(57)【要約】【課題】低負荷時でも燃料を安定して燃焼させるバーナへ燃料を供給するための燃料供給ダクトの燃料分配装置、該燃料分配装置を備えた燃料供給装置、該燃料供給装置を備えた固体燃料燃焼ボイラの運転方法を提供すること。【解決手段】燃料供給ダクト２０を複数の分岐ダクト１３〜１５に分岐し、各分岐ダクトの先端にバーナ１６〜１８をそれぞれ設け、燃料供給分岐点１２の上流側の燃料供給ダクト２０内に燃料濃度偏差を任意に調整可能な旋回羽根１１を設置し、火炉のより下流側に設けられるバーナほど、燃料供給ダクト２０の中心部側に対応する分岐ダクトを設け、火炉のより上流側に設けられるバーナほど燃料濃度を高めることができるようにする。【選択図】    図１
2004301415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炉の壁面又は壁面同士がなす隅部に設けられた一以上のバーナに固体燃料と搬送用ガスからなる混合流体をそれぞれ供給する燃料供給ダクトと、該燃料供給ダクトに設けられた分岐部から複数に分岐され、それぞれ対応するバーナに接続された各分岐ダクトと、該各分岐ダクトに供給する混合流体中の固体燃料濃度が互いに偏差が生じるように分岐部の上流側の燃料供給ダクト内に配置した混合流体の流れ方向に対する傾斜角度を変更できるダンパとを備えた燃料供給ダクトの燃料分配装置において、
前記一以上のバーナは、火炉のより下流側に設けられるバーナほど、燃料供給ダクトの中心部側に対応する分岐ダクトの先端に配置され、
前記ダンパは、二以上が燃料供給ダクトの同一横断面上の壁面側に基部を有し、ダクト中心部に向けて半径方向に伸びる旋回羽根枢支軸に設けられたことを特徴とする燃料供給ダクトの燃料分配装置。
【請求項２】
前記旋回羽根枢支軸と前記分岐部との間の混合流体の流れ方向の距離Ｌと燃料供給ダクトの口径Ｄとの間に
Ｌ／Ｄ＝０．５〜３．０
の関係がある構成を備えたことを特徴とする請求項１記載の燃料供給ダクトの燃料分配装置。
【請求項３】
混合流体の流れ方向に対する前記ダンパの傾斜角度を±４０°の範囲で可変できる構成にしたことを特徴とする請求項１記載の燃料供給ダクトの燃料分配装置。
【請求項４】
請求項１記載の燃料供給ダクトの燃料分配装置を固体燃料粉砕用ミルと火炉の壁面に設けられた各バーナとの間に配置したことを特徴とする燃料供給装置。
【請求項５】
請求項４記載の燃料供給装置を備えた固体燃料燃焼装置。
【請求項６】
一台の石炭粉砕用ミルで粉砕された石炭粒子を搬送用ガスと共に請求項１記載の燃料分配装置を有する燃料供給ダクト及び分岐ダクトを介して、各分岐ダクトに対応した火炉の壁面または壁面同士がなす隅部の高さ方向に複数段設けられた各バーナにそれぞれ供給する固体燃料燃焼用ボイラの運転方法において、
ボイラの低負荷運転時には火炎の安定化を図る場合には、燃料分配装置のダンパの傾斜角度の調整により、より上流側バーナへの燃料濃度を増加させ、また、蒸気温度を調整する場合には、燃料分配装置のダンパの傾斜角度の調整により、より下流側バーナへの燃料濃度を増加させることを特徴とする固体燃料燃焼用ボイラの運転方法。
【請求項７】
一台の石炭粉砕用ミルで粉砕された石炭粒子を搬送用ガスと共に請求項１記載の燃料分配装置の燃料供給ダクト及び分岐ダクトを介して、各分岐ダクトに対応した火炉の壁面または壁面同士がなす隅部の高さ方向に複数段設けられた各バーナにそれぞれ供給する固体燃料燃焼用ボイラの運転方法において、
固体燃料中の水分濃度が高いときには、燃料分配装置のダンパの傾斜角度を増加させ、複数個設置した分岐ダクトの中で、より中心部側の分岐ダクト内を流れる燃料濃度を低下させることを特徴とする固体燃料燃焼用ボイラの運転方法。
【請求項８】
一台の石炭粉砕用ミルで粉砕された石炭粒子を搬送用ガスと共に請求項１記載の燃料分配装置の燃料供給ダクト及び分岐ダクトを介して、各分岐ダクトに対応した火炉の壁面または壁面同士がなす隅部の高さ方向に複数段設けられた各バーナにそれぞれ供給する固体燃料燃焼用ボイラの運転方法において、
