(57)【要約】【課題】灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラにおいて、吸引ファンを用いることなく燃焼ガスの一部を溶融スラグ流下口に通して、該溶融スラグ流下口の開口を維持し、溶融スラグの流下・排出性を高める。【解決手段】灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラにおいて、スラグスクリーンを狹んで炉内に生じる差圧により燃焼ガスの一部を溶融スラグ流下口に通し、溶融スラグ流下口近傍の温度を灰の溶流点近傍の高温に維持し、溶融スラグ流下口の開口を維持する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラにおいて、スラグスクリーンを狹んで炉内に生じる差圧により燃焼ガスの一部を溶融スラグ流下口に通し、溶融スラグ流下口近傍の温度を灰の溶流点近傍の高温に維持し、溶融スラグ流下口の開口を維持することを特徴とする灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラの溶融スラグ流下口開口維持方法。
【請求項２】
灰溶融型Ｕファイアリング燃焼炉ボイラにおいて、溶融スラグ流下口の下部からスラグスクリーンの下流の収熱炉へ連通したバイパス配管と、該バイパス配管の入口側に設けた入口温度計及び出口側に設けた出口温度計と、バイパス配管の中間に設けた流量調節弁と、前記入口温度計及び出口温度計の計測値を監視する計測装置と、この計測装置により監視して計測値が十分高温に維持されるように前記流量調節弁の開度を演算する演算装置と、この演算装置により演算した開度に基づいて流量調節弁の開度を調整・制御する制御装置とより成る灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラにおける溶融スラグ流下口開口維持装置。
【請求項３】
請求項２記載の灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラにおける溶融スラグ流下口開口維持装置において、溶融スラグ流下口の下部から入口温度計までの間のバイパス配管の一部に保温材を巻き、その他の部分を大気に剥き出しにして、自然放熱によりバイパス配管を流れる燃焼ガスの温度を降下させるようになし、その温度降下からバイパスガス量を判定する判定装置を設け、その判定装置の判定に基いて制御装置を作動し、流量調節弁の開度を調整し、最適なバイパスガス量を確保するようになしたことを特徴とする灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラにおける溶融スラグ流下口開口維持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微粉炭燃焼で燃焼温度を灰の溶流点近傍の高温に維持し、灰を溶融スラグ化させて水砕スラグとして排出する灰溶融型Ｕファイアリング燃焼炉における溶融スラグ流下口の開口を維持する方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラは、図４に示すように水冷壁の内面に耐火材を被覆した炉本体１と、炉本体１の天井部に下向きに取り付けられたバーナ２と、炉本体１の底部に設けた溶融スラグ排出用の流下口３と、炉本体１の火炎が反転して上向きになる個所に設けたスラグスクリーン４とから成る燃焼炉５と、該燃焼炉５の下流に設けられた鉄皮が剥き出しの収熱炉６及びその下流の過熱器管から成る対流伝熱部７で構成されている。８はスラグ水槽で、この中にスラグ排出コンベア９が設けられている。
【０００３】
上記の灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラでは、炉本体１内で溶融した灰分の溶融スラグは底部の流下口３からスラグ水槽８へ自重で流下する。流下口３から流下した高温の溶融スラグは、スラグ水槽８で水冷される際に多量の水蒸気を発生するが、スラグ水槽８には水蒸気を排出する系統を持たないため、水蒸気は流下口３から上方の炉本体１へ逆流し、溶融スラグの自重による流下の妨げになるばかりでなく、流下口３の近傍の温度を低下させ、さらに溶融スラグの流下を妨げる結果となっていた。
【０００４】
上記のような弊害を除く目的で、被溶融物を燃焼・溶融させて溶融スラグとし、この溶融スラグを出滓口から落下排出させるようにした溶融炉では、特開平１０−２９２９１４号公報に開示されるように炉内の高温の燃焼排ガスの一部を出滓口を通過するように吸引ファンにて吸引し、排ガス通路に流すようにして、出滓口付近の温度を出滓口から落下排出される溶融スラグが固化しない温度に保つようにすることが行われているが、吸引する燃焼排ガスの温度は、燃料とする炭種によって異なり（灰の溶流点でほぼ決まる）、高温の燃焼排ガスを吸引する吸引ファンは高価なものであった。また、吸引する燃焼排ガスの温度を入口側（出滓口側）の温度のみの計測で、出口側（排ガス通路側）の温度計測がないので、過剰なガスが流れる恐れがあり、無駄となる。