(57)【要約】【課題】添加剤を炉内でより効率的に作用させる高効率の燃焼装置及びその運転方法を提供すること。【解決手段】石炭焚きの発電用ボイラに関し、ボイラ本体１０におけるバーナ１４は、火炉１０１内の下部へ炭素質微粉体を含む燃料１５を供給する。添加剤供給機構２０は、火炉１０１内に帯電した添加剤１６を供給する。添加剤供給経路２０５におけるノズル２０１の端部の所定箇所には、添加剤１６を帯電させるための帯電部２０２が設けられている。帯電部２０２はコロナ放電回路２０３に繋がる放電用の電極２０４を備え、電極２０４に高電圧を印加することによって、コロナ放電を発生させ、添加剤１６をマイナスに帯電させる。マイナスに帯電した添加剤１６は、プラスに帯電している燃料１５と接触、衝突し易くなり、噴出される燃料１５と共に火炉１０１内の火炎に投じられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直胴部を備える加熱のための炉と、
前記炉内に粉体を用いた燃料を供給するための燃料供給路と、
前記炉内または前記燃料に、所定の極性に帯電させた粒子を有する添加剤を供給する添加剤供給機構と、
を具備したことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記燃料供給路は、前記炉内の空間を隔てて対向する前記直胴部壁面において、水平より上斜め方向にて前記燃料を前記炉内に噴射可能な複数のバーナを有す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】
前記添加剤供給機構は、前記添加剤を前記炉内または前記燃料に、粉体で供給することを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記添加剤供給機構は、前記添加剤を前記炉内または前記燃料に、噴霧状態で供給することを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼装置。
【請求項５】
前記添加剤供給機構は、前記添加剤を前記炉内へ直接到達させると共に前記炉内にて前記燃料の供給方向と交わる方向に供給する添加剤炉内供給経路を有することを特徴とする請求項１から４いずれか一項に記載の燃焼装置。
【請求項６】
前記添加剤供給機構は、前記添加剤を前記炉内に供給する以前に前記燃料へ供給するための添加剤炉外供給経路を有することを特徴とする請求項１から４いずれか一項に記載の燃焼装置。
【請求項７】
燃料を燃焼させる炉と、
前記炉内の燃焼に影響を与える添加剤を供給するための添加剤供給機構と、
前記添加剤供給機構に設けられ、前記添加剤の粒子を帯電させるための荷電電極と、
を具備したことを特徴とする燃焼装置。
【請求項８】
前記炉に被溶融物質を供給するための被溶融物質供給経路を備え、
前記添加剤供給機構は、前記炉内へ前記添加剤を直接到達させるための添加剤炉内供給経路を有することを特徴とする請求項７に記載の燃焼装置。
【請求項９】
前記炉に被溶融物質を供給するための被溶融物質供給経路を備え、
前記添加剤供給機構は、前記被溶融物質供給経路の途中で前記被溶融物質へ前記添加剤を供給するための添加剤炉外供給経路を有することを特徴とする請求項７に記載の燃焼装置。
【請求項１０】
燃料と添加剤とを炉内に供給し燃焼させる燃焼装置の運転方法において、
前記添加剤の粒子に対して荷電する帯電工程を付加することを特徴とする燃焼装置の運転方法。
【請求項１１】
前記帯電工程は、前記添加剤の粒子を、前記燃料の有する粒子との間で静電気的に引力が働くように荷電することを特徴とする請求項１０に記載の燃焼装置の運転方法。
【請求項１２】
被溶融物質を前記炉に投入する被溶融物質供給工程を備え、
前記帯電工程は、前記添加剤の粒子を、前記被溶融物質の有する粒子との間で静電気的に引力が働くように荷電することを特徴とする請求項１０に記載の燃焼装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉を備えた燃焼装置に関し、特に炉内で燃料を燃焼させると共に、燃焼に有用な添加剤を作用させる燃焼装置及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炉を備えた燃焼装置として、ボイラが知られている。ボイラは、燃料を燃焼させる火炉を有する。発電用のボイラの場合、火炉へ投じられる燃料として、例えば、微粉炭混合気が知られている。微粉炭混合気は、石炭を石炭粉砕機で粉砕して微粉末化した微粉炭と燃焼用空気とを混合したものである。ボイラには、例えばバーナが配備され、微粉炭混合気は、バーナのノズルを介してボイラの火炉内に噴射され、火炉内に設けられた着火源により着火されることによって、火炎を形成する。
【０００３】
ボイラの火炉内には、微粉炭混合気と共に添加剤が添加される場合がある。添加剤は、燃焼を促進する油溶解タイプ、コロイドタイプのものや、炉内の脱硫剤として作用する石灰石（主成分は炭酸カルシウム）、ドロマイト（主成分は炭酸マグネシウム及び炭酸カルシウム）、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、または、カルシウムやマグネシウムの酢酸塩、硝酸塩等が挙げられる。
【０００４】
燃料と添加剤とをボイラの火炉内で燃焼させる際、例えば、微粉炭混合気と微粉添加剤とは、接触、衝突し易くすることが望ましい。しかし、微粉炭混合気と微粉添加剤とを火炉内に別々のノズルから投入する場合、微粉炭混合気と微粉添加剤とは、双方電気的にプラスに帯電していることもあって接触、衝突し易いとはいえない。
【０００５】
ところで、粉体の分離・分級技術に関し、帯電機能を有する沿面放電型の放電体により、粉体に負帯電を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この技術は、放電体と適宜の空間を隔てて対面する対向電極に負帯電の粉体を付着させ、粉体の分離、分級、回収を行うものである。
【特許文献１】特開平７−２４３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
燃料と添加剤とをボイラの火炉内で燃焼させる場合、例えば、微粉炭混合気と微粉添加剤とは別々のノズルを介して火炉内に投入される。この場合、微粉炭混合気の微粉炭粒子と微粉添加剤の粒子とは、互いに電気的にプラスに帯電している。このため、微粉炭粒子と微粉添加剤の粒子は、互いに斥力が働き、火炉内は、微粉炭粒子と微粉添加剤の粒子とが均一的に接触または衝突するような環境にはなり難い。これにより、ボイラの火炉内への添加剤投入による相応の効果が低下してしまい、添加剤増量などの対策をせざるを得なくなり、効率が悪い。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、添加剤を炉内でより効率的に作用させる高効率の燃焼装置及びその運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記目的を達成するため、添加剤を帯電させることにより、燃料（またはその他の物質）と添加剤の接触、衝突を容易にする燃焼技術を見出し、以下のような発明を完成するに至った。