火炉出口ガス温度およびボイラ出口蒸気温度に基づき燃料分配装置のダンパの傾斜角度を調整することを特徴とした固体燃料燃焼用ボイラの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、固体燃料燃焼用バーナを備えた蒸気発生燃焼装置に係わり、特に褐炭燃焼ボイラにおける低負荷時の安定燃焼および蒸気温度を調整するに好適なボイラ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７に褐炭燃焼システムの一例を示す。褐炭燃焼システムは石炭ホッパ１、ミル３、バーナ５、排ガスダクト６、火炉８、伝熱管９などで構成される。塊状の石炭Ａはホッパ１の下部に設置したフィーダ２で切り出されてミル３に連続供給される。該ミル３はいわゆるファンミルが用いられることが多いが、特に限定されたものではない。ミル３では火炉８から導入した排ガスダクト６からの低酸素濃度の高温排ガスＢで石炭の乾燥および粉砕が行われる。粉砕された微粉炭と搬送用ガスの混合流体Ｃは燃料供給配管４を通じて、ボイラの火炉８の側壁縦方向に設置した数段のバーナ５に供給される。該バーナ５に供給された微粉炭は火炉８内で燃焼され火炎を形成し、その輻射熱で火炉側壁および上部に設置した伝熱管９で熱吸収が行われて蒸気を発生させ、図示しない発電所の蒸気タービンに供給される。
【０００３】
石炭をバーナ５へ燃料を安定に搬送する目的からバーナ５に接続する燃料供給配管４のガス流速を一定にして燃料の安定燃焼を図るが、ボイラの低負荷時にはバーナ５への石炭供給流量を低下させるため、バーナ５への石炭濃度が低下し、バーナ５の着火が不安定になる問題がおこる。この対策としてミルカットを行うと同時に上下段へのバーナ５への燃料濃度を変える工夫および蒸気を選択的に除去して燃料濃度を高める実質的にダンパ又は偏流器などからなる蒸気分離器が採用されている。
【０００４】
蒸気分離器のシステム例を図８〜図１０に示す。また、図１１および図１２に一般的な蒸気分離器２３の構造例を示す。図８に示すシステムは燃料である褐炭の水分が少ない場合の例であり、ファンミル２９の出口に蒸気分離器２３が設置され、石炭粒子が分離され、蒸気を多く含む燃料ガス２４は火炉８の下流側（上段）側の蒸気専用バーナ３４に導かれる。一方、蒸気分離器２３で石炭粒子を捕捉された燃料配管中の石炭濃度が高い燃料配管２５および２６は、火炉８の中心および上流側（下段）バーナ２２に供給される。
【０００５】
さらに、褐炭中の水分が増加すると、図９に示すようにファンミル２９の出口の蒸気分離器２３の後流に石炭粒子を更に捕集するための分離器３０が設置される。該分離器３０では蒸気分離器２３で分離されなかった微細な粒子を回収し、回収された石炭粒子はファン２７などの供給機を用いて火炉８に設置した蒸気専用バーナ３４に搬送・供給される。一方、分離器３０で分離された蒸気を多く含むガスはファン２８を経由してボイラ系外またはボイラの後部に供給される。
【０００６】
図１０に示す事例は蒸気分離器として固体粒子回収方式、例えばサイクロンなどに代表される分離器３２を用いたものである。この方式では分離した蒸気３５はファン３３を経由して系外へ排出される。また、蒸気３５に微量の石炭粒子を含む場合は火炉８の後流に投入することも考えられる。
【０００７】
上記に示した蒸気分離器２３の従来例として、図１１に示す構造のもの（特開２００２−３４０３０６号公報）および図１２に示す構造のものが用いられてきた。これらは低負荷時に安定した火炎を維持するために上下段バーナへの石炭濃度を調整することを示している。図１１は燃料供給ダクト３００の上流側に円錐状の偏流器３０１を設置し、石炭粒子の慣性力を利用して燃料配管の外側へ石炭粒子を集める上流側（下段）バーナ３０８への燃料濃縮を行う方法である。図１２は燃料供給ダクト２０１から３つに分岐したダクト２２３〜２２５を設け、各分岐ダクト２２３〜２２５内に旋回羽根２２０〜２２２をそれぞれ設置し、各分岐ダクト２２３〜２２５内での燃料流の抵抗を旋回羽根２２０〜２２２で変えることによって粒子流量を調整する方法が用いられている。
【０００８】
【非特許文献１】
Ｇ．Ｕｎｌａｎｄ、  ｋ．Ｄ、Ｔｉｇｇｅｒ、  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｇｒｉｎｄｉｎｇ  ａｎｄ  Ｄｒｙｉｎｇ
Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｓ  Ｗｉｔｈ  Ｂｅａｔｅｒ  Ｍｉｌｌｓ  ＶＧＢ  Ｐｏｗｅｒ  ｔｅｃｈ  ６／９８
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−５９６０４号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開２００２−３４０３０６号公報
【００１１】
【特許文献３】
実願昭６０−１５７３３５号（実開昭６２−７０２３６号）マイクロフィルム
【００１２】
【特許文献４】
特開平７−１０３４５２号公報
【００１３】
【特許文献５】
実願昭６０−１５４１８１号（実開昭６２−６３５４５号）マイクロフィルム
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術から成る前記蒸気分離器２３においては、蒸気分離器２３で分岐された後の各燃料配管内の燃料濃度はすべて固定化されており、調整ができないという問題がある。図１２に示す３つに分岐された分岐ダクト２２３〜２２５内には旋回羽根２２０〜２２２がそれぞれ設置されており、それぞれの分岐ダクト２２３〜２２５内の抵抗を変え、搬送ガスと石炭との混合物の流量を調整することはできる。しかし、石炭濃度のみを選択的に変えることができない。また、図１１に示す従来技術では偏流器３０１が固定されているため負荷、石炭種などが異なると燃料分配比を任意に調整できないことが分かる。特に、ミル出口の石炭濃度はダクト断面で必ずしも均一ではなく、濃度分布をもつ場合が多い。これは高速で回転しているミル翼の遠心力により石炭粒子が偏流することによる。石炭濃度の分布はミル配置およびダクト構成などで決まる要素が高く、事前にミルおよびバーナ構成別のダクト内石炭濃度分布を予測することは困難である。
【００１５】
さらに褐炭などは水分または灰分が多く、かつその含有量に変動が多いという特徴があり、水分および灰分の割合によって安定した火炎を達成できる領域が異なる。バーナ火炎の安定性はバーナへの石炭濃度が高く、水分が低く、灰分が少ないほど良い。水分の多い燃料を用いるときには複数個ある燃料系統の内、一系統の燃料配管を蒸気を多く含む燃料供給系統に変換し、他の燃料配管の石炭濃度を高めることが要求される。
【００１６】
図１３に示すように、低負荷で火炎を安定に維持するには中央部又はその近傍に高温燃焼領域を形成させる相互保炎燃焼方式が採用されている。しかしながら、ボイラ低負荷域においてミルカットし、火炉内熱負荷が低くなると、前記高温燃焼領域が形成されず、燃焼が不安定（図１４）となり、運転継続が困難となる問題がある。
【００１７】
一般に、低負荷時には上流側（下段）バーナへの石炭濃度を高めることで火炎の安定を確保している。しかしながら、上流側のバーナに多量に濃縮された微粉炭が供給されると、バーナ着火安定性は改善されるものの火炉出口排ガス温度が低下し、所定の蒸気温度が得られないという問題が発生する。着火安定性および火炉出口温度を満足させるには上下段のバーナへの微少な石炭濃度の調整が重要になる。
【００１８】
本発明の課題は、低負荷時でも燃料を安定して燃焼させるバーナへ燃料を供給するための燃料供給ダクトの燃料分配装置、該燃料分配装置を備えた燃料供給装置、該燃料供給装置を備えた固体燃料燃焼ボイラの運転方法を提供することである。
【００１９】
【問題点を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、火炉の壁面又は壁面同士がなす隅部に設けられた一以上のバーナに固体燃料と搬送用ガスからなる混合流体をそれぞれ供給する燃料供給ダクトと、該燃料供給ダクトに設けられた分岐部から複数に分岐され、それぞれ対応するバーナに接続された各分岐ダクトと、該各分岐ダクトに供給する混合流体中の固体燃料濃度が互いに偏差が生じるように分岐部の上流側（下段）の燃料供給ダクト内に配置した混合流体の流れ方向に対する傾斜角度を変更できるダンパとを備えた燃料供給ダクトの燃料分配装置において、前記一以上のバーナは、火炉のより下流（上段）側に設けられるバーナほど、燃料供給ダクトの中心部側に対応する分岐ダクトの先端に配置され、前記ダンパは、二以上が燃料供給ダクトの同一横断面上の壁面側に基部を有し、ダクト中心部に向けて半径方向に伸びる旋回羽根枢支軸に設けられた燃料供給ダクトの燃料分配装置である。