このような手段とは別に、低温型ファンを使用して、ファン保護のために別ラインから空気を吸い込んで、吸引ガスを冷却する方法もあったが、ファン容量が大きくなることと、吸引ガス温度を重点的に制御することから、本来の溶融スラグ排出用の流下口３を通るガス量が不安定になるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラにおいて、吸引ファンを用いることなく燃焼ガスの一部を溶融スラグ流下口に通して、該溶融スラグ流下口の開口を維持し、溶融スラグの流下・排出性を高めようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明による灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラの溶融スラグ流下口開口維持方法は、灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラにおいて、スラグスクリーンを狹んで炉内に生じる差圧により燃焼ガスの一部を溶融スラグ流下口に通し、溶融スラグ流下口近傍の温度を灰の溶流点近傍の高温に維持し、溶融スラグ流下口の開口を維持することを特徴とするものである。
【０００７】
上記の溶融スラグ流下口開口維持方法を実施するための溶融スラグ流下口開口維持装置の１つは、溶融スラグ流下口の下部からスラグスクリーンの下流の収熱炉へ連通したバイパス配管と、該バイパス配管の入口側に設けた入口温度計及び出口側に設けた出口温度計と、バイパス配管の中間に設けた流量調節弁と、前記入口温度計及び出口温度計の計測値を監視する計測装置と、この計測装置により監視した計測値が十分高温に維持されるように前記流量弁の開度を演算する演算装置と、この演算装置により演算した開度に基づいて流量調節弁の開度を調整・制御する制御装置とより成るものである。
【０００８】
本発明の灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラの溶融スラグ流下口開口維持装置の他の１つは、上記の溶融スラグ流下口開口維持装置において、溶融スラグ流下口の下部から入口温度計までの間のバイパス配管の一部に保温材を巻き、その他の部分を大気に剥き出しにして、自然放熱によりバイパス配管を流れる燃焼ガスの温度を降下させるようになし、その温度降下からバイパスガス量を判定する判定装置を設け、その判定装置の判定に基いて制御装置を作動し、流量調節弁の開度を調整し、最適なバイパスガス量を確保するようになしたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラの溶融スラグ流下口開口維持方法及びその装置の実施形態について説明する。先ず、その装置の一実施形態を図１によって説明する。灰溶融型Ｕファイアリングボイラは、水冷壁の内面に耐火材を被覆した炉本体１と、炉本体１の天井部に下向きに取り付けたバーナ２と、炉本体１の底部に設けた溶融スラグ排出用の流下口３と、炉本体１の火炎が反転して上向きになる個所に設けたスラグスクリーン４とから成る燃焼炉５と、該燃焼炉５の下流に設けられた鉄皮が剥き出しの収熱炉６及びその下流の過熱管から成る対流伝熱部７で構成されている。８はスラグ水槽で、この中にスラグ排出コンベア９が設けられている。然して、溶融スラグ流下口開口維持装置は、溶融スラグ排出用の流下口３の下部からスラグスクリーン４の下流の収熱炉６へ連通したバイパス配管１０と、該バイパス配管１０の入口側に設けた入口温度計１１及び出口側に設けた出口温度計１２と、バイパス配管１０の途中に設けた流量調節弁１３と、前記入口温度計１１及び出口温度計１２の計測値を監視する計測装置１４と、この計測装置１４により監視して計測値が十分高温に維持されるように前記流量調節弁１３の開度を演算する演算装置１５と、この演算装置１５により演算した開度に基づいて流量調節弁１３の開度を調整・制御する制御装置１６とより成るものである。
【００１０】
上記の灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラの溶融スラグ流下口開口維持装置による溶融スラグ流下口開口維持方法について説明する。スラグスクリーン４は、燃焼炉５で溶融しなかったフライアッシュを捕捉して溶融させることと、燃焼炉５から収熱炉６へ逃げる輻射熱を遮って燃焼炉５内を高温に保持する機能を有するもので、スラグスクリーン４に付着したスラグコーティング層の厚みは、炭種（灰溶流点）と負荷によって変わる。燃焼運転中はスラグコーティングされたスラグスクリーン４により燃焼炉５と収熱炉６の間には圧力損失による差圧が生じるため、より圧力損失の小さい溶融スラグ排出用の流下口３からバイパス配管１０へ、燃焼ガスの一部及び溶融スラグの冷却の際にスラグ水槽８から生じる水蒸気が流入する。このようにバイパス配管１０へ流入する燃焼ガスにはチャーやフライアッシュが含まれているので、バイパス配管１０内で沈降して堆積しないように一定風量以上の燃焼ガスを流入させる。また、水蒸気の凝縮により誘発されるダストの付着を回避するため、バイパス配管１０の出口温度が一定温度以上に保持されるようになされる。即ち、入口温度計１１及び出口温度計１２の計測値を計測装置１４にて監視し、その計測値が十分高温が維持されるように流量調節弁１３の開度を演算装置１５により演算し、その演算した開度に基づいて制御装置１６により流量調節弁１３を開度を調整・制御する。かくして燃焼ガスの一部及びスラグ水槽８から生じる水蒸気は、ファン等の送風機器を用いることなく、スラグスクリーン４によって燃焼炉５と収熱炉６との間に生じる差圧のみでバイパス配管１０に流入し、溶融スラグ排出用の流下口３の近傍の温度が灰の溶流点近傍の高温に維持され、水蒸気による冷却が回避され、流下口３の開口が確実に維持されて、溶融スラグの流下、排出性が飛躍的に向上する。