【０００９】
（１）  直胴部を備える加熱のための炉と、前記炉内に粉体を用いた燃料を供給するための燃料供給路と、前記炉内または前記燃料に、所定の極性に帯電させた粒子を有する添加剤を供給する添加剤供給機構と、を具備することを特徴とする燃焼装置。
【００１０】
（１）の発明によれば、添加剤供給機構は、所定の極性に帯電させた粒子を有する添加剤を、炉内または粉体を用いた燃料に供給する。これにより、添加剤の粒子どうしは互いに同一極性で反発し合い、かたまらずに分散し易くなる。かつ、燃料の粉体粒子が添加剤の粒子の極性と逆極性に帯電している場合、添加剤と燃料とは互いの粒子どうしが接触、衝突し易い状態になり得る。なお、粉体を用いた燃料としては、好ましくは炭素質微粉体、例えば、各種石炭、石油コークス、カーボンブラック、木炭などから選ばれた炭素質微粉体を用いた燃料が扱われる。その他、粉体を用いた燃料としては、輸送効率、貯炭効率、安全性等を考慮し、炭素質微粉体と水とその他の物質とを任意の量で含有する水ペースト（ＣＷＰ）、または、ＣＷＰで用いる炭素質微粉体の粒子より細かい石炭粉末と水とその他の物質とを所定の割合で混合した石炭水スラリー（ＣＷＭ）に加工されたものを用いるようにしてもよい。添加剤の粒子を適当な極性に帯電させることによって、これらのような粉体を用いた燃料の粒子と添加剤の粒子とは接触、衝突し易くなる。
【００１１】
（２）  （１）に記載の燃焼装置において、前記燃料供給路は、前記炉内の空間を隔てて対向する前記直胴部壁面において、水平より上斜め方向にて前記燃料を前記炉内に噴射可能な複数のバーナを有することを特徴とする燃焼装置。
【００１２】
（２）の発明によれば、（１）の発明に加えて、燃料供給路は、複数のバーナを有するものとし、複数のバーナは、炉内の空間を隔てて対向する直胴部壁面において、水平より上斜め方向にて燃料を炉内に噴射可能である。これにより、例えば、炉内の中心付近により一定の火炎を形成し得る。
【００１３】
（３）  （１）または（２）に記載の燃焼装置において、前記添加剤供給機構は、前記添加剤を前記炉内または前記燃料に、粉体で供給することを特徴とする燃焼装置。
【００１４】
（３）の発明によれば、（１）または（２）の発明に加えて、添加剤供給機構により燃料または炉内へ供給する添加剤は、粉体の態様ならば、粉体粒子が個々に帯電状態を保ち易く、分散し易く、かつ粉体を用いた燃料の粒子と接触、衝突させ易い。
【００１５】
（４）  （１）または（２）に記載の燃焼装置において、前記添加剤供給機構は、前記添加剤を前記炉内または前記燃料に、噴霧状態で供給することを特徴とする燃焼装置。
【００１６】
（４）の発明によれば、（１）または（２）の発明に加えて、添加剤供給機構により燃料または炉内へ供給する添加剤は、噴霧状態の態様ならば、噴霧粒子が個々に帯電状態を保ち易く、分散し易く、かつ粉体を用いた燃料の粒子と接触、衝突させ易い。
【００１７】
（５）  （１）乃至（４）いずれかに記載の燃焼装置において、前記添加剤供給機構は、前記添加剤を前記炉内へ直接到達させると共に前記炉内にて前記燃料の供給方向と交わる方向に供給する添加剤炉内供給経路を有することを特徴とする燃焼装置。
【００１８】
（５）の発明によれば、（１）乃至（４）いずれかの発明に加えて、添加剤供給機構は添加剤炉内供給経路を有し、添加剤は、燃料の供給方向と交わる方向でもって炉内へ直接到達させる形態とする。この形態は、燃料と添加剤の炉への供給経路が別々なので、設置箇所の自由度、最適化が期待できる。
【００１９】
（６）  （１）乃至（４）いずれかに記載の燃焼装置において、前記添加剤供給機構は、前記添加剤を前記炉内に供給する以前に前記燃料へ供給するための添加剤炉外供給経路を有することを特徴とする燃焼装置。
【００２０】
（６）の発明によれば、（１）乃至（４）いずれかの発明に加えて、添加剤供給機構は添加剤炉外供給経路を有し、添加剤は、炉内に入る以前に燃料に供給される形態とする。この形態は、燃料と添加剤とが炉へ入る前（例えば直前）に確実に混合され、燃料の粒子と添加剤の粒子は互いに接触、衝突させつつ炉内へ投入し得る。
【００２１】
（７）  燃料を燃焼させる炉と、前記炉内の燃焼に影響を与える添加剤を供給するための添加剤供給機構と、前記添加剤供給機構に設けられ、前記添加剤の粒子を帯電させるための荷電電極と、を具備したことを特徴とする燃焼装置。
【００２２】
（７）の発明によれば、添加剤の粒子は荷電電極（例えば、コロナ放電を現出する電極）を介することにより帯電する。ある一方の極性に帯電した添加剤の粒子は、逆極性に帯電している物質（例えば、燃料（燃料の粒子）やその他の物質）があれば、その物質と接触、衝突がし易くなり、炉内の燃焼等に関し効率よく影響を与え得る。
【００２３】
（８）  （７）に記載の燃焼装置において、前記炉に被溶融物質を供給するための被溶融物質供給経路を備え、前記前記添加剤供給機構は、前記炉内へ前記添加剤を直接到達させるための添加剤炉内供給経路を有することを特徴とする燃焼装置。
【００２４】
（８）の発明によれば、（７）の発明に加えて、炉が溶融炉の場合に関し、被溶融物質（例えば、石炭灰など）を炉内に供給する被溶融物質供給経路を備える。添加剤供給機構は、添加剤炉内供給経路を有して添加剤を炉内へ直接供給する。添加剤として融点降下剤を用いる場合、融点降下剤の粒子は、被溶融物質の粒子と逆極性に帯電させる。従って、融点降下剤の粒子と被溶融物質の粒子とは接触、衝突し易い状態にし得る。これにより、溶融炉内は、添加剤として融点降下剤の効果をより効率的に発揮させることが可能となる。また、被溶融物質供給経路と添加剤炉内供給経路は、それぞれ被溶融物質と融点降下剤の溶融炉への供給経路が別々なので、設置箇所の自由度、最適化が期待できる。
【００２５】
（９）  （７）に記載の燃焼装置において、前記炉に被溶融物質を供給するための被溶融物質供給経路を備え、前記添加剤供給機構は、前記被溶融物質供給経路の途中で前記被溶融物質へ前記添加剤を供給するための添加剤炉外供給経路を有することを特徴とする燃焼装置。
【００２６】
（９）の発明によれば、（７）の発明に加えて、炉が溶融炉の場合に関し、被溶融物質（例えば、石炭灰など）を炉内に供給する被溶融物質供給経路を備える。添加剤供給機構は、添加剤炉内供給経路を有して、添加剤を被溶融物質へ供給する。添加剤として融点降下剤を用いる場合、融点降下剤の粒子は、被溶融物質の粒子と逆極性に帯電させる。従って、融点降下剤の粒子と被溶融物質の粒子とは接触、衝突し易い状態にし得る。これにより、溶融炉内は、添加剤としての融点降下剤の効果をより効率的に発揮させることが可能となる。また、添加剤炉外供給経路によって、被溶融物質と融点降下剤とは、炉へ入る前（例えば直前）に確実に混合され、被溶融物質の粒子と融点降下剤の粒子は互いに接触、衝突させつつ炉内へ投入し得る。
【００２７】
（１０）  燃料と添加剤とを炉内に供給し燃焼させる燃焼装置の運転方法において、前記添加剤の粒子に対して荷電する帯電工程を付加することを特徴とする燃焼装置の運転方法。
