(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炉と、
火炉の壁面に設置され、一方の先端部側が前記火炉内を向き、他方の基部側が前記火炉の外側へと延在し、前記火炉に石油コークスを噴射する石油コークスバーナと、前記石油コークスバーナの前記基部側の端部に接続し、前記石油コークスバーナに空気を供給する風箱と、を有するバーナユニットと、
前記バーナユニットから火炉内に噴射された燃料と空気が燃焼されることで生成される燃焼ガスと熱交換を行って熱を回収する熱交換器と、
前記石油コークスバーナの側面から、前記石油コークスバーナに向けて、前記熱交換器の下流側を流れる排ガスを供給するバーナ保護空気供給部を備える排ガス供給装置と、
前記火炉の壁面の前記バーナユニットよりも燃焼ガスの流れ方向下流側に配置され、前記火炉内に追加空気を供給する追加空気ノズルと、を有し、
前記排ガス供給装置は、前記追加空気ノズルの、前記追加空気ノズルが設置されている壁面と角を形成する隣接壁面のうち最も近い隣接壁面側に配置され、前記隣接壁面に向けて排ガスを供給する追加空気ノズル保護空気供給部を有することを特徴とするボイラ。
【請求項２】
前記バーナ保護空気供給部は、前記石油コークスバーナに向けて排ガスを供給する供給口を有し、
前記供給口は、前記石油コークスバーナの先端の外周面が鉛直方向上側を向いている部分と重なる位置または重なる位置よりも鉛直方向上側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のボイラ。
【請求項３】
前記バーナユニットは、前記火炉内に旋回する火炎を形成し、
前記バーナ保護空気供給部は、前記石油コークスバーナの前記火炎の旋回方向上流側の側面から前記排ガスを供給することを特徴とする請求項１または２に記載のボイラ。
【請求項４】
前記排ガス供給装置が供給する排ガスは、酸素濃度が０％以上４％以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石油コークスバーナを有するボイラに関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭焚きボイラ等、微粉炭等の固形燃料を燃焼させるボイラは、固体燃料バーナ（固形燃料を噴射するバーナ）から火炉内に固形燃料を噴射し、火炉内で固形燃料を燃焼させる。燃料を燃焼させるボイラ、特に固形燃料を燃焼させるボイラでは、燃焼の未燃分または燃焼した灰等がクリンカ（スラグ）として火炉の壁面に付着する。
【０００３】
ここで、燃料として石油コークス（ＰＣ：Petroleum  Coke）を燃焼させる石油コークスバーナを有するボイラがある。石油コークスバーナは、運転時にスラグが火炉の壁面やバーナに付着しやすい。石油コークスバーナを有するボイラは、バーナ及びバーナの周辺部に付着するスラグが多くなると、運転効率が下がった状態で運転することになる。また、バーナ及びバーナの周辺部に付着したスラグが燃料の供給や、空気の供給、点火の制御に障害となる恐れもある。または、メンテナンスのために運転を停止すると、運転できる期間が短くなり運転効率も低下する。さらには、バーナ及びバーナの周辺部に付着したスラグは、冷却されると硬化して凝固するので、メンテナンス時でのスラグ除去は容易ではなくなる。特許文献１には、スラッギング抑制剤と冷媒を注入する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−７７５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の装置のように、スラッギング抑制剤を供給する構造では、投入するスラッギング抑制剤が必要となる。また、燃焼領域の酸素濃度を低下させることで、スラグの付着を抑制することができるが、酸素濃度が低下すると石油コークスバーナでの石油コークスの燃焼条件が悪化し、火炉内での燃焼状態が悪化してしまう。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、火炉内の燃焼状態の悪化を抑制しつつ、スラグの付着を抑制することができるボイラ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】
