(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭を粉砕する粉砕装置と、
前記粉砕装置によって粉砕された前記石炭の微粉炭を供給するための燃料供給装置と、
前記燃料供給装置から供給される前記微粉炭を燃焼させ内部に熱交換器が設けられているボイラと、を備える燃焼装置であって、
前記燃料供給装置は、
前記粉砕装置によって粉砕された前記石炭の前記微粉炭から、所定粒径以下の微粉炭を分級する分級手段と、
前記分級手段により分離された所定粒径以下の前記微粉炭のうち、マイナスに帯電している前記微粉炭を分別除去する分別除去手段であって、内部が中空に形成された分別除去本体部を備える分別除去手段と、を有し、
前記分別除去本体部の内部には、プラスの電位が印加された一対の極板が設けられ、前記一対の極板間に前記分級手段により分離された前記所定粒径以下の微粉炭が通流可能な空間部が形成され、
前記空間部を通過した前記微粉炭のうちのプラスに帯電している微粉炭が、前記分別除去本体部に連通されている２次風路を介してボイラに供給されるように構成される
ことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記分級手段は、前記粉砕装置によって粉砕された石炭の微粉炭のうち所定粒径以下の微粉体のみを通過可能な孔部を有したフィルタと、該フィルタを通過できない微粉炭を前記粉砕装置に戻して再粉砕させるための戻し流路を備えている
ことを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記ボイラには、プラスの電荷をボイラ壁に印加可能な電荷供給手段が設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
燃料となる石炭を粉砕させて帯電させた微粉炭を生成し、
前記微粉炭を所定粒径以下に分級し、
分級された所定粒径以下の微粉炭を、プラスの電位が印加された一対の極板の間に形成される空間部に通流させることで、分級された所定粒径以下の微粉炭のうちマイナスに帯電している微粉炭を分別して除去し、
前記マイナスに帯電した微粉炭を分別除去して残されたプラスに帯電した微粉炭を、２次風路を介して燃焼装置のボイラに供給して、該ボイラ内で前記プラスに帯電した微粉炭を燃焼させる
ことを特徴とする燃焼装置の粉塵発生防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、石炭をボイラで燃焼させた際に発生する粉塵がボイラ内に設けられた熱交換器やボイラ内壁に付着するのを防止可能な燃焼装置及び燃焼装置の粉塵発生防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油価格の上昇に伴い、埋蔵量の豊富さや経済性の面から石炭火力が再び見直されてきている。しかしながら、火力発電の燃料としての石炭は性状が個体であり、また石炭焚ボイラ内での燃焼により粉塵が発生し、この粉塵がボイラに設けられた熱交換器の伝熱面に衝突したり付着すると、伝熱面が損傷したり熱の吸収が困難になる虞が生じる。
【０００３】
一方、特許文献１には、ボイラ内での石炭の燃焼により生じる粉塵（灰）に対して、ボイラ外から発生させたイオンをボイラ内に注入して粉塵とイオンの反応から粉塵に電荷を生じさせるとともに、熱交換の伝熱面にも同種の電荷を生じさせて、双方に作用する静電的な反発力を利用して伝熱面への粉塵の付着を防止する灰付着防止方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】昭和６３−２０４０１３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この特許文献１に記載の灰付着防止方法は、粉砕された石炭の微粉炭をボイラに供給するための流路に放電電極を設け、この放電電極から発生する帯電用イオンをボイラに注入して、ボイラ内での微粉炭の燃焼によって生じた粉塵（灰）に帯電用イオンを付着して粉塵を帯電させる。しかしながら、発生する粉塵はボイラ内を熱交換器側へ向かって流動しているので、注入された帯電用イオンがすべての粉塵（灰）に付着して帯電させるのは困難である。したがって、粉塵（灰）が伝熱面に衝突したり付着する場合があり、伝熱面が損傷し、また熱の吸収が困難になる等の問題が生じる虞がある。