【００２８】
（１０）の発明によれば、添加剤は帯電工程を経ることにより、添加剤のそれぞれの粒子が帯電し、添加剤の粒子どうしは互いに斥力が働き反発し合うので分散し易くなる。また、例えば、燃料の粒子と添加剤の粒子との間に引力が働くような関係になれば、添加剤の粒子は、より容易に燃料の粒子と接触、衝突するような状態にし得る。
【００２９】
（１１）  （１０）に記載の燃焼装置の運転方法において、前記帯電工程は、前記添加剤の粒子を、前記燃料の有する粒子との間で静電気的に引力が働くように荷電することを特徴とする燃焼装置の運転方法。
【００３０】
（１１）の発明によれば、（１０）の発明に加えて、添加剤の粒子は、帯電工程を経ることにより、例えばマイナスに帯電させる。これは燃料の粒子がもともとプラスに帯電していることを前提とする。これにより、添加剤の粒子と燃料の粒子とは、炉内でより容易に接触、衝突するような状態にし得る。
【００３１】
（１２）  （１０）に記載の燃焼装置の運転方法において、被溶融物質を前記炉に投入する被溶融物質供給工程を備え、前記帯電工程は、前記添加剤の粒子を、前記被溶融物質の有する粒子との間で静電気的に引力が働くように荷電することを特徴とする燃焼装置の運転方法。
【００３２】
（１２）の発明によれば、（１０）の発明に加えて、被溶融物質を炉に投入する被溶融物質供給工程を備える。被溶融物質は例えば石炭灰であり、被溶融物質（石炭灰）の粒子は例えばプラスに帯電している。その際、添加剤の粒子は帯電工程によりマイナスに帯電させる。これにより、被溶融物質（石炭灰）の粒子と添加剤の粒子とは、互いに接触、衝突させ易い状態となり得、被溶融物質は添加剤の影響を受けつつ燃焼する。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、添加剤供給機構は、所定の極性に帯電させた粒子を有する添加剤を燃料または炉内に供給する。これにより、添加剤の粒子どうしは互いに同一極性で反発し合い、かたまらずに分散し易くなる。かつ、燃料の粒子が添加剤の粒子の極性と逆極性に帯電している場合、添加剤の粒子と燃料の粒子とは互いに接触、衝突し易い状態になり得る。また、上記燃料以外の被溶融物質についても同様であり、添加剤の粒子の極性と逆極性に帯電している被溶融物質があれば、添加剤と被溶融物質の粒子どうしは互いに接触、衝突し易い状態になり得る。これにより、添加剤量削減に寄与するなど、好影響を与え得る燃焼装置及びその運転方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。本発明は以下の実施形態により発明が限定されるものではない。また、以下の実施形態においては、本発明を説明するための構成要件上で、当業者が容易に想定できる構成要素も含まれている。
【００３５】
図１は、本発明の第１実施形態に係る燃焼装置の要部を示す構成図であり、石炭焚きの発電用ボイラの要部構成を示している。ボイラ１０は、灰排出底部上に直胴部１００を備える炉、いわゆる火炉１０１を有する。さらに、ボイラ１０は、火炉１０１で加熱されたガスがノーズ部１１を経て通る副側壁１０２、及び後部伝熱部１０３を有する。このような火炉１０１は、直胴部を備える加熱のための炉の一例であり、粉体を用いた燃料を燃焼させる炉の一例である。また、バーナ１４は、炉内に粉体を用いた燃料を供給するための燃料供給路の一例である。バーナ１４は、燃料１５として、例えば炭素質微粉体、詳しくは炭素質微粉体と燃焼用空気とを混合した微粉炭混合気を火炉１０１内に供給する。ここでいう炭素質微粉体としては、例えば、平均粒径１５μｍ〜４０μｍ程度の無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭などの石炭が挙げられる。その他、炭素質微粉体を用いる燃料としては、石油コークス、化学プラントから副生するカーボンブラックや有機物を炭化して得られるカーボンブラック、木炭などのエネルギー源を利用することも考えられる。
【００３６】
上記燃料供給路として、複数のバーナ１４が設けられてよい。複数のバーナ１４は、火炉１０１内の空間を隔てて対向する直胴部１００の壁面において、水平より上斜め方向にて燃料を火炉１０１内に噴射可能になっている。これにより、火炉１０１内の中心付近により一定した火炎を形成する。複数のバーナ１４は、火炉１０１の高さ方向、水平方向に所定の配列を構成してよく、限定されない。また、図示しないが、火炉１０１内に燃焼用の空気を噴出させる複数のエアノズルが設けられていてもよい。火炉１０１の上部はノーズ部１１により火炉径が狭められ、燃焼ガスの滞留時間を確保するように構成されている。このような構成により、火炉１０１は、バーナ１４から供給された燃料１５を燃焼させることにより、その内部に火炎を形成する。火炎形成に伴う燃焼ガスは、ボイラ１０の壁面の図示しない伝熱管内を流れる水や蒸気を過熱し、副側壁１０２内に配備された過熱器内を流れる主蒸気を加熱する。この加熱蒸気は、図示しない蒸気タービンに送られる。蒸気タービンは発電機に直結しており、発電機が作動して電力が得られる。さらに燃焼ガスは、後部伝熱部１０３に配備された図示しない再熱器等の中を流れる蒸気等を加熱する。その後、燃焼ガスは、熱が奪われて排ガスとして排出されるようになっている。排ガスは、例えば、脱硝装置４１、集塵装置４２、脱硫装置４３等を経て煙突４４から、より清浄化された状態で大気に放出される。
【００３７】
このようなボイラ１０に対し添加剤を供給するものとして、添加剤供給機構２０が配備されている。添加剤供給機構２０は、火炉１０１内に添加剤１６を供給する添加剤供給経路２０５を有する。好ましくは、添加剤供給経路２０５は、添加剤１６を、火炉１０１内へ直接到達させると共に火炉１０１内にて燃料１５の供給方向と交わる方向に供給する。添加剤１６は、例えば、脱硫剤として作用する石灰石（主成分は炭酸カルシウム）であり、例えば径６ｍｍ以下の粉体である。添加剤供給機構２０には火炉１０１内へ添加剤１６を供給するためのノズル２０１が設けられている。ノズル２０１は、添加剤１６の供給方向に関し、火炉１０１内に供給される燃料１５と混合され易いように配設される。例えば、ノズル２０１は、バーナ１４の上方に配設され、添加剤１６を、火炉１０１内にて燃料１５の供給方向と交わる方向に供給する。また、ノズル２０１は、添加剤１６を、燃料１５の噴出に乗せるような配設形態としてもよい。
【００３８】
また、添加剤供給機構２０は、ノズル２０１の端部の所定箇所に帯電部２０２を有する。添加剤供給機構２０は、帯電部２０２に添加剤１６、詳しくは添加剤１６の粒子１６ａを通過させ、添加剤１６の粒子１６ａを帯電させる。帯電部２０２は、コロナ放電回路２０３に繋がる放電用の電極２０４を備え、電極２０４に高電圧を印加することによって、コロナ放電を発生させる。このような帯電部２０２におけるコロナ放電帯は、電極２０４付近の強い電界で大気中に多量の電子（イオン）を発生させる。これにより、電極２０４を通過する添加剤１６の粒子１６ａはマイナスに帯電し、マイナスに帯電した添加剤１６の粒子１６ａが火炉１０１に供給される。このように、添加剤供給機構２０は、炉内に、所定の極性に帯電させた粒子を有する添加剤を供給する添加剤供給機構の一例であり、炉内の燃焼に影響を与える添加剤を供給するための添加剤供給機構の一例である。また、添加剤供給経路２０５は、添加剤を、直接炉内へ到達させるために有する添加剤炉内供給経路の一例である。また、放電用の電極２０４は、添加剤供給機構に設けられ、添加剤の粒子を帯電させるための荷電電極の一例である。