【０００７】
上記の目的を達成するためにボイラは、火炉と、火炉の壁面に設置され、一方の先端部側が前記火炉内を向き、他方の基部側が前記火炉の外側へと延在し、前記火炉に石油コークスを噴射する石油コークスバーナと、前記石油コークスバーナの前記基部側の端部に接続し、前記石油コークスバーナに空気を供給する風箱と、を有するバーナユニットと、前記バーナユニットから火炉内に噴射された燃料と空気が燃焼されることで生成される燃焼ガスと熱交換を行って熱を回収する熱交換器と、前記石油コークスバーナの側面から、前記石油コークスバーナに向けて、前記熱交換器の下流側を流れる排ガスを供給するバーナ保護空気供給部を備える排ガス供給装置と、を有することを特徴とする。
【０００８】
ボイラは、排ガス供給装置で石油コークスバーナの側面から排ガスを供給することで、石油コークスバーナの近傍に酸素濃度が低い排ガスを供給することができる。これにより、石油コークスバーナにスラグが付着することを抑制できる。また、石油コークスバーナにスラグが付着しても排ガスで吹き飛ばすことができる。さらに、排ガスを石油コークスバーナの側面から石油コークスバーナに向けて供給することで、石油コークスバーナが石油コークスを噴射する向きとは異なる向きで排ガスを吹き付けることができ、石油コークスを燃焼する領域の酸素濃度の低下を抑制することができる。これにより、火炉内の燃焼状態の悪化を抑制しつつ、スラグの付着を抑制することができる。
【０００９】
前記バーナ保護空気供給部は、前記石油コークスバーナに向けて排ガスを供給する供給口を有し、前記供給口は、前記石油コークスバーナの先端の外周面が鉛直方向上側を向いている部分と重なる位置または重なる位置よりも鉛直方向上側に配置されていることが好ましい。これにより、石油コークスバーナの上面にスラグが堆積することを抑制することができる。また、石油コークスバーナの中心からずれた位置に供給口を設けることで、石油コークスを燃焼する領域の酸素濃度の低下をより確実に抑制することができる。これにより、火炉内の燃焼状態の悪化を抑制しつつ、スラグの付着を抑制することができる。
【００１０】
また、前記バーナユニットは、前記火炉内に旋回する火炎を形成し、前記バーナ保護空気供給部は、前記石油コークスバーナの前記火炎の旋回方向上流側の側面から前記排ガスを供給することが好ましい。これにより、火炉内の空気の流れに沿って排ガスを供給することができる。
【００１１】
また、前記排ガス供給装置が供給する排ガスは、酸素濃度が０％以上４％以下であることが好ましい。これにより、スラグの付着をより確実に抑制することができる。
【００１２】
また、前記火炉の壁面の前記バーナユニットよりも燃焼ガスの流れ方向下流側に配置され、前記火炉内に追加空気を供給する追加空気ノズルを有し、前記排ガス供給装置は、前記追加空気ノズルの、前記追加空気ノズルが設置されている壁面と角を形成する隣接壁面のうち最も近い隣接壁面側に配置され、前記隣接壁面に向けて排ガスを供給する追加空気ノズル保護空気供給部を有することが好ましい。これにより、追加空気ノズルの周囲の壁面にスラグが付着することを抑制できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、火炉内の燃焼状態の悪化を抑制しつつ、スラグの付着を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本実施形態のボイラを示す概略構成図である。
【図２】図２は、バーナユニットを火炉側から見た概略構成図である。
【図３】図３は、バーナユニットの一部の側面図である。
【図４】図４は、火炉の断面図である。
【図５】図５は、追加空気ノズルと追加空気ノズル保護空気供給部とを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照して、好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００１６】