【００２０】
請求項２記載の発明は、前記旋回羽根１１枢支軸と前記分岐部との間の混合流体の流れ方向の距離Ｌと燃料供給ダクトの口径Ｄとの間に
Ｌ／Ｄ＝０．５〜３．０
の関係がある構成を備えた請求項１記載の燃料供給ダクトの燃料分配装置である。
【００２１】
請求項３記載の発明は、混合流体の流れ方向に対する前記ダンパの傾斜角度を±４０°の範囲で可変できる構成にした請求項１記載の燃料供給ダクトの燃料分配装置である。
【００２２】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の燃料供給ダクトの燃料分配装置を固体燃料粉砕用ミルと火炉の壁面に設けられた各バーナとの間に配置した燃料供給装置である。
【００２３】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の燃料供給装置を備えた固体燃料燃焼装置である。
【００２４】
請求項６記載の発明は、一台の石炭粉砕用ミルで粉砕された石炭粒子を搬送用ガスと共に請求項１記載の燃料分配装置を有する燃料供給ダクト及び分岐ダクトを介して、各分岐ダクトに対応した火炉の壁面または壁面同士がなす隅部の高さ方向に複数段設けられた各バーナにそれぞれ供給する固体燃料燃焼用ボイラの運転方法において、ボイラの低負荷運転時には火炎の安定化を図る場合には、燃料分配装置のダンパの傾斜角度の調整により、より上流側（下段）バーナへの燃料濃度を増加させ、また蒸気温度を調整する場合には、燃料分配装置のダンパの傾斜角度の調整により、より下流（上段）バーナへの燃料濃度を増加させる固体燃料燃焼用ボイラの運転方法である。
【００２５】
請求項７記載の発明は、一台の石炭粉砕用ミルで粉砕された石炭粒子を搬送用ガスと共に請求項１記載の燃料分配装置の燃料供給ダクト及び分岐ダクトを介して、各分岐ダクトに対応した火炉の壁面または壁面同士がなす隅部の高さ方向に複数段設けられた各バーナにそれぞれ供給する固体燃料燃焼用ボイラの運転方法において、固体燃料中の水分濃度が高いときには、燃料分配装置のダンパの傾斜角度を増加させ、複数個設置した分岐ダクトの中で、より中心部側の分岐ダクト内を流れる燃料濃度を低下させる固体燃料燃焼用ボイラの運転方法である。
【００２６】
請求項８記載の発明は、一台の石炭粉砕用ミルで粉砕された石炭粒子を搬送用ガスと共に請求項１記載の燃料分配装置の燃料供給ダクト及び分岐ダクトを介して、各分岐ダクトに対応した火炉の壁面または壁面同士がなす隅部の高さ方向に複数段設けられた各バーナにそれぞれ供給する固体燃料燃焼用ボイラの運転方法において、火炉出口ガス温度およびボイラ出口蒸気温度に基づき燃料分配装置のダンパの傾斜角度を調整する固体燃料燃焼用ボイラの運転方法である。
【００２７】
【作用】
請求項１記載の発明によれば、燃料配管の分岐点の上流側に設置された二以上のダンパ（旋回羽根１１）が、燃料供給ダクトの同一横断面上の壁面側に基部を有し、ダクト中心部に向けて半径方向に伸びる旋回羽根枢支軸を設けられ、前記一以上のバーナは、火炉のより下流（上段）側に設けられるバーナほど、燃料供給ダクトの中心部側に対応する分岐ダクトが配置されているので、ダンパ（旋回羽根１１）の傾斜角度の調整により、下流側のバーナに供給される固体燃料濃度が低くなり、上流側（下段）のバーナほど固体燃料濃度が高くすることができ、バーナ起動時、燃料負荷が低い時に上流側のバーナへの比較的濃度を高くした固体燃料が供給でき、バーナ起動時、燃料負荷が低い時にもバーナの燃焼性を維持できる。
【００２８】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の作用に加えて、旋回羽根枢支軸と分岐部との間の混合流体の流れ方向の距離Ｌと燃料供給ダクトの口径Ｄとの間に
Ｌ／Ｄ＝０．５〜３．０
の関係がある構成にすることで、高い分配比（固体燃料流量比率）が得られる。
【００２９】
