配分の均一化を図ることができ、燃焼性を改善（ＮＯｘ・未燃分を低減）、ボイラ水管温度を均一化させることができる。
【０００９】
本発明に係る微粉炭濃度調整装置は、上流側の端部が、微粉炭が気送されて流れる微粉炭管に接続されるとともに、下流側の端部が、複数の分岐管に接続され、複数段の流路により前記微粉炭を各分岐管に分配して気送する微粉炭分配器と、前記微粉炭管内で、かつ、前記微粉炭管のエルボ部よりも下流側に配置されて、前記微粉炭に旋回流を付与するリボンスクリュウとを備えている。
【００１０】
本発明に係る微粉炭濃度調整装置によれば、エルボ部の上流側において微粉炭管の下部を流れてきた微粉炭は、エルボ部のところで遠心力の作用を受けながら、当該エルボ部の半径方向外側に位置する内壁面に沿って流れた後、リボンスクリュウの表面と、エルボ部の下流側に位置する微粉炭管の内壁面との間を通過する際に旋回力（回転力）が付与されて、半径方向外側に分散されながら微粉炭分配器の入口に流れ込むこととなる。
これにより、微粉炭分配器の下流側に位置する各分岐管および各微粉炭バーナに供給される微粉炭の配分の均一化を図ることができ、燃焼性を改善（ＮＯｘ・未燃分を低減）、ボイラ水管温度を均一化させることができる。
【００１１】
本発明に係る微粉炭燃焼ボイラによれば、微粉炭分配器の下流側に位置する各分岐管および各微粉炭バーナに供給される微粉炭の配分の均一化を図ることができる微粉炭濃度調整装置を具備しているので、燃焼性を改善（ＮＯｘ・未燃分を低減）、ボイラ水管温度を均一化させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、微粉炭分配器の入口における上下方向の濃度分布を改善し、各微粉炭バーナへの微粉炭配分の均一化を図ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る微粉炭濃度調整装置の第１実施形態について、図１〜図４を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る微粉炭濃度調整装置を具備した微粉炭燃焼ボイラの全体概略構成を示すブロック図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３は本実施形態に係る微粉炭濃度調整装置を微粉炭管側から見た斜視図、図４は図３に示す微粉炭分配器を火炉側から見た斜視図である。
【００１４】
図１に示すように、ボイラ１は、鉛直方向に設置された火炉２と、火炉２の火炉壁３の下部に設置された燃焼装置４と、火炉２の出口に連結された煙道５と、火炉２の上部から煙道５にかけて設けられた過熱器６、再熱器７および節炭器８と、火炉２の上部に設けられた蒸気ドラム９とを備えている。
【００１５】
火炉壁３の内側には、多数の水管（図示せず）がそれぞれ上下方向に延設されており、各水管は、上下各端部が蒸気ドラム９に接続されている。
燃焼装置４は、火炉壁３に取り付けられた複数の微粉炭バーナ（図示せず）と、微粉炭バーナに微粉炭を供給する微粉炭供給手段１０と、微粉炭バーナに燃焼用空気として二次空気を供給する空気供給手段１１とを備えている。
【００１６】
微粉炭供給手段１０は、図示しない給炭機および計量器を経て供給された石炭を燃焼に適した大きさ（例えば、数μｍ〜数百μｍ）まで粉砕する石炭ミル（微粉炭機）１２と、石炭ミル１２で生成された微粉炭を図示しない空気源から供給される加圧された搬送空気によって微粉炭混合気として微粉炭バーナへ気流搬送する微粉炭管（給炭管）１３とを備えている。
また、搬送空気は、石炭ミル１２の安全面から石炭ミル１２の出口温度が約８０℃になるように設定されている。
【００１７】
空気供給手段１１は、空気を加圧して供給する図示しない押込通風機と、火炉２の外壁に設けられた風箱１４と、押込通風機と風箱１４とを接続する空気管１５とを備えている。
空気管１５を通過する二次空気は、回転再生式熱交換器１６により煙道５を通過する、例えば、約３６０℃の燃焼排ガスと熱交換され、３００〜３５０℃まで加温されて風箱１４に供給される。
【００１８】