図１は、紙面の上下方向が鉛直方向上下方向を示している。以降の説明で、上や上方とは鉛直方向上側を示し、下や下方とは鉛直方向下側を示すものである。図１は、本実施形態のボイラを示す概略構成図である。本実施形態のボイラ１０は、油焚きボイラを石油コークス焚きが出来るボイラとしたボイラである。油焚きボイラは、流体燃料としての重油または、軽油、石炭のスラリーなどを燃料として用いる。油焚きボイラは、油バーナから液体燃料を噴霧媒体としての蒸気（または、高圧空気、高圧ガス、可燃性ガスなど）により微粒化させて噴霧し、火炉内で燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収することが可能なボイラである。また、石油コークス焚きボイラは、石油コークス（PC：Petroleum  Coke）を燃料として用いる。石油コークス焚きボイラは、石油コークスを粉砕して微粒化し、微粒化した石油コークスを搬送空気（一次空気）で石油コークスバーナから火炉内に噴霧し、火炉内で燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収することが可能なボイラである。
【００１７】
本実施形態において、図１に示すように、ボイラ１０は、コンベンショナルボイラであって、火炉１１と燃焼装置１２とを有する。火炉１１は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置され、この火炉１１を構成する火炉壁の下部に燃焼装置１２が設けられている。
【００１８】
燃焼装置１２は、複数のバーナユニット２０を有する。バーナユニット２０は、火炉１１の壁面に装着されている。バーナユニット２０は、例えば、火炉１１の四角筒の４隅に配置されている。また、バーナユニット２０は、火炉１１の四角筒の４つの面のそれぞれに配置してもよいし、対向する２面に配置してもよい。
【００１９】
以下、図１から図４を用いてバーナユニット２０について説明する。図２は、バーナユニットを火炉側から見た概略構成図である。図３は、バーナユニットの一部の側面図である。図４は、火炉の断面図である。バーナユニット２０は、複数の油バーナ２１と、複数の石油コークスバーナ（ＰＣバーナ）３１と、風箱４４と、上部空気ノズル４６と、下部空気ノズル４８と、を有する。本実施形態のバーナユニット２０は、図４に示すように、火炉１１の四角筒の４つの面のそれぞれに配置されている。
【００２０】
複数の油バーナ２１は、図１及び図２に示すように、バーナユニット２０の延在方向と、火炉１１の壁面の延在方向が直交するよう鉛直方向に並んでいる。油バーナ２１は、一列で配置されている。油バーナ２１は、隣接する油バーナ２１と隙間を空けて配置されている。本実施形態のバーナユニット２０は、４つの油バーナ２１を配置した例としたが、その数は限定されない。
【００２１】
油バーナ２１は、油バーナガン５４が燃料油供給配管２２を介して燃料油供給源２３に連結されており、燃料油供給配管２２に燃料供給量を調整可能な流量調整弁２４が設けられている。また、各油バーナ２１の油バーナガン５４は、蒸気供給配管２５を介して蒸気供給源２６に連結されており、蒸気供給配管２５に蒸気供給量を調整可能な流量調整弁２７が設けられている。
【００２２】
油バーナ２１は、図３に示すように、先端部５１と基部５２とを有する。先端部５１は、基部５２の火炉１１側の端部に配置されている。先端部５１は、基部５２の軸線方向に対して鉛直上下方向に噴出し方向が変わるよう、つまり、水平方向に軸線に直交するよう設けた図示しない軸を支点として先端部５１からの噴出しの向きを回転可能な状態で基部５２に支持されている。先端部５１は、先端に向かうほどつまり基部５２から離れるほど上部補助空気コンパートメント（空気通路）５７と下部補助空気コンパートメント（空気通路）５８の開口径が小さくなる。つまり先端部５１は、絞りが設けられている。油バーナ２１は、先端部５１と基部５２に延在して設けられた、油バーナガン５４と燃焼用二次空気ノズル５６と、上部補助空気コンパートメント５７と、下部補助空気コンパートメント５８と、を有し、さらにダンパーと、点火トーチ６０（図２参照）と、を有する。油バーナガン５４は、燃料である液体燃料を火炉１１の内部に噴霧する。燃焼用二次空気ノズル５６は、油バーナガン５４の周囲に設けられた流路であり、火炉１１の外側の端部が風箱４４と接続している。燃焼用二次空気ノズル５６は、風箱４４から供給された燃焼用の空気を火炉１１の内部に供給する。上部補助空気コンパートメント５７は、燃焼用二次空気ノズル５６の鉛直方向上側に配置されている。上部補助空気コンパートメント５７は、火炉１１の外側の端部が風箱４４と接続されている。上部補助空気コンパートメント５７は、風箱４４から供給された空気を火炉１１の内部に供給する。下部補助空気コンパートメント５８は、燃焼用二次空気ノズル５６の鉛直方向下側に配置されている。下部補助空気コンパートメント５８は、火炉１１の外側の端部が風箱４４と接続されている。下部補助空気コンパートメント５８は、風箱４４から供給された空気を火炉１１の内部に供給する。