【０００６】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、石炭を燃料とする燃料装置において、ボイラ内での石炭の燃焼時に発生する粉塵が熱交換器の伝熱面に衝突したり付着したりする虞のない燃焼装置及び燃焼装置の粉塵発生防止方法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】
本発明の幾つかの実施形態に係わる燃焼装置は、
石炭を粉砕する粉砕装置と、
前記粉砕装置によって粉砕された前記石炭の微紛炭を供給するための燃料供給装置と、
前記燃料供給装置から供給される前記微粉炭を燃焼させ内部に熱交換器が設けられているボイラと、を備える燃焼装置であって、
前記燃料供給装置は、
前記粉砕装置によって粉砕された前記石炭の前記微紛炭から、所定粒径以下の微紛炭を分級する分級手段と、
前記分級手段により分離された所定粒径以下の前記微紛炭のうち、マイナスに帯電している前記微粉炭を分別除去する分別除去手段と、を有するように構成される。
【０００８】
上記燃焼装置によれば、粉砕装置によって石炭が粉砕されると、石炭は炭素（ｃ）とその他の成分（例えば、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム等）の微粉体に分離される。そして、分離された炭素の微粉炭とその他の成分の微粉炭は粉砕時における撹拌等によって摩擦帯電して、炭素はプラス（＋）に帯電し、その他の成分の微粉炭はマイナス（−）に帯電する性質を有する。粉砕装置によって粉砕された微紛炭は分級手段によって所定粒径以下の微紛炭に分級される。そして、分別除去手段によって、分級手段で分級された微紛炭のうちマイナスに帯電している微粉炭を分別除去する。このため、ボイラには、プラスに帯電した微粉炭が供給されるので、ボイラに供給される微紛体には炭素成分が多く含まれる。したがって、ボイラでの微紛炭の燃焼時における粉塵の発生を抑制することができ、粉塵が熱交換器に衝突したり付着したりする虞を抑制することができる。よって、ボイラ内での石炭の燃焼時に発生する粉塵が熱交換器の伝熱面に衝突したり付着したりする虞のない燃焼装置を実現できる。
【０００９】
また、幾つかの実施形態では、
前記分別除去手段は、プラスの電荷を生じさせて、前記マイナスに帯電している前記微粉炭を静電的に付着させる付着部材を有するように構成される。
【００１０】
この場合、分別除去手段は、プラスの電荷を生じさせて、マイナスに帯電している微粉炭を静電的に付着させる付着部材を有するので、マイナスに帯電している微粉炭を効果的に付着部材に付着させることができる。したがって、分別除去手段からボイラ内に供給される微粉炭に含有するマイナスに帯電している微粉炭の割合を少なくすることができる。よって、ボイラ内に供給される微粉炭の燃焼時に発生する粉塵の発生量を確実に少なくすることができる。
【００１１】
また、幾つかの実施形態では、
前記分級手段は、前記粉砕装置によって粉砕された石炭の微紛炭のうち所定粒径以下の微紛体のみを通過可能な孔部を有したフィルタと、該フィルタを通過できない微粉炭を前記粉砕装置に戻して再粉砕させるための戻し流路を備えているように構成される。
【００１２】
この場合、分級手段には、フィルタを通過できない微粉炭を粉砕装置に戻して再粉砕させるための戻し流路を備えているので、粒径の比較的に大きな石炭は粉砕装置に戻されて再粉砕される。したがって、粉砕される石炭を確実に粒径の小さい微粉炭にすることができ、ボイラ内での微粉炭の燃焼をより向上させることができる。
【００１３】
また、幾つかの実施形態では、
前記ボイラには、プラスの電荷を前記ボイラ壁に印加可能な電荷供給手段が設けられているように構成される。
【００１４】
この場合、ボイラには、プラスの電荷をボイラ壁に印加可能な電荷供給手段が設けられているので、ボイラ内に供給されるプラスに帯電した微粉炭は、静電的な反発力によってボイラ壁に付着する虞を防止することができる。よって、ボイラ内に供給されたプラスに帯電した微粉炭の燃焼をより向上させることができる。
【００１５】
本発明の幾つかの実施形態に係わる燃焼装置の粉塵発生防止方法は、
燃料となる石炭を粉砕させて帯電させた微紛炭を生成し、
前記微粉炭を所定粒径以下に分級し、
分級された所定粒径以下の微紛炭のうちマイナスに帯電している微粉炭を分別して除去し、
前記マイナスに帯電した微粉炭を分別除去して残されたプラスに帯電した微粉炭を燃焼装置のボイラに供給して、該ボイラ内で前記プラスに帯電した微粉炭を燃焼させる。
【００１６】