【００１１】
本発明の灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラの溶融スラグ流下口開口維持装置の他の実施形態を図２によって説明する。前記実施形態の溶融スラグ流下口開口維持装置において、溶融スラグ排出用の流下口３の下部から入口温度計１１までのバイパス配管１０の一部に保温材１７を巻き、その他の部分を大気に剥き出しにして、自然放熱によりバイパス配管１０を流れる燃焼ガスの温度を降下させるようになし、その温度降下からバイパス量を判定する判定装置１８を演算装置１５と制御装置１６との間に設け、その判定装置１８の判定に基いて制御装置１６を作動し、流量調節弁１３の開度を調整し、最適なバイパスガス量を確保するようになしたものである。
【００１２】
このように構成された装置による溶融スラグ流下口開口維持方法について説明する。流下口３の下部から入口温度計１１までのバイパス配管１０の一部は保温材１７が巻かれているので、燃焼ガス温度の降下が防止され、入口温度計１１から流量調節弁１３、出口温度計１２を経て収熱炉６までのバイパス配管１０の他の部分は剥き出しにして自然放熱によりバイパス配管１０を流れる燃焼ガスの温度を降下させるようになしているので、入口温度計１１から出口温度計１２までの距離ではバイパスガス量と下記に示す関係式が成立する。
【００１３】
【式１】
2004150642.tif 000003
ここで、
θ１：ガス入口温度（℃）
θ２：ガス出口温度（℃）
θｒ：外気温度    （℃）
Ｌ  ：距離        （ｍ）
Ｒ  ：伝熱抵抗    （（ｍ２−Ｋ））／Ｗ
Ｃ  ：ガス比熱    （ｋｊ／ｍ３Ｎ）
Ｗ  ：ガス流量    （ｍ３／ｈ）
そして、ガス入口温度θ１を入口温度計１１で計測し、ガス出口温度θ２を出口温度計１２で計測し、外気温度θｒを図示せぬ温度計で計測し上記の関係式が成立するようなガス流量Ｗを演算装置１５により演算し、判定装置１８により判定して、その判定に基いて制御装置１６を作動し、流量調節弁１３の開度を調整し、最適なバイパスガス量を確保する。かくして溶融スラグ排出用の流下口３の近傍の温度が灰の溶流点近傍の高温に維持され、水蒸気による冷却が回避され、流下口３の開口が確実に維持されて、溶融スラグの流下、排出性がより飛躍的に向上する。
【００１４】
尚、本発明は、燃焼炉５がシングルの灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラに適用されるばかりではなく、図３に示すように燃焼炉５がダブルの灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラにおいても適用できるものである。
【００１５】
【発明の効果】
以上の説明で判るように本発明によれば、バイパス配管の設置によりスラグスクリーンを狹んで炉内に生じる差圧により燃焼ガスの一部が溶融スラグ流下口に下向きに誘引される。従って、溶融スラグ流下口の開口が維持され、従来の灰溶融型燃焼炉では溶融スラグの流下を自重のみで行っていたものが、燃焼ガスの流動に引きずられ、より強力に下方へ流下することになり、溶融スラグの排出量が増加した場合でも流下口の耐閉塞性、排出性が飛躍的に向上する。また、従来の吸引ファンによる燃焼ガスの出滓口への吸引の方法に比べ、吸引ファンが不要なことによりそのランニングコストが不要であり、その上スラグスクリーンの下流にバイパスする燃焼ガスの入口側、出口側の温度を計測するので、必要量の燃焼ガスをバイパスするだけでよく、燃焼ガスの温度が低い時バイパス配管の流量調節弁が全開となっても差圧分だけしか流れないので、過剰な燃焼ガスが流れる心配がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラの溶融スラグ流下口開口維持装置の一実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明による灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラの溶融スラグ流下口開口維持装置の他の実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明の溶融スラグ流下口開口維持方法及びその装置が適用される灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラの他の例を示す概略図である。
【図４】従来の灰溶融型Ｕファイアリング燃焼ボイラを示す概略図である。
【符号の説明】
１  炉本体
２  バーナ
３  流下口
４  スラグスクリーン
５  燃焼炉
６  収熱炉
７  対流伝熱部
８  スラグ水槽
９  スラグ排出コンベア
１０  バイパス配管
１１  入口温度計
１２  出口温度計
１３  流量調節弁
１４  計測装置
１５  演算装置
１６  制御装置
１７  保温材
１８  判定装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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