【００２３】
ダンパー５９は、燃焼用二次空気ノズル５６内に設けられている。ダンパー５９は、流路抵抗を変化できる機構つまり、可変抵抗であり、例えば、回転することで流路を塞ぐ面積を変化させることができる板部材である。ダンパー５９は、設置されている燃焼用二次空気ノズル５６の流路抵抗を調整することで、燃焼用二次空気ノズル５６から排出される燃焼用二次空気の量を調整する。なお、ダンパー５９は、上部補助空気コンパートメント５７と、下部補助空気コンパートメント５８とにも設けてもよい。ダンパー５９は、燃焼用二次空気ノズル５６と、上部補助空気コンパートメント５７と、下部補助空気コンパートメント５８とに分離する前の部分の油バーナ２１と風箱４４との接続部に設けてもよい。
【００２４】
点火トーチ６０は、燃焼用二次空気ノズル５６に配置されている。点火トーチ６０は、油バーナガン５４から噴射させる燃料を着火する。
【００２５】
本実施形態では、複数のＰＣバーナ３１は、図２に示すように、油バーナ２１の鉛直方向下側に隣接して配置されている。３つのＰＣバーナ３１は、油バーナ２１の間に配置され、１つのＰＣバーナ３１は、鉛直方向最も下側の油バーナ２１の下に配置されている。ＰＣバーナ３１の数量と、油バーナ２１の数量と鉛直方向の最上側と最下側に設置されるバーナの種類を特定するものではなく、適宜選択されるものである。
【００２６】
ＰＣバーナ３１は、図３に示すように、先端部６１と基部６２とを有する。先端部６１は、基部６２の火炉１１側の端部に配置されている。先端部６１は、基部６２の軸線方向に対して鉛直上下方向に噴出し方向が変わるよう、つまり、水平方向に軸線が直交するよう設けた図示しない軸を支点として回転可能な状態で基部６２に支持されている。先端部６１は、先端に向かうほど、つまり基部６２から離れるほど開口径が小さくなる。つまり先端部６１は、上部補助空気コンパートメント５７と下部補助空気コンパートメント５８に絞りが設けられている。ＰＣバーナ３１は、先端部６１と基部６２に延在して設けられた、ＰＣ燃料ノズル６４と燃焼用二次空気ノズル６６とを有する。ＰＣ燃料ノズル６４は、燃料である石油コークスと石油コークスを搬送する搬送空気である一次空気とを火炉１１の内部に噴霧する。燃焼用二次空気ノズル６６は、ＰＣ燃料ノズル６４の周囲に設けられた流路であり、火炉１１の外側の端部が風箱４４と接続している。燃焼用二次空気ノズル６６は、風箱４４から供給された空気を火炉１１の内部に供給する。
【００２７】
ＰＣバーナ３１は、図１に示すように、石油コークス供給配管（ＰＣ供給配管）３２を介して石油コークス供給源（ＰＣ供給源）３３に連結されている。ＰＣ供給源３３は、ＰＣ供給配管３２を介してＰＣバーナ３１に石油コークスを供給する。ＰＣ供給源３３は、微粒化した石油コークスを空気搬送でＰＣ供給配管３２に供給する。例えば、石油コークスを貯留するバンクと、石油コークスを粉砕する粉砕機（ミル）と、を有し、バンクに貯留された石油コークスを粉砕機で粉砕して、微粒化した石油コークスを空気搬送でＰＣ供給配管３２に供給する。複数のＰＣバーナ３１に石油コークスを供給してもよいし、ＰＣバーナ３１毎に別々に設けてもよい。
【００２８】
風箱４４は、油バーナ２１及びＰＣバーナ３１の装着位置に設けられている。風箱４４は、燃焼用二次空気ノズル５６、６６、上部補助空気コンパートメント５７及び下部補助空気コンパートメント５８の火炉１１の外側の端部と接続されている。風箱４４は、空気ダクト２９の一端部が連結されており、この空気ダクト２９は、他端部に送風機３０が装着されている。風箱４４は、空気ダクト２９から供給された空気が、燃焼用二次空気ノズル５６、６６、上部補助空気コンパートメント５７及び下部補助空気コンパートメント５８に流入する。
【００２９】