図２に示すように、微粉炭燃焼ボイラ１の火炉壁３には、＃１〜＃８までの微粉炭バーナが取り付けられている。そして、２本の微粉炭バーナに対してそれぞれ１基の微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄが設けられており、石炭ミル１２から４本の微粉炭管１３ａ〜１３ｄを通って空気輸送されてきて微粉炭は、微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄの各々から２本の分岐管１８ａ，１８ｂを介して各微粉炭バーナへ供給される。また、分岐管１８ａ，１８ｂにはそれぞれ、その内部を通過する微粉炭の流量を計測する図示しない流量センサ（例えば、独国プロメコン（promecon）社の粉体流量計）が取り付けられている。
【００１９】
さて、本実施形態に係る微粉炭濃度調整装置１９は、微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄと、キッカブロック２０とを備えている。
図３および図４に示すように、微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄはそれぞれ、微粉炭が空気により送られて矢印Ａ方向へ流れる微粉炭管１３ａ〜１３ｄと、下流側の位置で左右両側に分岐する分岐管１８ａ，１８ｂとにそれぞれ接続されており、その内部には、複数枚の仕切板２１で仕切られた複数段の流路２２が上下左右にわたって形成されている。
また、図４に示すように、流路２２の下流端側には、盲板２３が上下方向で左右交互に配設されている。そして、この盲板２３によって分岐管１８ａ，１８ｂの一方との連通が遮断され、これら分岐管１８ａ，１８ｂ内には、矢印Ｂ方向と矢印Ｃ方向へ左右に分割された流れで微粉炭が気送されるようになっている。
【００２０】
図３に示すように、キッカブロック（固気二相流調整手段）２０は、下流側に位置する左右両側の分岐管１８ａ，１８ｂへの微粉炭濃度を調整するものであり、微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄの入口の上流側であって、微粉炭管１３ａ〜１３ｄ内の下部に設けられている。
キッカブロック２０は、微粉炭管１３ａ〜１３ｄの略全巾に沿って配置された平面視略長方形状を有する板状の部材であり、その前縁（上流）端は、微粉炭管１３ａ〜１３ｄの底面（下面）に対して回動自在に取り付けられているとともに、その上面と微粉炭管１３ａ〜１３ｄの底面（下面）とのなす角度（傾斜角）θが、例えば、０度〜６０度の範囲で調整できるように構成されている。そして、この角度θは、各分岐管１８ａ，１８ｂに取り付けられた流量センサからの信号に基づいて、分岐管１８ａの内部を通過する微粉炭の濃度（流量）と、分岐管１８ｂの内部を通過する微粉炭の濃度（流量）とが、略同じに（略均一に）なるように、図示しない制御器により自動的に調整されるようになっている。
また、キッカブロック２０の上面には、通過していく微粉炭による摩耗を防ぐため、セラミックス等の耐摩耗材２４が設けられている。この耐摩耗材２４は、例えば、正方形状に形成された多数のタイル片をキッカブロック２０の上面に接着材等で貼り付けることにより固定（固着）されている。
【００２１】
つぎに、本実施形態に係る微粉炭濃度調整装置１９の作用について説明する。
まず、石炭ミル１２から微粉炭が空気輸送により各微粉炭管１３ａ〜１３ｄ内に送られると、微粉炭は、図中の矢印Ａ方向で示すように、微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄへ向かって微粉炭管１３ａ〜１３ｄ内を流れる。そしてこのとき、微粉炭は、重力沈降によって微粉炭管１３ａ〜１３ｄの下方を流れることとなるが、微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄの入口近傍でキッカブロック２０の上面に当たって上方へ巻き上げられて、上方に分散されながら微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄの入口に流れ込むこととなる。そして、上方に分散された微粉炭は、微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄで矢印Ｂ方向または矢印Ｃ方向に分割された（振り分けられた）後、下流側の分岐管１８ａ，１８ｂ内を流れて、火炉壁３に取り付けられた微粉炭バーナへ供給され、これら微粉炭バーナで燃焼されることとなる。
【００２２】
