(57)【要約】【課題】本発明の目的は、火炎の衝突を回避して火炉壁の腐食と火炎温度の上昇を抑制し、火炉壁近傍の未燃分の残留を抑制することにより、ＮＯｘとＣＯを共に低減できるようにした微粉炭焚きボイラを提供する。【解決手段】本発明の微粉炭焚きボイラは、ボイラを構成する火炉１００と、この火炉壁面の前壁３及び後壁４のそれぞれの下部に燃料の微粉炭と空気とを火炉内に供給して燃焼させる複数のバーナ９を複数段に配置し、前記バーナの設置位置よりも上部となる火炉壁面にアフタエア空気を供給する複数のアフタエアポート１４、１５を配置し、火炉の前壁に設置したバーナ９の配設位置は火炉の後壁に設置したバーナ９と高さ方向に重なりあわないように上下方向にずらして配置し、複数段に配置したバーナのうち最上段に設置するバーナ９の本数が下段に設置されたバーナの本数よりも小なくなるように配置して構成した。【選択図】図１
2009103346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラを構成する火炉と、この火炉壁面の前壁及び後壁のそれぞれの下部に燃料の微粉炭と空気とを火炉内に供給して燃焼させる複数のバーナを複数段に配置し、前記バーナの設置位置よりも上部となる火炉壁面にアフタエア空気を供給する複数のアフタエアポートを配置し、火炉の前壁に設置したバーナの配設位置は火炉の後壁に設置したバーナと高さ方向に重なりあわないように上下方向にずらして配置し、複数段に配置したバーナのうち最上段に設置するバーナの本数が下段に設置されたバーナの本数よりも少なくなるように配置したことを特徴とする微粉炭焚きボイラ。
【請求項２】
請求項１に記載の微粉炭焚きボイラにおいて、火炉の前壁と火炉の後壁の最上段に設置されたバーナは、火炉の中央側に配置していることを特徴とする微粉炭焚きボイラ。
【請求項３】
請求項１に記載の微粉炭焚きボイラにおいて、火炉の前壁の最上段に設置されたバーナは火炉の側壁側に配置し、火炉の後壁の最上段に設置されたバーナは火炉の中央側に配置していることを特徴とする微粉炭焚きボイラ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の微粉炭焚きボイラにおいて、火炉の前壁に設置された最下段バーナは、火炉の後壁に設置された最下段バーナよりも低い位置に配置したことを特徴とする微粉炭焚きボイラ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の微粉炭焚きボイラにおいて、前記バーナのうち燃料の微粉炭の供給を休止している休止バーナの本数は、火炉の前壁と火炉の後壁とで同数になるように配置したことを特徴とする微粉炭焚きボイラ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の微粉炭焚きボイラにおいて、前記アフタエアポートには供給空気量の多い主アフタエアポートと、この主アフタエアポートの配設位置よりも供給空気量の少ない副アフタエアポートとをそれぞれ備えていることを特徴とする微粉炭焚きボイラ。
【請求項７】
請求項６に記載の微粉炭焚きボイラにおいて、前記主アフタエアポートは火炉中央部へ到達可能な運動量の大きい空気を噴出するよう構成され、前記副アフタエアポートは火炉壁面近傍へ運動量の小さい空気を噴出するよう構成されていて、火炉壁面に配置された前記副アフタエアポートの断面中心の位置が、火炉壁面に配置された前記主アフタエアポートの断面中心の位置から主アフタエアポート口径の１倍以上５倍以下の範囲に配置されていることを特徴とする微粉炭焚きボイラ。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の微粉炭焚きボイラにおいて、主アフタエアポートは主アフタエア空気を火炉内部に噴出する空気噴出口へ向かって流路外径が縮小する縮流部を有し、噴出される主アフタエア空気が主アフタエアポートの中心軸方向を向いて流れるように構成したことを特徴とする微粉炭焚きボイラ。
【請求項９】
請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の微粉炭焚きボイラにおいて、副アフタエアポートは中央の軸線上に沿って配置されて直進流を噴出する円筒管と、この円筒管の外周側に外周部を配設した同心軸状の多重管構造を備えて前記直進流の外周から旋回流を供給するように構成したことを特徴とする微粉炭焚きボイラ。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の微粉炭焚きボイラにおいて、バーナへ燃焼用の２次、３次空気を供給する２次、３次空気供給ダクトに、各バーナに独立して供給する空気の流量を調節する空気流量調整機構が設置されていることを特徴とする微粉炭焚きボイラ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の微粉炭焚きボイラにおいて、バーナに搬送される燃料の微粉炭量を計測する微粉炭流量計を前記バーナに微粉炭を搬送する流路に設置し、この微粉炭流量計で計測した微粉炭量に基づいて前記バーナに供給する燃焼用の２次、３次空気量を演算し、この演算した空気量となるように空気流量調整機構を操作してバーナに供給する燃焼用の２次、３次空気量を調節する制御器が備えられていることを特徴とする微粉炭焚きボイラ。
【請求項１２】