上部空気ノズル４６は、バーナユニット２０の鉛直方向上側の端部に設けられている。本実施形態では、鉛直方向において一番上側に配置された油バーナ２１の鉛直方向上側の位置に配置されている。下部空気ノズル４８は、バーナユニット２０の鉛直方向下側の端部に設けられている。本実施形態では、鉛直方向において一番下側に配置されたＰＣバーナ３１の鉛直方向下側の位置に配置されている。上部空気ノズル４６と下部空気ノズル４８は、火炉１１側の端部が、火炉１１に露出し、火炉１１の外側の端部が風箱４４と接続されている。上部空気ノズル４６と下部空気ノズル４８は、風箱４４から供給される空気を火炉１１内に噴射する。
【００３０】
さらに、火炉１１は、バーナユニット２０の装着位置より上方にアディショナル空気ノズル（追加空気ノズル）３９が設けられており、このアディショナル空気ノズル３９に空気ダクト３７から分岐した分岐空気ダクト４０の端部が連結されている。従って、送風機３０により送られた燃焼用空気（２次空気）を空気ダクト２９から風箱４４に供給し、この風箱４４から、燃焼用二次空気ノズル５６、６６、上部補助空気コンパートメント５７及び下部補助空気コンパートメント５８に供給することができると共に、送風機３０により送られた燃焼用空気（追加空気）を分岐空気ダクト４０からアディショナル空気ノズル３９に供給することができる。
【００３１】
バーナユニット２０は、ＰＣ供給源３３からＰＣ供給配管３２を通して、各ＰＣバーナ３１のＰＣ燃料ノズル６４に石油コークス及び一次空気が供給される。また、バーナユニット２０は、空気ダクト２９から排ガスと熱交換して加熱された燃焼用空気が風箱４４を介して燃焼用二次空気ノズル６６に燃焼用二次空気として供給され、かつ、上部補助空気コンパートメント５７及び下部補助空気コンパートメント５８に二次空気として供給される。ＰＣバーナ３１は、微粒化された石油コークスが一次空気とともに火炉１１に噴射され、石油コークスと一次空気が噴射された空間の周囲に燃焼用二次空気を噴射することで、火炉１１内で火炎を形成することができる。この火炎は、火炉１１の上方から見て（図４にて）反時計周り方向に旋回する火炎旋回流Ｃ１となる。また、バーナユニット２０は、風箱４４を介して上部補助空気コンパートメント５７及び下部補助空気コンパートメント５８に追加空気を供給する。上部補助空気コンパートメント５７及び下部補助空気コンパートメント５８は、火炉１１内に追加空気を噴射する。
【００３２】
また、バーナユニット２０は、各油バーナ２１に、燃料油供給源２３から燃料油供給配管２２を通して燃料が供給されると共に、蒸気供給源２６から蒸気供給配管２５を通して蒸気が供給される。バーナユニット２０は、空気ダクト２９から排ガスと熱交換して加熱された燃焼用空気が風箱４４に供給され、供給された燃焼用空気が燃焼用二次空気ノズル５６に供給される。そのため、油バーナ２１は燃料と蒸気を混合して微粒化した後、混合流体として火炉１１内に噴射すると共に、燃焼用空気を火炉１１内に噴射し、火炉１１内で火炎を形成することができる。また、バーナユニット２０は、上部空気ノズル４６及び下部空気ノズル４８からも風箱４４から供給された加熱空気を火炉１１内に追加空気として供給し、火炎を形成する燃料の燃焼を補助する。
【００３３】
バーナユニット２０は、燃料として石油コークスと液体燃料の両方を用いず、油バーナ２１に液体燃料を供給し、ＰＣバーナ３１に石油コークスを供給せずに、油バーナ２１から噴射する液体燃料のみで火炎を形成してもよい。また、バーナユニット２０は、油バーナ２１に液体燃料を供給せず、ＰＣバーナ３１に石油コークスを供給し、ＰＣバーナ３１から噴射する石油コークスのみで、火炎を形成してもよい。
【００３４】
また、加熱された燃焼用空気が空気ダクト２９から風箱４４を介して油バーナ２１、ＰＣバーナ３１に供給されると共に、分岐空気ダクト４０からアディショナル空気ノズル３９に供給される。アディショナル空気ノズル３９は、追加空気を火炉１１に吹き込み、燃焼制御を行うことができる。この火炉１１では、微粉炭混合気と燃焼用空気とが燃焼して火炎が生じ、この火炉１１内の下部で火炎が生じると、燃焼ガス（排ガス）がこの火炉１１内を上昇し、煙道１３１に排出される。
【００３５】
火炉１１は、上部に煙道１３１が連結されており、この煙道１３１に、対流伝熱部（熱回収部）として排ガスの熱を回収するための過熱器（スーパーヒータ）１３２，１３３、再熱器１３４，１３５、節炭器（エコノマイザ）１３６，１３７，１３８が設けられており、火炉１１での燃焼で発生した排ガスと水との間で熱交換が行われる。