請求項３記載の発明によれば、混合流体の流れ方向に対する前記ダンパの傾斜角度を±４０°の範囲で可変できる構成にしたことにより、上流側（下段）のバーナの固体燃料濃度を高くすることができる。
【００３０】
請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の燃料供給ダクトの燃料分配装置を用いてバーナ起動時、燃料負荷が低い時に上流側のバーナへの比較的濃度を高くした固体燃料が供給でき、バーナ起動時、燃料負荷が低い時にもバーナの燃焼性を維持できる。
【００３１】
請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の燃料供給装置を用いてバーナ起動時、燃料負荷が低い時に上流側のバーナへの比較的濃度を高くした固体燃料が供給でき、バーナ起動時、燃料負荷が低い時にもバーナの燃焼性を維持できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
図１に本発明の実施例の燃料供給装置の断面図を示し、図２には図１のＡ−Ａ線矢視図を示し、図３および図４には図１のＢ−Ｂ線矢視図を示す。本実施例では燃料供給ダクトが３つのダクトに分岐された例を示しているが、本発明はこれに限定されたものではない。
【００３３】
本実施例ではメインダクト２０内に旋回羽根１１が配置され、メインダクト２０には分岐点１２で上、中、下段の燃料ダクト１３、１４、１５に分岐され、それぞれの燃料ダクト１３、１４、１５の先端は上、中、下段バーナ１６、１７、１８となっている。
【００３４】
旋回羽根１１には、図３および図４に示すように、旋回羽根１１の回転軸となる軸１９がダクト２０の外側から取り付けられている。軸１９は図２に示すように旋回羽根１１の中心部に設置される。該旋回羽根１１はダクト２０の円周方向に均等に配置された３枚の板体で構成されているが、３枚に限定されたものでない。旋回羽根１１は分岐点１２の上流側に位置する。分岐点１２はメインダクト２０の各燃料ダクト１３、１４および１５への分岐開始部にある。図３は旋回羽根１１が燃料の流れ方向に傾斜しているときのダクト横断面方向から見た図であり、図４は旋回羽根１１が傾斜していないで燃料の流れ方向に沿っているときのダクト横断面方向から見た図を示す。
【００３５】
ミル（図示せず）から気流輸送されてメインダクト２０にきた微粉炭Ｇは旋回羽根１１に衝突して偏流となり、固体である微粉炭がメインダクト２０の外側に濃縮されて流れ、一番濃い微粉炭Ｅが下段バーナ１８に、また二番目に濃い微粉炭が中段バーナ１７に、中心部の濃度の一番薄い微粉炭Ｆが下流側（上段）バーナ１６にそれぞれ供給される。
【００３６】
また、本実施例の燃料供給ダクトの各部の構造を決定した根拠について説明する。
旋回羽根１１は長さＨ、奥行きＷの台形形状を有し、ガスおよび微粉炭流れの上流側が傾斜した構造を有し、分岐点１２から距離Ｌだけ離れた上流側に位置する。上、中、下段の各燃料ダクト１３、１４、１５の直径はそれぞれｄ１、ｄ２およびｄ３とし、上中下段の燃料ダクト１３、１４および１５の断面積は全て同じにする。
【００３７】
以下にコールドモデル試験および流動解析結果による構造の最適化について記す。
図５に旋回羽根１１の設置位置と上流側（下段）バーナ１８への分配比の関係について示す。分配比（石炭流量比率）は旋回羽根１１と分岐点１２の間の距離Ｌがメインダクト径Ｄの比Ｌ／Ｄによって異なることがわかる。比Ｌ／Ｄが０．５以下では旋回羽根１１による偏流効果が少なく、分配比が各バーナ１６〜１８によって大きく変わらないが、比Ｌ／Ｄを増加するに伴い、分配比が増加することが分かる。比Ｌ／Ｄが０．８〜２．５のとき最大の分配比が得られ、更に比Ｌ／Ｄを増加すると偏流された石炭粒子が再分散するため、分配比が悪くなる。比Ｌ／Ｄが３．０以上になると、一旦分配された粒子がメインダクト２０内で再び均一化するため、分配比が低下する現象が生じる。したがって、高い分配比を得るためには、旋回羽根１１の上部端と分岐点１２間の距離Ｌをメインダクト２０の口径Ｄに対して０．５〜３．０にすることが望ましい。
【００３８】
次に旋回羽根１１の傾斜角度の最適化について説明する。