【００３９】
図２は、図１のバーナ１４から火炉１０１に供給される燃料１５と、添加剤供給機構２０のノズル２０１から供給される添加剤１６との混合の態様の一例を示す概念図である。添加剤供給機構２０におけるノズル２０１は、バーナ１４の上方に配設され、添加剤１６を、火炎を形成する直前の燃料１５の噴出に乗せるような形態を有している。ノズル２０１の帯電部２０２における電極２０４は、例えば絶縁物に覆われた円筒状で、ノズル２０１先端から複数の尖塔形状が露出している。電極２０４は数ｋＶの負電圧が架けられ、添加剤１６の粒子１６ａは、電極２０４のコロナ放電帯を通過しマイナスに帯電する。マイナスに帯電した添加剤１６の粒子１６ａは、直接火炉１０１内へ到達させる。一方、燃料１５の粒子１５ａはプラスに帯電しており、マイナスに帯電した添加剤１６の粒子１６ａは、プラスに帯電している燃料１５の粒子１５ａと火炉１０１内で接触、衝突し易くなる。
【００４０】
図１及び図２に示すような、ノズル２０１とバーナ１４との配設の位置関係は、添加剤１６のそれぞれの粒子１６ａが燃料１５のそれぞれの粒子１５ａより重い場合や、バーナ１４の噴出力がノズル２０１のそれより大きい場合に有効である。しかし、添加剤１６のそれぞれの粒子１６ａが燃料１５のそれぞれの粒子１５ａより重くない場合や、バーナ１４の噴出力がノズル２０１のそれより大きくない場合には、上記図１及び図２に示したようなノズル２０１とバーナ１４との配設の位置関係は逆にするなど、異ならせて構成され得る。
【００４１】
上記実施形態によれば、添加剤１６は、放電用の電極２０４（例えば、コロナ放電を現出する電極）を介して火炉１０１内に供給される。従って、添加剤１６の粒子１６ａどうしは、それぞれ同一極性に帯電する。これにより、添加剤１６のそれぞれの粒子１６ａは、火炉１０１内に供給された際に分散し易い。すなわち、添加剤１６が粉体の態様ならば、粉体粒子が個々に帯電状態を保ち易く、分散し易い。かつ燃料１５の粒子１５ａが添加剤１６の粒子１６ａの極性と逆極性に帯電している場合、添加剤１６の粒子１６ａと燃料１５の粒子１５ａとは互いに接触、衝突し易い状態になり得る。燃料１５（微粉炭混合気）の微粉炭粒子は、バーナ１４に到達するまでの各所の摩擦過程によって、火炉１０１内への供給以前からプラスに帯電している。従って、添加剤１６の粒子１６ａは、マイナスに帯電させることにより、プラスに帯電した燃料１５の粒子１５ａと接触、衝突がし易くなる。この結果、添加剤１６の粒子１６ａと燃料１５の粒子１５ａとは、火炉内で均一的に接触や衝突を起こす環境になり得る。これにより、火炉１０１内は、添加剤１６の投入効果をより高めることが可能である。添加剤１６は、火炉１０１内でより効率的に作用させることが可能になる結果、添加剤１６の量の削減に寄与することができる。
【００４２】
また、添加剤供給機構２０は、添加剤供給経路２０５を有し、添加剤１６を火炉１０１へ直接到達させる形態となっている。この形態は、燃料１５と添加剤１６の火炉１０１への供給経路が別々なので、例えばバーナ１４と添加剤供給経路２０５とは、互いの設置箇所についての自由度が得られると共に最適化が期待できる。例えば、燃料１５や添加剤１６をなるべく火炉１０１の内壁面に当てずに燃料１５の粒子１５ａと添加剤１６の粒子１６ａとが接触、衝突しやすい方向になるようバーナ１４やノズル２０１の配設を考慮するなど、最適化がし易い。
【００４３】
なお、上記実施形態における添加剤１６は、脱硫剤として作用する石灰石の粉末としたが、これに限定されない。添加剤１６は粉体に限らず、帯電が可能ならば、水やその他の液体を伴う噴霧状態で供給されるものでもよい。添加剤１６は、他の脱硫剤、ドロマイト（主成分は炭酸マグネシウム及び炭酸カルシウム）、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムや、カルシウムやマグネシウムの酢酸塩、硝酸塩等、または、燃焼を促進する油溶解タイプ、コロイドタイプのもの等、様々用いられ得る。添加剤１６が噴霧状態の態様ならば、噴霧粒子が個々に帯電状態を保ち易く、分散し易く、かつ炭素質微粉体を用いた燃料１５の粒子１５ａと接触、衝突させ易い。
【００４４】
また、燃料１５に関しても、微粉炭粒子だけに限らず、その他の炭素質微粉体を用いた燃料を扱うことも可能である。例えば、燃料１５は、炭素質微粉体と水とその他の物質とを任意の量で含有する水ペースト（ＣＷＰ）、または、ＣＷＰで用いる炭素質微粉体の粒子より細かい石炭粉末と水とその他の物質とを所定の割合で混合した石炭水スラリー（ＣＷＭ）に加工されたものを用いるようにしてもよい。また、ボイラ１０についても、限定されることはなく、加圧流動床や噴流床の方式を用いたボイラ（ガス化炉）を使用してもよい（図示せず）。さらに、燃料１５は、バーナ１４により火炉１０１内に供給されるようにしたが、バーナ１４に限らず、別の供給用ノズル（図示せず）によって火炉１０１内に供給されるようにしてもよい。
【００４５】
なお、このように図１及び図２を用いて説明した第１実施形態は、本発明における燃焼装置の運転方法の説明でもある。すなわち、燃料１５と添加剤１６とを炉内に供給し燃焼させる例えばボイラ１０で示されるような燃焼装置の運転方法において、添加剤１６の粒子１６ａに対して荷電する帯電工程を付加する。添加剤１６の粒子１６ａは、帯電部２０２におけるコロナ放電帯を通過することによって、マイナスに帯電する。添加剤１６の粒子１６ａをマイナスに帯電させる工程は、添加剤の粒子に対して荷電するために付加された帯電工程の一例である。添加剤１６は、帯電工程を経ることにより、添加剤１６のそれぞれの粒子１６ａが帯電し、添加剤１６の粒子１６ａは互いに斥力により反発しあって分散し易くなる。また、例えば、燃料１５の粒子１５ａと添加剤１６の粒子１６ａとの間に静電気的な引力を働かせ、添加剤１６の粒子１６ａは、より容易に燃料１５の粒子１５ａと接触、衝突するような状態にし得る。
【００４６】
そして、本発明における燃焼装置の運転方法において、上記のように、添加剤１６の粒子１６ａを、燃料１５の有する粒子１５ａとの間で静電気的に引力が働くように荷電する。燃料１５の粒子１５ａは、火炉１０１内への供給以前から、プラスに帯電しているので、添加剤１６の粒子１６ａは、上記帯電工程によりマイナスに帯電させる。燃料１５と添加剤１６とは、それぞれ別個に火炉１０１内に供給する。これにより、火炉１０１内への燃料１５と添加剤１６の供給方向は、燃料１５の粒子１５ａと添加剤１６の粒子１６ａとを、なるべく火炉１０１の内壁面に当てずに、接触、衝突しやすい供給方向となるよう、バーナ１４やノズル２０１の配設を考慮し得、最適化がし易くなる。