【００３６】
従って、燃焼装置１２から燃料と空気が火炉１１内に供給され、火炉１１内で燃料と空気とが燃焼して火炎が生じ、この火炉１１内の下部で火炎が生じると、燃焼ガス（排ガス）がこの火炉１１内を上昇し、煙道１３１に排出される。
【００３７】
このとき、図示しない給水ポンプから供給された水は、節炭器１３６，１３７，１３８によって予熱された後、図示しない蒸気ドラムに供給され火炉壁の各水管（図示せず）に供給される間に加熱されて飽和蒸気となり、図示しない蒸気ドラムに送り込まれる。更に、図示しない蒸気ドラムの飽和蒸気は過熱器１３２，１３３に導入され、燃焼ガスによって過熱される。過熱器１３２，１３３で生成された過熱蒸気は、図示しない発電プラント（例えば、タービン等）に供給される。また、タービンでの膨張過程の途中で取り出した蒸気は、再熱器１３４，１３５に導入され、再度過熱されてタービンに戻される。なお、火炉１１をドラム型（蒸気ドラム）として説明したが、この構造に限定されるものではない。
【００３８】
煙道１３１は、その下流側に熱交換を行った排ガスが排出されるガスダクト１３９が連結されている。このガスダクト１３９は、空気ダクト２９との間にエアヒータ１４０が設けられ、空気ダクト２９を流れる空気と、ガスダクト１３９を流れる排ガスとの間で熱交換を行い、風箱４４及び分岐空気ダクト４０に供給する燃焼用空気を昇温することができる。
【００３９】
次に、ボイラ１０は、排ガス供給装置（排ガス再循環装置）１００を有する。以下、排ガス供給装置１００について説明する。図５は、追加空気ノズルと追加空気ノズル保護空気供給部とを示す模式図である。排ガス供給装置１００は、煙道１３１を通る排ガスのうち、節炭器１３８よりも下流側の排ガス、本実施形態では、節炭器１３８とエアヒータ１４０との間を流れる排ガスを火炉１１に供給する。排ガス供給装置１００は、排ガス供給ライン１０２と、排ガス供給ファン１０４と、バーナ保護空気供給部１１０と、追加空気ノズル保護空気供給部１１２と、を有する。
【００４０】
排ガス供給ライン１０２は、一方が煙道１３１に接続され、他方がバーナ保護空気供給部１１０及び追加空気ノズル保護空気供給部１１２に接続されている。排ガス供給ライン１０２は、排ガスが流れる流路である。排ガス供給ファン１０４は、排ガス供給ライン１０２に配置されている。排ガス供給ファン１０４は、排ガス供給ライン１０２に煙道１３１を流れる排ガスの一部をバーナ保護空気供給部１１０及び追加空気ノズル保護空気供給部１１２に流す方向の流れを形成する。
【００４１】
バーナ保護空気供給部１１０は、バーナユニット２０のそれぞれに排ガスを供給する。本実施形態では、１つのバーナユニット２０に対応する部分について説明するが、他のバーナユニットに対しても同様に配置されている。バーナ保護空気供給部１１０は、排ガス供給ライン１１４と、案内管１２０と分岐管１２６、１２８とを有する。排ガス供給ライン１１４は、一方の端部が排ガス供給ライン１０２に接続され、他方の端部が、分岐管１２６、１２８に接続されている。分岐管１２６は、一方の端部が排ガス供給ライン１０２に接続され、他方の端部が案内管１２０の一方の端部に接続されている。分岐管１２８は、一方の端部が排ガス供給ライン１０２に接続され、他方の端部が案内管１２０の他方の端部に接続されている。バーナ保護空気供給部１１０は、排ガス供給ライン１０２から供給された排ガスを、排ガス供給ライン１１４及び、分岐管１２６、１２８を介して案内管１２０に供給する。なお、本実施形態のバーナ保護空気供給部１１０は、案内管１２０の両端に分岐管１２６、１２８をそれぞれ接続したが、案内管１２０の一方のみに排ガス供給ライン１１４と接続する配管を設け、案内管１２０の一方から排ガスを供給してもよい。
【００４２】