本実施形態に係る微粉炭濃度調整装置１９によれば、各分岐管１８ａ，１８ｂに取り付けられた流量センサからの信号に基づいて、その上面の角度θが自動的に調整されることとなるので、分岐管１８ａの内部を通過する微粉炭の濃度と、分岐管１８ｂの内部を通過する微粉炭の濃度とが、略同じに（略均一に）なるように、すなわち、微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄの下流側に位置する左右の分岐管１８ａ，１８ｂおよび各微粉炭バーナに供給される微粉炭の配分の均一化を図ることができ、ＮＯｘ・未燃分を低減させることができる。
また、微粉炭濃度調整装置１９の上面には、耐摩耗材２４が設けられているので、当該微粉炭濃度調整装置１９の耐久性を向上させることができる。
【００２３】
本発明に係る微粉炭濃度調整装置の第２実施形態を図５に基づいて説明する。図５は本実施形態に係る微粉炭濃度調整装置の平面配置図である。
本実施形態に係る微粉炭濃度調整装置３１は、キッカブロック２０の代わりに、各微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄを、微粉炭管のエルボ部（屈曲部）３２から１０Ｄ（Ｄは微粉炭管の内径）以下となる場所、より好ましくは、微粉炭管のエルボ部３２から３Ｄ〜５Ｄの範囲内に配置させる微粉炭管３３ａ〜３３ｄを備えているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００２４】
図５に示すように、本実施形態において、微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄはそれぞれ、その後端部（すなわち、分岐管３４ａ，３４ｂとの接合部）３５と、エルボ部３２の上流側近傍に位置する微粉炭管３３ａ〜３３ｄの中心軸線ＣＬとの間の水平距離（最短距離）Ｌが、１０Ｄ（Ｄは微粉炭管３３ａ〜３３ｄの内径）以下となる場所、より好ましくは、３Ｄ〜５Ｄとなる場所に設置されている。
【００２５】
本実施形態に係る微粉炭濃度調整装置３１によれば、エルボ部３２の上流側において微粉炭管３３ａ〜３３ｄの下部を流れてきた微粉炭は、エルボ部３２のところで遠心力の作用を受けながら、当該エルボ部３２の半径方向外側に位置する内壁面に沿って微粉炭管３３ａ〜３３ｄの下部から上部に向かって流れることとなり、その結果、エルボ部３２の出口近傍（すなわち、微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄの入口近傍で）のところで上方へ巻き上げられて、上方に分散されながら微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄの入口に流れ込むこととなる。
これにより、微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄの下流側に位置する左右の分岐管３４ａ，３４ｂおよび各微粉炭バーナに供給される微粉炭の配分の均一化を図ることができ、燃焼性を改善（ＮＯｘ・未燃分を低減）、ボイラ水管温度を均一化させることができる。  なお、本実施形態においては、微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄを微粉炭管３３ａ〜３３ｄのエルボ部３２側に近づけて設置した分、管路長が長くなるような分岐管３４ａ，３４ｂを採用している。しかし、このような分岐管３４ａ，３４ｂを採用したとしても、分岐管３４ａ，３４ｂ内には配分の均一化を終えた微粉炭が通過することとなるため、このような分岐管３４ａ，３４ｂを採用したことは、微粉炭の配分の均一化に影響を与えるものではない。
【００２６】
本発明に係る微粉炭濃度調整装置の第３実施形態を図６に基づいて説明する。図６は本実施形態に係る微粉炭濃度調整装置を微粉炭管側から見た斜視図である。
本実施形態に係る微粉炭濃度調整装置４１は、キッカブロック２０の代わりに、リボンスクリュウ４２を備えているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第１実施形態および第２実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００２７】