【００４７】
図３は、本発明の第２実施形態に係る燃焼装置の要部を示す構成図であり、石炭焚きの発電用ボイラの要部構成を示している。前記第１実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明は省略する。この第２実施形態では、前記第１実施形態と比べて、添加剤供給機構２０の構成が異なっている。添加剤供給機構２０は、添加剤１６を火炉１０１内に供給する以前に燃料１５に供給するための添加剤供給経路２０６を有する。ここでの添加剤供給経路２０６は、バーナ１４の先端近くの燃料１５の流路に合流するように構成されている。
【００４８】
添加剤供給機構２０における添加剤供給経路２０６の端部は、燃料１５へ添加剤１６を供給するように構成されている。添加剤供給経路２０６の端部は、添加剤１６が燃料１５と混合され易い方向に供給されるように配設されている。例えば、添加剤供給経路２０６の端部は、バーナ１４の先端近くの燃料１５の流路に合流するように配設されている。その他、添加剤供給経路２０６は、添加剤１６を、バーナ１４の近くでない、より燃料１５の微粉炭が形成される側（例えばミルで粉砕された後の側）に近い箇所で燃料１５と合流させるように構成してもよい。
【００４９】
また、添加剤供給機構２０は、添加剤供給経路２０６において燃料１５の流路への合流部に接近した所定箇所に帯電部２０７を有する。添加剤供給機構２０は、帯電部２０７に添加剤１６を通過させ、添加剤１６の粒子１６ａを帯電させる。帯電部２０７は、コロナ放電回路２０８に繋がる放電用の電極２０９を備え、電極２０９に高電圧を印加することによって、コロナ放電を発生させる。このような帯電部２０７におけるコロナ放電帯は、電極２０９付近の強い電界で大気中に多量の電子（イオン）を発生させる。これにより、電極２０９を通過する添加剤１６の粒子１６ａはマイナスに帯電し、マイナスに帯電した添加剤１６の粒子１６ａが燃料１５の流れに供給される。このように、添加剤供給機構２０は、燃料に、所定の極性に帯電させた粒子を有する添加剤を供給する添加剤供給機構の一例であり、炉内の燃焼に影響を与える添加剤を供給するための添加剤供給機構の一例である。また、添加剤供給経路２０６は、添加剤を、炉内に供給する以前に燃料に供給するために有する添加剤炉外供給経路の一例である。また、放電用の電極２０９は、添加剤供給機構に設けられ、添加剤の粒子を帯電させるための荷電電極の一例である。
【００５０】
図４は、図３中のバーナ１４の近くの燃料１５の流路と合流する添加剤供給機構２０に関し、添加剤供給経路２０６から供給される添加剤１６と、燃料１５との混合の態様の一例を示す概念図である。添加剤供給機構２０における添加剤供給経路２０６の端部は、バーナ１４の近くの燃料１５の流路と不等角のＹ字管（異径）または分岐管の態様となるような合流部３０１を形成している。これにより、添加剤１６は、火炉１０１内に供給する以前に燃料１５に供給される形態となっている。帯電部２０７における電極２０９は、例えば絶縁物に覆われた円筒状で、合流部３０１近傍にて複数の尖塔形状が露出している。電極２０９は数ｋＶの負電圧が架けられ、添加剤１６の粒子１６ａは、電極２０９のコロナ放電帯を通過しマイナスに帯電する。マイナスに帯電した添加剤１６の粒子１６ａは、プラスに帯電している燃料１５の粒子１５ａと接触、衝突し易くなる。これにより、燃料１５と添加剤１６とは、火炉１０１内に噴出される前に混合状態が良好となって、火炉１０１内に投じられる。
【００５１】
図３及び図４のようなバーナ１４の近くの燃料１５の流路と合流させる添加剤供給経路２０６の配設の位置関係は、添加剤１６のそれぞれの粒子１６ａが燃料１５のそれぞれの粒子１５ａより重い場合や、燃料１５の流速が添加剤１６のそれより大きい場合に有効である。しかし、添加剤１６それぞれの粒子１６ａが燃料１５のそれぞれの粒子１５ａより重くない場合や、燃料１５の流速が添加剤１６のそれより大きくない場合には、上記図３及び図４のような添加剤供給経路２０６の配設の位置関係は、別の分岐管の態様（例えば異径で等角のＹ字管やＴ字管等）にするなどに構成され得る。
【００５２】
上記実施形態によれば、添加剤１６は、放電用の電極２０９（例えば、コロナ放電を現出する電極）を介して燃料１５の流れに供給される。従って、添加剤１６の粒子１６ａどうしは、同一極性に帯電しているので、燃料１５の流路直前（例えば、合流部３０１付近）では分散し易い。添加剤１６が粉体の態様ならば、粉体粒子が個々に帯電状態を保ち易く、分散し易い。かつ、燃料１５の粒子１５ａが添加剤１６の粒子１６ａの極性と逆極性に帯電している場合、添加剤１６の粒子１６ａと燃料１５の粒子１５ａとは互いに接触、衝突し易い状態になり得る。燃料１５（微粉炭混合気）の微粉炭の粒子１５ａは、バーナ１４に到達するまでの各所の摩擦過程によって、火炉１０１内への供給以前からプラスに帯電している。従って、添加剤１６の粒子１６ａをマイナスに帯電させることにより、プラスに帯電した燃料１５の粒子１５ａとの接触、衝突がし易くなり、添加剤１６の投入効果をより高めることが可能である。添加剤１６は、火炉１０１内でより効率的に作用させることが可能になる結果、添加剤１６の量の削減に寄与することができる。
【００５３】
また、添加剤供給機構２０は添加剤供給経路２０６を有し、添加剤１６を火炉１０１内に供給する以前に燃料１５に供給する形態となっている。この形態は、燃料１５と添加剤１６が、火炉１０１へ入る前（例えば直前）に確実に混合され、燃料１５の粒子１５ａと添加剤１６の粒子１６ａとを接触、衝突させつつ火炉１０１へ投入し得る。
【００５４】
なお、上記実施形態においても、第１実施形態と同様に、添加剤１６は、脱硫剤として作用する石灰石の粉末に限定されることはない。また、添加剤１６が噴霧状態の態様ならば、噴霧粒子は、個々に帯電状態を保ち易く、分散し易く、かつ炭素質微粉体を用いた燃料１５の粒子１５ａと接触、衝突させ易い。また、燃料１５に関しても、ＣＷＰ、またはＣＷＭを利用するものであってもよい。また、ボイラ１０に限定されることはなく、加圧流動床や噴流床の方式を用いたボイラ（ガス化炉）を使用してもよい（図示せず）。さらに、燃料１５は、バーナ１４に限らず、別の供給用ノズル（図示せず）によって火炉１０１の内に供給されるようにしてもよく、添加剤１６は、上記供給用ノズルに繋がる経路途中の燃料１５の流路と合流するようにしてもよい。
【００５５】
なお、このように図３及び図４を用いて説明した第２実施形態は、本発明における燃焼装置の運転方法の説明でもある。すなわち、燃料１５と添加剤１６とを炉内に供給し、燃焼させる例えばボイラ１０で示されるような燃焼装置の運転方法において、添加剤１６の粒子１６ａに対して荷電する帯電工程を付加する。添加剤１６の粒子１６ａは、帯電部２０７におけるコロナ放電帯を通過することによって、マイナスに帯電する。添加剤１６の粒子１６ａを、マイナスに帯電させる工程は、添加剤の粒子に対して荷電するために付加された帯電工程の一例である。添加剤１６は、帯電工程を経ることにより、添加剤１６のそれぞれの粒子１６ａが帯電し、添加剤１６の粒子１６ａは互いに斥力により反発しあって分散し易くなる。また、例えば、燃料１５の粒子１５ａと添加剤１６の粒子１６ａとの間に静電気的な引力を働かせ、添加剤１６の粒子１６ａは、より容易に燃料１５の粒子１５ａと接触、衝突するような状態にし得る。