案内管１２０は、一方の端部が分岐管１２６に接続され、他方の端部が分岐管１２８に接続されている。案内管１２０は、上述したように分岐管１２６、１２８から排ガスが供給される。案内管１２０は、図１から図４に示すように、火炉１１の内部に配置され、バーナユニット２０の延在方向に沿って、具体的には鉛直方向に沿って配置されている。案内管１２０は、鉛直方向において、バーナユニット２０の上部空気ノズル４６が配置されている位置から下部空気ノズル４８が配置されている位置まで配置されている。また、案内管１２０は、バーナユニット２０の火炎旋回流Ｃ１の旋回方向上流側に配置されている。また、案内管１２０は、火炉１１の壁面から火炉１１の中心に向かう方向において、壁面よりも火炉中心側で、かつ、バーナユニット２０のノズルの先端よりも壁面側に配置されている。また、バーナユニット２０が設けられている位置の火炉１１の壁面は、バーナユニット２０が設けられていない位置の火炉１１の壁面１１ａよりも水平面の断面積が大きくなっている。案内管１２０は、水平面において、壁面１１ａとバーナユニット２０が設けられている位置の火炉１１の壁面１１ａとの間に配置されている。
【００４３】
案内管１２０は、バーナユニット２０と対面する面に供給口１２２が形成されている。供給口１２２は、バーナユニット２０の油バーナ２１、ＰＣバーナ３１、上部空気ノズル４６、下部空気ノズル４８のそれぞれに対応して配置されている。ＰＣバーナ３１に対応して形成された供給口１２２は、鉛直方向において、ＰＣバーナ３１の先端の外周面が鉛直方向上側を向いている部分と重なる位置に形成されている。なお、供給口１２２は、ＰＣバーナ３１の先端の外周面が鉛直方向上側を向いている部分と重なる位置よりも鉛直方向上側に形成してもよい。他のバーナ、ノズルに対応する供給口１２２も、同様に対応する油バーナ２１、上部空気ノズル４６または下部空気ノズル４８の先端の外周面が鉛直方向上側を向いている部分と重なる位置または重なる位置よりも鉛直方向上側に形成されている。供給口１２２は、案内管１２０を流れる排ガスＧをバーナユニット２０の対応するノズル、バーナに向けて排出する。
【００４４】
追加空気ノズル保護空気供給部１１２は、アディショナル空気ノズル３９のそれぞれに対応する領域に排ガスを供給する。本実施形態では、１つのアディショナル空気ノズル３９に対応する部分について説明するが、他のアディショナル空気ノズル３９に対しても同様に配置されている。
【００４５】
追加空気ノズル保護空気供給部１１２は、排ガス供給ライン１１６と、排ガス供給ノズル１２９と、を有する。排ガス供給ライン１１６は、一方の端部が排ガス供給ライン１０２と接続され、他方の端部が排ガス供給ノズル１２９と接続される。排ガス供給ライン１１６は、排ガス供給ライン１０２から供給された排ガスを排ガス供給ノズル１２９に供給する。排ガス供給ノズル１２９は、火炎旋回流Ｃ１の旋回方向において、アディショナル空気ノズル３９よりも下流側に配置されている。これにより、排ガス供給ノズル１２９は、アディショナル空気ノズル３９が設置されている壁面と角を形成する隣接壁面のうち最も近い隣接壁面側に配置されている。本実施形態では、火炎旋回流Ｃ１の旋回方向において下流側の壁面側に配置されている。排ガス供給ノズル１２９は、火炎旋回流Ｃ１の旋回方向において下流側の壁面に向けて排ガスを供給する。
【００４６】
排ガス供給装置１００は、バーナ保護空気供給部１１０の供給口１２２から排ガスを供給することで、つまり、バーナユニット２０のノズルとバーナの側面から排ガスを供給することで、バーナユニット２０のノズルとバーナの近傍に酸素濃度が低い排ガスを供給することができる。これにより、バーナユニット２０のノズルとバーナにスラグが付着することを抑制できる。具体的には、酸素濃度が低い排ガスをバーナユニット２０のノズルとバーナに向けて供給することで、バーナユニット２０のノズルとバーナの周囲でのバナジウムを含むスラグの溶融温度を高くすることができ、壁面に付着しやすい溶融スラグが生成されることを抑制でき、バーナユニット２０のノズルとバーナに付着しにくくすることができる。また、バーナユニット２０のノズルとバーナにスラグが付着しても排ガスで吹き飛ばすことができる。さらに、排ガスをバーナユニット２０のノズルとバーナの側面からバーナユニット２０のノズルとバーナに向けて供給することで、バーナユニット２０のノズルとバーナが燃料や空気を噴射する向きとは異なる向きで排ガスを吹き付けることができ、燃料を燃焼する領域の酸素濃度の低下を抑制することができる。これにより、火炉内の燃焼状態の悪化を抑制しつつ、スラグの付着を抑制することができる。
【００４７】