図６に示すように、リボンスクリュウ４２は、微粉炭管３３ａ〜３３ｄ内の流路を、その流路面積が略等しくなるように二分する薄板状の部材であり、その一端（上流端）がエルボ部３２の出口近傍に位置するとともに、その他端（下流端）が微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄの入口近傍に位置するように配置されている。また、リボンスクリュウ４２の一端および他端はそれぞれ、微粉炭管３３ａ〜３３ｄの中心軸線を通る垂直（鉛直）軸線と略一致するように配置されている。そして、このリボンスクリュウ４２には、その長さ方向にわたって、エルボ部３２において当該エルボ部３２の半径方向外側に位置する内壁面に沿って流れる微粉炭を、微粉炭管３３ａ〜３３ｄの上方に導いた後、微粉炭管３３ａ〜３３ｄの一側方（上流側から見て左方）に導くひねりが加えられている。
【００２８】
本実施形態に係る微粉炭濃度調整装置４１によれば、エルボ部３２の上流側において微粉炭管１３ａ〜１３ｄの下部を流れてきた微粉炭は、エルボ部３２のところで遠心力の作用を受けながら、当該エルボ部３２の半径方向外側に位置する内壁面に沿って流れた後、リボンスクリュウ４２の表面４２ａと、エルボ部３２の下流側に位置する微粉炭管１３ａ〜１３ｄの内壁面との間を通過する際に旋回力（上流側から見て反時計方向への回転力）が付与されて、半径方向外側に分散されながら微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄの入口に流れ込むこととなる。
これにより、微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄの下流側に位置する左右の分岐管１８ａ，１８ｂおよび各微粉炭バーナに供給される微粉炭の配分の均一化を図ることができ、燃焼性を改善（ＮＯｘ・未燃分を低減）、ボイラ水管温度を均一化させることができる。
【００２９】
なお、本発明は上述した実施形態のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において変形実施および変更実施することができる。例えば、第１実施形態のところで説明したキッカブロック２０を、第２実施形態または第３実施形態のものに適用することもできる。
また、上述した実施形態では、微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄの下流側に２本の分岐管１８ａ，１８ｂ、３４ａ，３４ｂが接続されたものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、微粉炭分配器１７ａ〜１７ｄの下流側に３本以上の分岐管が接続されたものにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る微粉炭濃度調整装置を具備した微粉炭燃焼ボイラの全体概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る微粉炭濃度調整装置を微粉炭管側から見た斜視図である。
【図４】図３に示す微粉炭分配器を火炉側から見た斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る微粉炭濃度調整装置の平面配置図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る微粉炭濃度調整装置を微粉炭管側から見た斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    微粉炭燃焼ボイラ
１３    微粉炭管
１３ａ  微粉炭管
１３ｂ  微粉炭管
１３ｃ  微粉炭管
１３ｄ  微粉炭管
１７ａ  微粉炭分配器
１７ｂ  微粉炭分配器
１７ｃ  微粉炭分配器
１７ｄ  微粉炭分配器
１８ａ  分岐管
１８ｂ  分岐管
１９    微粉炭濃度調整装置
２０    キッカブロック（固気二相流調整手段）
２２    流路
３１    微粉炭濃度調整装置
３２    エルボ部
３３ａ  微粉炭管
３３ｂ  微粉炭管
３３ｃ  微粉炭管
３３ｄ  微粉炭管
３４ａ  分岐管
３４ｂ  分岐管
４１    微粉炭濃度調整装置
４２    リボンスクリュウ
【図１】
2008241081.tif 000003
【図２】
2008241081.tif 000004
【図３】
2008241081.tif 000005
【図４】
2008241081.tif 000006
【図５】
2008241081.tif 000007
【図６】
2008241081.tif 000008