【００５６】
そして、本発明における燃焼装置の運転方法において、上記のように、添加剤１６の粒子１６ａを、燃料１５の有する粒子１５ａとの間で静電気的に引力が働くように荷電する。燃料１５の粒子１５ａは、火炉１０１内への供給以前から、プラスに帯電しているので、添加剤１６の粒子１６ａは、上記帯電工程によりマイナスに帯電させる。燃料１５の粒子１５ａと添加剤１６の粒子１６ａは、互いに逆極性に帯電し、それぞれ火炉１０１内に入る前（例えば直前）に確実に混合される。これにより、燃料１５の粒子１５ａと添加剤１６の粒子１６ａとを接触、衝突させつつ火炉１０１へ投入し得る。また、燃料１５の粒子１５ａや添加剤１６の粒子１６ａをなるべく火炉１０１の内壁面に当てないようにバーナ１４の配設の最適化をすることもできる。
【００５７】
図５は、本発明の第３実施形態に係る燃焼装置の要部を示す構成図であり、石炭灰の溶融炉の要部構成を示している。溶融炉５０は、例えば円筒状の旋回式溶融炉である。溶融炉５０は、燃料を燃焼させる炉の一例である。溶融炉５０は、最下段にスラグ排出口５０１を設け、直胴部５００の側壁に、例えば助燃燃料を供給する助燃燃料供給路５０２、空気供給路５０３を有する。このように、助燃燃料供給路５０２は、炉内に粉体を用いた燃料を供給するための燃料供給路の一例である。さらに、溶融炉５０は、助燃燃料供給路５０２と空気供給路５０３との間に、石炭灰５７を溶融炉５０内に供給するための石炭灰供給経路５０４を設けている。石炭灰５７は、被溶融物質の一例であり、石炭灰供給経路５０４は、炉に被溶融物質を供給するための被溶融物質供給経路の一例である。石炭灰５７は、例えば、石炭焚きの火力に伴い集塵機等で捕集された石炭燃焼灰（フライアッシュ等も含む）が用いられ得る。石炭燃焼灰は、溶融してスラグ化した場合、水銀や砒素等の重金属の溶出性が大幅に低減される。
【００５８】
助燃燃料供給路５０２は、例えばコークス等の助燃燃料５５を噴出するバーナを構成している。好ましくは、助燃燃料供給路５０２は、溶融炉５０内の空間を隔てて対向する直胴部５００の壁面において、水平より上斜め方向にて助燃燃料５５を溶融炉５０内に噴射可能な複数のバーナを構成する。助燃燃料供給路５０２からの助燃燃料５５と空気供給路５０３からの燃焼用空気５８とは、溶融炉５０内に旋回方向に投入することにより強旋回流を生じさせ得る。溶融炉５０内に供給される石炭灰５７は、この旋回流の遠心力で炉内壁面に押し付けられ、溶融してスラグ化し、スラグ排出口５０１へスラグとして排出される。排ガス経路につながる溶融炉５０の上部は上に向かうにつれて径が狭められた形状を有し、溶融炉５０内の燃焼ガスの滞留時間を確保し易くしている。排ガスは、空気供給路５０３への空気を加熱する熱交換器７０を介して減温され、例えば、脱硝装置７１、集塵装置７２、脱硫装置７３等を経て煙突７４から、より清浄化された状態で大気に放出される。
【００５９】
一方、助燃燃料供給路５０２、石炭灰供給経路５０４とは別に添加剤供給機構６０が配備されている。添加剤供給機構６０は、溶融炉５０内に添加剤５６を供給する添加剤供給経路６０５を有する。添加剤５６は、例えば、石炭灰の融点降下剤として作用する塩基性の添加剤（石灰（ＣａＯやＣａＣＯ３）などのカルシウム系添加剤、または炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）などのナトリウム系添加剤）の粉体とする。また、添加剤供給機構６０はノズル６０１を有する。ノズル６０１は、溶融炉５０内へ添加剤５６を供給する。ノズル６０１は、添加剤５６の供給方向に関し、溶融炉５０内に供給される石炭灰５７と混合され易いように配設される。例えば、添加剤供給機構６０におけるノズル６０１は、石炭灰供給経路５０４の上方に配設されている。また、ノズル６０１は、添加剤５６を、石炭灰５７の噴出に乗せるような配設形態としてもよい。
【００６０】
また、添加剤供給機構６０は、ノズル６０１の端部の所定箇所に帯電部６０２を有する。添加剤供給機構６０は、帯電部６０２に添加剤５６を通過させ、添加剤５６の粒子を帯電させる。帯電部６０２は、コロナ放電回路６０３に繋がる放電用の電極６０４を備え、電極６０４に高電圧を印加することによって、コロナ放電を発生させる。このような帯電部６０２におけるコロナ放電帯は、電極６０４付近の強い電界で大気中に多量の電子（イオン）を発生させる。これにより、電極６０４を通過する添加剤５６の粒子５６ａはマイナスに帯電し、マイナスに帯電した添加剤５６の粒子５６ａが溶融炉５０に供給される。このように、添加剤供給機構６０は、炉内の燃焼に影響を与える添加剤を供給するための添加剤供給機構の一例である。また、添加剤供給経路６０５は、炉内へ添加剤を直接到達させるための添加剤炉内供給経路の一例である。また、放電用の電極６０４は、添加剤供給機構に設けられ、添加剤を帯電させるための荷電電極の一例である。
【００６１】
図６は、図５中の石炭灰供給経路５０４から溶融炉５０に供給される石炭灰５７と、添加剤供給機構６０のノズル６０１から供給される添加剤５６との混合の態様の一例を示す概念図である。添加剤供給機構６０におけるノズル６０１は、石炭灰供給経路５０４の上方に配設され、添加剤５６を、石炭灰供給経路５０４の噴出に乗せるような形態を有している。ノズル６０１の帯電部６０２における電極６０４は、例えば絶縁物に覆われた円筒状で、ノズル６０１先端から複数の尖塔形状が露出している。電極６０４は数ｋＶの負電圧が架けられ、添加剤５６の粒子５６ａは、電極６０４のコロナ放電帯を通過しマイナスに帯電する。マイナスに帯電した添加剤５６の粒子５６ａは、石炭灰５７とは別に直接溶融炉５０内へ到達させる。一方、石炭灰５７の粒子５７ａはプラスに帯電しており、マイナスに帯電した添加剤５６の粒子５６ａは、プラスに帯電している石炭灰５７の粒子５７ａと溶融炉５０内で接触、衝突し易くなる。上述したように、添加剤５６として石炭灰の融点降下剤を用いる場合、添加剤５６は、石炭灰５７の溶融に好影響を与え得る。
【００６２】
図５及び図６のようなノズル６０１と石炭灰供給経路５０４の配設の位置関係は、添加剤５６のそれぞれの粒子５６ａが石炭灰５７のそれぞれの粒子５７ａより重い場合や、石炭灰供給経路５０４からの石炭灰５７の噴出力がノズル６０１のそれより大きい場合に有効である。しかし、添加剤５６のそれぞれの粒子５６ａが石炭灰５７のそれぞれの粒子５７ａより重くない場合や、石炭灰供給経路５０４からの石炭灰５７の噴出力がノズル６０１のそれより大きくない場合には、上記図５及び図６のようなノズル６０１と石炭灰供給経路５０４の配設の位置関係は逆にするなど、異ならせて構成され得る。
【００６３】