旋回羽根１１のメインダクト２０内での設置位置が決定されると、運用面で分配比を調整できる操作として旋回羽根１１の傾斜角度のみとなる。石炭中の水分または負荷が変化したとき、各バーナ１６〜１８の安定着火および火炉への熱吸収量の調整には各段バーナ１６〜１８への燃料供給流量の調整が不可欠になる。
これらの運用には旋回羽根１１の燃料の流れ方向の傾斜角度を調整することで、各バーナ１６〜１８への燃料流量が調整可能になる。
【００３９】
図６に旋回羽根１１の燃料の流れ方向の傾斜角度と各段バーナ１６〜１８への燃料分配比との関係について示した。旋回羽根１１の傾斜角度０°では各段バーナ１６〜１８の分配比が１で同等であるが、旋回羽根１１の傾斜角度を上げると下流側（上段）バーナ１６の分配比が低下し、上流側（下段）バーナ１８への分配比が増加することが分かる。さらに旋回羽根１１の傾斜角度２５°では下流側（上段）バーナ１６の分配比を０．０５まで低下することができる。旋回羽根１１の傾斜角度２５°のとき、上流側（下段）バーナ１８の分配比は２となり、中段バーナ１７の分配比は０．９となる。このように旋回羽根１１の傾斜角度を２５°以上に設定することで、上流側の石炭濃度を０．０５以下にすることが可能になる。すなわち、下流側（上段）バーナ１６には火炉から導入した排ガス中の蒸気が濃縮されてガスを作り、上流側（下段）バーナ１６には高濃度石炭粒子を供給することが可能になる。
【００４０】
次に炭種変更時又は低負荷時などにおける蒸気分離器２３（旋回羽根１１）の運用方法について述べる。
ボイラの低負荷運転時には微粉炭量（石炭濃度）が少なくなることからバーナの着火性が低下して燃焼の安定性が損なわれる。これは微粉炭の粒子間の距離が長く、すなわち微粉炭粒子濃度が低いため火炎伝播速度が遅く、着火性が悪くなるためである。微粉炭の粒子間の距離を短くする、すなわち微粉炭粒子濃度を高くすることによって、火炎伝播速度を速めて着火性を良くすることができる。低負荷時にはより上流側（下段）バーナへの微粉炭粒子濃度を高めることにより当該上流側（下段）バーナの着火を促進することで、当該上流側（下段）バーナの燃焼火炎および燃焼ガスはボイラ上部へ上昇し、より下流側（上段）バーナの着火は比較的容易となる。
【００４１】
一方、低負荷時においては火炉出口ガス温度の低下およびそれに伴うボイラ出口蒸気温度の低下あるいは火炉熱吸収量の不足によりボイラの最低負荷運用の制約がある。
【００４２】
より上流側（下段）のバーナの着火が安定すれば、下流側（上段）バーナへの微粉炭粒子濃度を高める操作を行うことで火炉内での燃焼領域、すなわち高温ガス存在領域を火炉出口側に移動させることにより、低負荷時の火炉出口ガス温度の低下を緩和し、ボイラ出口蒸気温度を高くすることができる。
【００４３】
このように、低負荷時にはより上流側（下段）のバーナの着火の安定性と同時にボイラ出口蒸気温度を高めに維持し、火炉出口ガス温度を高める必要がある。
そのためには、上下段バーナへの燃料配分比を調整させる操作が必要になる。
【００４４】
ボイラ起動時における燃料分配は次のような操作で行うことができる。
ボイラ起動時には火炉温度が低下しており、低負荷領域からのスタートになり火炎を安定維持するため、より上流側（下段）のバーナへの微粉炭濃度をできるだけ高める操作が主となる。したがって、より上流側（下段）のバーナへの分配比を増加させるため旋回羽根１１の傾斜角度を大きくする。
【００４５】
石炭種が変化したとき、例えば、計画炭より水分の多い褐炭を用いた場合、搬送ガス中の蒸気分圧が増し、酸素濃度が低下するためバーナ着火が不安定になる。
逆に、計画値より水分の少ない石炭では燃料搬送ガス中の酸素濃度が高くなるため、比較的容易に着火することが想定される。したがって、石炭中の水分が多い場合には少ない石炭に比べてより上流側（下段）のバーナへの石炭濃度を高める操作が必要になる。
【００４６】
これらの操作は自動もしくは手動で行われるが、旋回羽根１１の傾斜角度を０°（旋回羽根１１がダクトの中心部で、微粉炭流方向に羽根面が平行位置にある状態）を基準として徐々に傾斜角度を大きくして、上流側（下段）または下流側（上段）バーナへの石炭濃度を調整する操作がとられる。または、旋回羽根１１の傾斜角度を最大に調整し、より上流側（下段）のバーナへの着火を確認した後、徐々に旋回羽根１１の傾斜角度を小さくする方法がとられる。