上記燃焼装置の粉塵発生防止方法によれば、石炭を粉砕すると、石炭は炭素（ｃ）とその他の成分（例えば、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム等）の微粉体に分離される。そして、分離された炭素の微粉炭とその他の成分の微粉炭は粉砕時における撹拌等によって摩擦帯電して、炭素はプラス（＋）に帯電し、その他の成分の微粉炭はマイナス（−）に帯電する性質を有する。粉砕された微紛炭は所定粒径以下の微紛炭に分級され、この分級された微紛炭のうちマイナスに帯電している微粉炭が分別除去される。このため、ボイラには、プラスに帯電した微粉炭を多く含んだ微粉炭が供給されることになり、ボイラでの微紛炭の燃焼時における粉塵の発生を抑制することができ、粉塵が熱交換器に衝突したり付着したりする虞を抑制することができる。よって、ボイラ内での石炭の燃焼時に発生する粉塵が熱交換器の伝熱面に衝突したり付着したりする虞のない燃焼装置の粉塵発生防止方法を実現できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の少なくとも幾つかの実施形態によれば、石炭を燃料とする燃料装置において、ボイラ内での石炭の燃焼時に発生する粉塵が熱交換器の伝熱面に衝突したり付着したりする虞のない燃焼装置及び燃焼装置の粉塵発生防止方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係わる燃焼装置の概略構成図である。
【図２】燃焼装置の分級装置及び分別除去装置の概略構成図である。
【図３】分別除去装置の作動原理を説明するための説明図である。
【図４】石炭がボイラに供給されるまでの流れを説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面に従って本発明の燃焼装置及び燃焼装置の粉塵発生防止方法の実施形態について、図１〜図４を参照しながら説明する。なお、この実施形態に記載されている構成部品の材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２０】
まず、本発明の実施形態である燃焼装置の粉塵発生防止方法を説明する前に、燃焼装置について説明する。燃焼装置１は、図１（説明図）に示すように、粉砕装置４０と燃料供給装置３７とボイラ１０とを有してなる。
【００２１】
粉砕装置４０は、石炭を粉砕して粒径の小さい微粉炭を生成する。粉砕装置４０は複数のブレード４２を備えて回転可能な回転刃４１を備える。この回転刃４１の回転によって、石炭は粒径の小さい微粉炭に粉砕されるとともに、粉砕された微粉炭同士の接触によって微粉炭が摩擦帯電する。ここで、粉砕装置４０によって石炭が粉砕されると、石炭は炭素（ｃ）とその他の成分（例えば、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム等）の微粉体に分離される。そして、分離された炭素の微粉炭とその他の成分の微粉炭は、粉砕時における撹拌等によって摩擦帯電して、炭素はプラス（＋）に帯電し、その他の成分はマイナス（−）に帯電する性質を有する。本実施形態の燃焼装置１は、このような石炭の帯電に関する性質を利用したものである。
【００２２】
燃料供給装置３７は、分級装置３及び分別除去装置２０を有してなる。分級装置３０及び分別除去装置２０は、図１及び図２に示すように、互いに隣接して配設されている。分級装置３０は、内部が中空な箱状に形成された分級本体部３１を備える。分級本体部３１内には、粉砕装置４０によって粉砕された石炭の微紛炭のうち所定粒径以下の微紛体のみを通過可能な孔部を有したフィルタ３３が設けられている。フィルタ３３を透過した微粉炭は分別除去装置２０に送られ、フィルタ３３を透過できない石炭は、分級本体部３１の底部に一端が接続されて他端が粉砕装置４０に連通する戻し流路３５を介して粉砕装置４０に戻されて再粉砕される。なお、石炭は、その粒径が比較的に大きいと、燃焼性が悪くなる。このため、粉砕装置４０を用いて石炭を微細化した微粉炭にする。
【００２３】
分別除去装置２０は、内部が中空な箱状に形成された分別除去本体部２１を備える。分別除去本体部２１内には、図３に示すように、横方向に並んで上下方向に延びる一対の極板２３が設けられている。これらの極板２３は金属材料製であり、電源２５に電気的に接続されている。これらの極板２３には、電源２５によってプラスの電荷（電位）が印加されている。また、これらの極板２３間には、分級装置３０によって分級された微紛炭が通流可能な空間部２３ａが形成されている。
【００２４】