上記実施形態によれば、添加剤５６は、放電用の電極６０４（例えば、コロナ放電を現出する電極）を介して、その粒子どうしが同一極性に帯電している。これにより、添加剤５６は、溶融炉５０内に供給された際にそれぞれの粒子が分散し易い。添加剤５６が粉体の態様ならば、粉体粒子が個々に帯電状態を保ち易く、分散し易く、かつ炭素質微粉体である石炭灰５７の粒子５７ａが添加剤５６の粒子５６ａの極性と逆極性に帯電している場合、添加剤５６の粒子５６ａと石炭灰５７の粒子５７ａとは互いに接触、衝突し易い状態になり得る。石炭灰５７の粒子５７ａは、溶融炉５０に到達するまでの各所の摩擦過程によって、溶融炉５０内への供給以前からプラスに帯電している。従って、添加剤５６の粒子５６ａをマイナスに帯電させることにより、プラスに帯電した石炭灰５７の粒子５７ａとの接触、衝突がし易くなり、添加剤５６の粒子５６ａと石炭灰５７の粒子５７ａとは、溶融炉５０内で均一的に接触や衝突を起こす環境になり得る。これにより、添加剤５６の投入効果をより高めることが可能である。すなわち、添加剤５６として、石炭灰の融点降下剤を用いれば、石炭灰５７の融点降下作用が有効に発揮され、スラグ化効率をいっそう向上させることが可能である。添加剤をより効率的に作用させることが可能になる結果、添加剤量の削減に寄与することができる。
【００６４】
また、添加剤供給機構６０は、添加剤供給経路６０５を有し、添加剤５６を溶融炉５０へ直接到達させる形態となっている。この形態は、石炭灰５７と添加剤５６の溶融炉５０への供給経路が別々なので、例えば石炭灰供給経路５０４と添加剤供給経路６０５とは、互いの設置箇所についての自由度が得られると共に最適化が期待できる。例えば、石炭灰５７の粒子５７ａが添加剤５６の粒子５６ａを伴いつつ、なるべく溶融炉５０の内壁面に押し付けられるよう石炭灰供給経路５０４やノズル６０１の配設を考慮するなど、最適化がし易い。
【００６５】
なお、上記実施形態における添加剤５６は、融点降下剤として作用し得るその他のカルシウム系やナトリウム系の塩基性成分を含む物質を用いることができる。添加剤５６は、粉体に限らず、帯電が可能ならば、水やその他の液体を伴う噴霧状態で供給されるものでもよい。添加剤５６が噴霧状態の態様ならば、噴霧粒子が個々に帯電状態を保ち易く、分散し易く、かつ石炭灰５７の粒子５７ａと接触、衝突させ易い。
【００６６】
さらに、このように図５及び図６を用いて説明した第３実施形態は、本発明における燃焼装置の運転方法の説明でもある。すなわち、燃料（助燃燃料）５５と添加剤５６とを炉内に供給し燃焼させる例えば溶融炉５０で示されるような燃焼装置の運転方法において、添加剤５６の粒子５６ａに対して荷電する帯電工程を付加する。添加剤５６の粒子５６ａは、帯電部６０２におけるコロナ放電帯を通過することによって、マイナスに帯電する。添加剤５６の粒子５６ａをマイナスに帯電させる工程は、添加剤の粒子に対して荷電するために付加された帯電工程の一例である。このような燃焼装置の運転方法において、さらに、被溶融物質、例えば石炭灰５７を溶融炉５０に投入する工程を備える。これは、被溶融物質を炉に投入する被溶融物質供給工程の一例である。これにより、上記帯電工程は、添加剤５６の粒子５６ａを、石炭灰５７の有する粒子５７ａとの間に静電気的に引力が働くように荷電する。添加剤５６は、このような帯電工程を経ることにより、添加剤５６のそれぞれの粒子５６ａが帯電し、添加剤５６の粒子５６ａは互いに斥力により反発しあって分散し易くなる。また、添加剤５６が石炭灰５７の融点降下剤であれば、石炭灰５７の粒子５７ａと添加剤５６の粒子５６ａとの間に静電気的な引力を働かせることにより、添加剤５６の粒子５６ａは、より容易に石炭灰５７の粒子５７ａと接触、衝突するような状態にし得る。
【００６７】
図７は、本発明の第４実施形態に係る燃焼装置の要部を示す構成図であり、石炭灰の溶融炉の要部構成を示している。前記第３実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明は省略する。この第４実施形態では、前記第３実施形態と比べて、添加剤供給機構６０の構成が異なっている。添加剤供給機構６０は、添加剤５６を溶融炉５０内に供給する以前に石炭灰５７に供給するための添加剤供給経路６０６を有する。ここでの添加剤供給経路６０６は、溶融炉５０の近くの石炭灰供給経路５０４における石炭灰５７の流路に合流するように構成されている。
【００６８】
添加剤供給機構６０における添加剤供給経路６０６の端部は、石炭灰５７へ添加剤５６を供給するよう構成されている。添加剤供給経路６０６の端部は、添加剤５６が石炭灰５７と混合され易い方向に供給されるように配設されている。例えば、添加剤供給経路６０６の端部は、石炭灰供給経路５０４の炉内への供給端部近くの石炭灰５７の流路に合流するように配設されている。その他、添加剤供給経路６０６は、添加剤５６を、溶融炉５０の近くでない、より石炭灰５７の生成される場所に近い箇所で石炭灰５７と合流させるように構成してもよい。
【００６９】
また、添加剤供給機構６０は、添加剤供給経路６０６において石炭灰５７の流路への合流部に接近した所定箇所に帯電部６０７を有する。添加剤供給機構６０は、帯電部６０７に添加剤５６を通過させ、添加剤５６の粒子５６ａを帯電させる。帯電部６０７は、コロナ放電回路６０８に繋がる放電用の電極６０９を備え、電極６０９に高電圧を印加することによって、コロナ放電を発生させる。このような帯電部６０７におけるコロナ放電帯は、電極６０９付近の強い電界で大気中に多量の電子（イオン）を発生させる。これにより、電極６０９の間を通過する添加剤５６の粒子５６ａはマイナスに帯電し、マイナスに帯電した添加剤５６の粒子５６ａが石炭灰５７の流れに供給される。このように、添加剤供給機構６０は、炉内の燃焼に影響を与える添加剤を供給するための添加剤供給機構の一例である。また、添加剤供給経路６０６は、被溶融物質供給経路（例えば、石炭灰供給経路５０４）途中で被溶融物質（例えば、石炭灰５７）へ添加剤を供給するために有する添加剤炉外供給経路の一例である。また、放電用の電極６０９は、添加剤供給機構に設けられ、添加剤を帯電させるための荷電電極の一例である。
【００７０】
図８は、図７中の溶融炉５０の近くの石炭灰供給経路５０４における石炭灰５７の流路に合流する添加剤供給機構６０に関し、添加剤供給経路６０６から供給される添加剤５６と、石炭灰５７との混合の態様の一例を示す概念図である。添加剤供給機構６０における添加剤供給経路６０６の端部は、溶融炉５０の近くの石炭灰５７の流路と不等角のＹ字管（異径）または分岐管の態様となるような合流部７０１を形成している。これにより、添加剤５６は、溶融炉５０内に供給する以前に石炭灰５７に供給される形態となっている。帯電部６０７における電極６０９は、例えば絶縁物に覆われた円筒状で、合流部７０１近傍にて複数の尖塔形状が露出している。電極６０９は数ｋＶの負電圧が架けられ、添加剤５６の粒子５６ａは、電極６０９のコロナ放電帯を通過しマイナスに帯電する。マイナスに帯電した添加剤５６の粒子５６ａは、プラスに帯電している石炭灰５７の粒子５７ａと接触、衝突し易くなる。これにより、石炭灰５７と添加剤５６とは、溶融炉５０内に噴出される前に混合状態が良好となって、溶融炉５０内に投じられる。
【００７１】