【００４７】
旋回羽根１１の傾斜角度の操作において、火炎の着火確認はフレームディテクタまたは目視などによって行われる。また、火炉出口ガス温度およびボイラ出口蒸気温度を制御値として旋回羽根１１の傾斜角度を調整する操作が行われる。旋回羽根１１の傾斜角度の自動機能装置を設け、フレームディテクタ、火炉出口ガス温度およびボイラ出口蒸気温度を制御値として旋回羽根１１の傾斜角度を自動調整することも可能である。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１〜８記載の発明によれば、石炭種、石炭水分割合、負荷によらず適切な石炭濃度をバーナへ分配することにより、バーナ近傍での着火および安定燃焼が促進される。本効果は投入バーナ近傍での安定火炎形成を促進し、他のバーナによる保炎補助を不要とするため、ミルカットが必要な燃料負荷が低い時に上流側（下段）のバーナへの比較的濃度を高くした固体燃料が供給でき、燃料負荷が低い時に燃焼は安定し、広範囲な負荷調整運転が可能となる。また、低負荷時に発生するボイラ蒸気温度の低下を軽減できるので、ボイラの運用可能最低負荷を低減できボイラ運用の自由度拡大という効果があり、さらにはバーナ起動時にも上流側（下段）のバーナへの比較的濃度を高くした固体燃料が供給でき、バーナの起動が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の燃料ダクトとバーナ部分の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図５】図１の燃料ダクトの旋回羽根の設置位置と上流側（下段）バーナへの燃料分配比の関係を示す図である。
【図６】図１の燃料ダクトの旋回羽根の傾斜角度と各段バーナへの燃料分配比との関係を示す図である。
【図７】褐炭燃焼システムの説明図を示す。
【図８】蒸気分離システム例の説明図を示す。
【図９】蒸気分離システム例の説明図を示す
【図１０】蒸気分離システム例の説明図を示す。
【図１１】蒸気分離器の従来の構造図を示す。
【図１２】蒸気分離器の従来の構造図を示す。
【図１３】低負荷時の不安定燃焼時の火炉内の燃焼状態を説明する火炉横断面である。
【図１４】低負荷時の不安定燃焼時の火炉内の燃焼状態を説明する火炉横断面である。
【符号の説明】
１  石炭ホッパ                ２  フィーダ
３  ミル                      ４  燃料供給配管
５  バーナ                    ６  排ガスダクト
８  火炉                      ９  伝熱管
１１  旋回羽根                １２  分岐点
１３  下流側燃料ダクト        １４  中段燃料ダクト
１５  上流側燃料ダクト        １６  下流側（上段）バーナ
１７  中段バーナ              １８  上流側（下段）バーナ
１９  回転軸                  ２０  メインダクト
２２  上流側（下段）バーナ    ２３  蒸気分離器
２４  燃料ガス                ２５、２６  燃料配管
２７、２８、３３  ファン      ２９  ファンミル
３０、３２  分離器            ３４  蒸気専用バーナ
３５  蒸気                    ２０１  燃料供給ダクト
２２０〜２２２  旋回羽根      ２２３〜２２５  分岐ダクト
３００  燃料供給ダクト        ３０１  偏流器
３０８  上流側（下段）バーナ
Ａ  石炭                      Ｂ  高温排ガス
Ｃ  混合流体                  Ｄ  メインダクト径
Ｌ  距離
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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