この空間部２３ａを通過する微粉炭５０は、前述したようにプラス（＋）に帯電した炭素の微粉炭５０ａと、マイナス（−）に帯電した微粉炭５０ｂである。これらの微粉炭５０のうちマイナス（−）に帯電した微粉炭５０ｂは、プラスの電荷（電位）を有する極板２３に静電的に吸引されて極板２３に付着する。このため、一対の極板２３間を通過する際に、一対の極板２３によってマイナス（−）に帯電した微粉炭５０ｂが分別されて除去され、プラス（＋）に帯電した炭素の微粉炭５０ａが空間部２３ａを通過する。なお、電源２５は、微粉炭５０の流量等に応じてプラスの電荷（電位）を変更可能なものや、電荷（電位）を一定にするようなものでもよい。
【００２５】
分別除去装置２０には、分級装置３０から送られた微紛炭５０の流通の際等に、微粉炭同士が結合して粒径が大きくなった場合に、結合した微粉炭を粉砕装置４０に戻して再粉砕させるための戻し流路２６（図１参照）が設けられている。また、分別除去装置２０は２次風路１４を介してボイラ１０に連通している。
【００２６】
ボイラ１０は、図１に示すように、ボイラ１０の幅方向一方側にバーナ１１を備えるウィンドウボックス１２を有して、２次風路１４を介して燃料となる微粉炭５０ａをボイラ炉１５内に流入させてバーナ１１で燃焼させる。ボイラ炉１５の上部には、燃焼排ガスを排出するための排ガス通路１６が設けられ、またボイラ炉１５内の上部には熱交換器１７が設けられている。この熱交換器１７は、熱媒（例えば、水）を流すためのボイラ管１７ａを備えている。本実施形態の熱交換器１７は、図示しない発電機を駆動させるためのタービンに供給する蒸気を生成する。
【００２７】
次に、本発明の実施形態である燃焼装置の粉塵発生防止方法について、図１及び図４を参照しながら説明する。先ず、図４に示すように、石炭を粉砕装置４０に投入し、粉砕装置４０によって石炭を粉砕する。石炭の粉砕時に、石炭は炭素（ｃ）とその他の成分（例えば、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム等）の微粉炭に分離される。そして、分離された炭素の微粉炭とその他の成分の微粉炭は粉砕時における撹拌等によって摩擦帯電して、炭素はプラス（＋）の微粉炭５０ａに帯電し、その他の成分はマイナス（−）の微粉炭５０ｂに帯電する。
【００２８】
粉砕装置４０により生成された微紛炭５０は、燃料供給装置３７の一部である分級装置３０によって所定粒径以下の微紛炭に分級される。所定粒径を超える石炭は、戻し流路３５を介して粉砕装置４０に戻されて再粉砕される。所定粒径以下の微紛炭５０は燃料供給装置３７の一部である分別除去装置２０に送られる。分別除去装置２０に送られた微紛炭５０のうちマイナス（−）に帯電した微粉炭５０ｂは、分別除去装置２０によって分別除去される。従って、プラスに帯電した微粉炭５０ａのみがボイラ１０に送られる。なお、分別除去装置２０に送られた微紛炭５０の流通の際等において、結合して粒径が大きくなった微粉炭は、自重により落下、またはハンマリングにより強制落下させ、戻し流路２６を介して粉砕装置４０に戻されて再粉砕される。
【００２９】
分別除去装置２０から送られる微粉炭５０はボイラ炉１５ａ内に供給される。このボイラ炉１５ａ内に供給される微粉炭５０は、プラス（＋）の微粉炭５０ａである。このため、ボイラ１０での微紛炭５０ａの燃焼時には、炭素成分の石炭が主に燃焼されるので、粉塵の発生量を少なくすることができる。このため、粉塵が熱交換器１７のボイラ管１７ａに衝突したり付着したりする虞を抑制することができる。したがって、ボイラ管１７ａが損傷し、またボイラ管１７ａからの熱の吸収が困難になる虞を防止することができる。
【００３０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。例えば、上述した各種実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１  燃焼装置
１０  ボイラ
１１  バーナ
１２  ウィンドウボックス
１４  ２次風路
１５  ボイラ炉
１６  排ガス流路
１７  熱交換器
１７ａ  ボイラ管
２０  分別除去装置（分別除去手段）
２１  分別除去本体部
２３  極板
２３ａ  空間部
２５  電源
２６、３５  戻し流路
３０  分級装置（分級手段）
３１  分級本体部
３３  フィルタ
３７  燃料供給装置
４０  粉砕装置
４１  回転刃
４２  ブレード
５０  微粉炭
５０ａ  炭素成分の微粉炭
５０ｂ  マイナス（−）に帯電した微粉炭
【図１】
0006628490.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006628490.tif 000004
【図４】
0006628490.tif 000005