図７及び図８のような溶融炉５０の近くの石炭灰供給経路５０４における石炭灰５７の流路と合流させる添加剤供給経路６０６の配設の位置関係は、添加剤５６それぞれの粒子５６ａが石炭灰５７のそれぞれの粒子５７ａより重い場合や、石炭灰５７の流速が添加剤５６のそれより大きい場合に有効である。しかし、添加剤５６のそれぞれの粒子５６ａが石炭灰５７のそれぞれの粒子５７ａより重くない場合や、石炭灰５７の流速が添加剤５６のそれより大きくない場合には、上記図７及び図８のような添加剤供給経路６０６の配設の位置関係は、別の分岐管の態様（例えば異径で等角のＹ字管やＴ字管等）にするなどに構成され得る。
【００７２】
上記実施形態によれば、添加剤５６は、放電用の電極６０９（例えば、コロナ放電を現出する電極）を介して石炭灰５７の流れに供給される。従って、添加剤５６の粒子５６ａどうしは、同一極性に帯電しているので、石炭灰５７の流路直前（例えば、合流部７０１付近）では分散しやすい。添加剤５６が粉体の態様ならば、粉体粒子が個々に帯電状態を保ち易く、分散し易い。かつ、石炭灰５７の粒子５７ａが添加剤５６の粒子５６ａの極性と逆極性に帯電している場合、添加剤５６の粒子５６ａと石炭灰５７の粒子５７ａとは互いに接触、衝突し易い状態になり得る。石炭灰５７の粒子５７ａは、溶融炉５０に到達するまでの各所の摩擦過程によって、溶融炉５０内への供給以前からプラスに帯電している。従って、添加剤５６の粒子５６ａをマイナスに帯電させることにより、プラスに帯電した石炭灰５７の粒子５７ａとの接触、衝突がし易くなり、添加剤５６の投入効果をより高めることが可能である。すなわち、添加剤５６として、石炭灰の融点降下剤を用いれば、石炭灰５７の融点降下作用が有効に発揮され、スラグ化効率をいっそう向上させることが可能である。添加剤５６は、溶融炉５０内でより効率的に作用させることが可能になる結果、添加剤量の削減に寄与することができる。
【００７３】
また、添加剤供給機構６０は添加剤供給経路６０６を有し、添加剤５６を溶融炉５０内に供給する以前に石炭灰５７に供給する形態となっている。この形態は、石炭灰５７と添加剤５６が、溶融炉５０へ入る前（例えば直前）に確実に混合され、石炭灰５７の粒子５７ａと添加剤５６の粒子５６ａとを接触、衝突させつつ溶融炉５０へ投入し得る。
【００７４】
なお、上記実施形態においても、第３実施形態と同様に、添加剤５６は、融点降下剤として作用し得るその他のカルシウム系やナトリウム系の塩基性成分を含む物質を用いることができる。また、添加剤５６が噴霧状態の態様ならば、噴霧粒子が個々に帯電状態を保ち易く、分散し易く、かつ石炭灰５７の粒子５７ａと接触、衝突させ易い。
【００７５】
さらに、このように図７及び図８を用いて説明した第４実施形態は、本発明における燃焼装置の運転方法の説明でもある。すなわち、燃料（助燃燃料）５５と添加剤５６とを炉内に供給し（さらには石炭灰５７も供給するが）、燃焼させる例えば溶融炉５０で示されるような燃焼装置の運転方法において、添加剤５６の粒子に対して荷電する帯電工程を付加する。帯電部６０７におけるコロナ放電帯に添加剤５６を通過させ添加剤５６の粒子を、マイナスに帯電させる工程は、添加剤の粒子に対して荷電するために付加された帯電工程の一例である。このような燃焼装置の運転方法において、さらに、被溶融物質、例えば石炭灰５７を溶融炉５０に投入する工程を備える。これは、被溶融物質を炉に投入する被溶融物質供給工程の一例である。これにより、上記帯電工程は、添加剤５６の粒子５６ａを、石炭灰５７の有する粒子５７ａとの間に静電気的に引力が働くように荷電する。添加剤５６は、このような帯電工程を経ることにより、添加剤５６のそれぞれの粒子が帯電し、添加剤５６の粒子は互いに斥力により反発しあって分散し易くなる。添加剤５６が石炭灰５７の融点降下剤であれば、石炭灰５７の粒子５７ａと添加剤５６の粒子５６ａとの間に静電気的な引力を働かせることにより、添加剤５６の粒子５６ａは、より容易に石炭灰５７の粒子５７ａと接触、衝突するような状態にし得る。
【００７６】
以上各実施形態において説明したように、本発明によれば、添加剤供給機構２０（または６０）に荷電電極となる放電用の電極２０４（または６０４）を設けて添加剤１６（または５６）の粒子１６ａ（または５６ａ）を帯電させる。ある一方の極性に帯電した添加剤の粒子は、逆極性に帯電している物質（例えば、燃料１５や、被溶融物質としての石炭灰５７など）があれば、その物質と接触、衝突がし易くなり、炉内の燃焼等に関し効率的に作用し得る。これにより、添加剤を炉内でより効率的に作用させる高効率の燃焼装置及びその運転方法を提供することができる。添加剤が炉内の燃焼等に関し効率的に作用し得ることで、添加剤量削減に寄与する。また、燃焼の際に炉への影響として問題となるスラッギング性、ファウリング性についても影響の低減が期待できる。さらに、石炭灰からの有害微量元素の溶出抑制にも寄与し得るなど、種種の効果につながる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃焼装置の要部を示す構成図である。
【図２】図１中の燃料と添加剤との混合の態様の一例を示す概念図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る燃焼装置の要部を示す構成図である。
【図４】図３中の燃料と添加剤との混合の態様の一例を示す概念図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る燃焼装置の要部を示す構成図である。
【図６】図５中の石炭灰と添加剤との混合の態様の一例を示す概念図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る燃焼装置の要部を示す構成図である。
【図８】図７中の石炭灰と添加剤との混合の態様の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０    ボイラ
１１    ノーズ部
１４    バーナ
１５    燃料
１６、５６    添加剤
２０、６０    添加剤供給機構
４１、７１    脱硝装置
４２、７２    集塵装置
４３、７３    脱硫装置
４４、７４    煙突
５０    溶融炉
５５    助燃燃料
５７    石炭灰
５８    燃焼用空気
７０    熱交換器
１００、５００    直胴部
１０１    火炉
１０２    副側壁
１０３    後部伝熱部
２０１、６０１    ノズル
２０２、２０７、６０２、６０７    帯電部
２０３、２０８、６０３、６０８    コロナ放電回路
２０４、２０９、６０４、６０９    電極
２０５、２０６、６０５、６０６    添加剤供給経路
３０１、７０１    合流部
５０１    スラグ排出口
５０２    助燃燃料供給路
５０３    空気供給路
５０４    石炭灰供給経路
【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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