バーナ保護空気供給部１１０は、供給口１２２を、バーナユニット２０のノズルとバーナの先端の外周面が鉛直方向上側を向いている部分と重なる位置または重なる位置よりも鉛直方向上側に配置することで、バーナユニット２０のノズルとバーナの上面にスラグが堆積することを抑制することができる。また、バーナユニット２０のノズルとバーナの中心からずれた位置に供給口１２２を設けることで、燃料を燃焼する領域の酸素濃度の低下をより確実に抑制することができる。これにより、火炉内の燃焼状態の悪化を抑制しつつ、スラグの付着を抑制することができる。
【００４８】
また、バーナ保護空気供給部１１０は、火炎の旋回方向上流側の側面から排ガスを供給することで供給した排ガスを火炉１１内の空気の流れに乗せて移動させることができる。これにより、火炉１１内の空気の流れに与える影響を少なくすることができる。
【００４９】
また、ボイラ１０は、追加空気ノズル保護空気供給部１１２を設けることで、アディショナル空気ノズルから空気が供給され酸素濃度が高くなる領域の壁面近傍の酸素濃度を低くすることができる。これにより、追加空気ノズルの周囲の壁面にスラグが付着することを抑制できる。
【００５０】
また、排ガス供給装置１００が供給する排ガスは、酸素濃度が０％以上４％以下であることが好ましい。酸素濃度を上記範囲とすることで、対象の領域の酸素濃度を低くすることができ、スラグの付着をより確実に抑制することができる。
【００５１】
また、排ガス供給装置１００は、供給口１２２から供給する排ガスの流速を遅くすることが好ましい。具体的には、供給口１２２から供給する排ガスの流速を対応するバーナ、ノズルから排出される流体の流速よりも遅くすることが好ましい。排ガス供給装置１００は、供給口１２２から供給する排ガスの流速を低くすることで、火炉１１内に投入する排ガスの流量を少なくすることができる。排ガス供給装置１００は、排ガス供給ノズル１２９から供給する排ガスの流速を低くすることが好ましい。排ガス供給装置１００は、火炉１１の壁面に排ガスのシールを形成することができればよい。
【００５２】
また、本実施形態では、バーナ保護空気供給部１１０と、追加空気ノズル保護空気供給部１１２の両方を設けたが、いずれか一方のみを設けてもよい。また、本実施形態のバーナ保護空気供給部１１０は、全てのバーナ、ノズルに対して供給口１２２を設けることで、火炉内の各ノズル、バーナにスラグが付着することを抑制できるが、これに限定されない。バーナ保護空気供給部１１０は、ＰＣバーナ３１に対応する供給口１２２を設け、他のバーナ、ノズルに対する供給口は設けなくてもよい。
【００５３】
また、本実施形態のバーナユニットは、油バーナとＰＣバーナを備え、油（液体燃料）と石油コークスをそれぞれのバーナで燃焼させる組み合わせとしたがこれに限定されない。バーナユニットは、ＰＣバーナのみを備えていればよい。具体的は、バーナユニットは、ＰＣバーナのみを有していても、ＰＣバーナと、石炭、バイオマス等の固形燃料を燃焼させるバーナとの両方を有していてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１０  ボイラ
１１  火炉
１２  燃焼装置
２０  バーナユニット
２１  油バーナ
２２  燃料油供給配管
２３  燃料油供給源
２５  蒸気供給配管
３１  石油コークスバーナ（ＰＣバーナ）
３２  石油コークス供給配管（ＰＣ供給配管）
３３  石油コークス供給源（ＰＣ供給源）
３９  アディショナル空気ノズル
４０  分岐空気ダクト
４４  風箱
４６  上部空気ノズル
４８  下部空気ノズル
５１、６１  先端部
５２、６２  基部
５４  油バーナガン
５６、６６  燃焼用二次空気ノズル
５７  上部補助空気コンパートメント（空気通路）
５８  下部補助空気コンパートメント（空気通路）
６０  点火トーチ
６４  ＰＣ燃料ノズル
１００  排ガス供給装置
１０２、１１４、１１６  排ガス供給ライン
１０４  排ガス供給ファン
１１０  バーナ保護空気供給部
１１２  追加空気ノズル保護空気供給部
１２０  案内管
１２２  供給口
１２６、１２８  分岐管
１２９  排ガス供給ノズル
【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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