ボイラを構成する火炉と、この火炉壁面の前壁及び後壁のそれぞれの下部に燃料の微粉炭と空気とを火炉内に供給して燃焼させる複数のバーナを複数段に配置し、前記バーナの設置位置よりも上部となる火炉壁面にアフタエア空気を供給する複数のアフタエアポートを配置し、火炉内の上流側で微粉炭と空気を空気不足の状態で燃焼させて生成する燃焼ガスに対して火炉内の下流側で空気を供給して完全燃焼させるようにした微粉炭焚きボイラの微粉炭燃焼方法において、前記火炉の前壁と後壁に設置した各段のバーナ高さが火炉の前壁と後壁とで上下にずらせて配置して前記バーナから火炉に噴射する噴流が衝突しないように微粉炭と空気を投入し、火炉の前壁と後壁の最上段に設置されたバーナの１段あたりの本数が下段に備えられたバーナの１段あたりの本数よりも少なくなるようにバーナを配置すると共に火炉の後壁の最上段に設置されたバーナは火炉の中央側に配置して微粉炭と空気を火炉中央部へ噴出するようにしたことを特徴とする微粉炭焚きボイラの微粉炭燃焼方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の微粉炭焚きボイラの微粉炭燃焼方法において、火炉の前壁に設置された最下段バーナの高さが、火炉の後壁に設置された最下段バーナの高さよりも低くなるようにバーナを配置して、火炉の前壁の燃焼ガスの滞留時間を火炉の後壁の燃焼ガスの滞留時間より短くなるように前記バーナから火炉に微粉炭と空気を噴出するようにしたことを特徴とする微粉炭焚きボイラの微粉炭燃焼方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は微粉炭焚きボイラ及び微粉炭焚きボイラの微粉炭燃焼方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微粉炭焚きボイラでは、燃料の微粉炭を燃焼させた際に発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度低減が求められており、この要求に応えるために、二段燃焼法が適用されている。
【０００３】
この微粉炭焚きボイラの二段燃焼方法とは、ボイラの火炉に設置したバーナから燃料の微粉炭を空気不足の状態で火炉内に供給して燃焼させた後に、完全燃焼用のアフタエア空気をバーナより火炉の下流側に設置したアフタエアポートから火炉内に供給して未燃焼成分を燃焼させる燃焼方法である。
【０００４】
二段燃焼方法を採用した微粉炭焚きボイラの火炉に設置されるバーナには、微粉炭と空気の混合と火炉内での燃焼状態の改善のため、いくつかの構造が提案されている。
【０００５】
例えば、バーナを半ピッチづつずらして配置して火炉内温度、噴流の混合などを制御するようにした技術が、特開昭５９−８６８０５号公報及び特開昭５９−４９４０６号公報にそれぞれ開示されている。
【０００６】
特開昭５９−４９４０６号公報に開示された技術には、微粉炭焚きボイラの火炎間の干渉をなくして煤塵の発生量を低減すること、また特開昭５９−８６８０５号公報に開示された技術には、微粉炭焚きボイラの火炎の衝突を防止しＮＯｘの発生を低減することが開示されている。
【０００７】
特に特開昭５９−４９４０６号公報には、微粉炭焚きボイラのバーナの配置を工夫して、火炉前壁と後壁の各段内バーナを列方向または高さ方向に沿って段毎に半ピッチづつずらせて配置した構造が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開昭５９−４９４０６号公報
【特許文献２】特開昭５９−８６８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記した特開昭５９−４９４０６号公報及び特開昭５９−８６８０５号公報に開示された微粉炭焚きボイラでは、火炉内のバーナ間、及びバーナと火炉の側壁との間に低圧部が生じるため火炉内の側壁部近傍に未燃焼成分が多く残留するという問題がある。
【００１０】
火炉内の側壁部近傍に残留する未燃焼成分の濃度を低減させるためには、火炉内でバーナから供給された微粉炭を空気不足の状態で燃焼させる還元領域に空気を多く混合すればよいが、そうするとＮＯｘの還元が不十分となりＮＯｘ濃度が増加してしまうという課題がある。
【００１１】
本発明の目的は、火炎の衝突を回避して火炉壁の腐食と火炎温度の上昇を抑制し、火炉壁近傍の未燃分の残留を抑制することにより、ＮＯｘとＣＯを共に低減できるようにした微粉炭焚きボイラ及び微粉炭焚きボイラの微粉炭燃焼方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の微粉炭焚きボイラは、ボイラを構成する火炉と、この火炉壁面の前壁及び後壁のそれぞれの下部に燃料の微粉炭と空気とを火炉内に供給して燃焼させる複数のバーナを複数段に配置し、前記バーナの設置位置よりも上部となる火炉壁面にアフタエア空気を供給する複数のアフタエアポートを配置し、火炉の前壁に設置したバーナの配設位置は火炉の後壁に設置したバーナと高さ方向に重なりあわないように上下方向にずらして配置し、複数段に配置したバーナのうち最上段に設置するバーナの本数が下段に設置されたバーナの本数よりも少なくなるように配置したことを特徴とする。
【００１３】
また本発明の微粉炭焚きボイラの微粉炭燃焼方法は、ボイラを構成する火炉と、この火炉壁面の前壁及び後壁のそれぞれの下部に燃料の微粉炭と空気とを火炉内に供給して燃焼させる複数のバーナを複数段に配置し、前記バーナの設置位置よりも上部となる火炉壁面にアフタエア空気を供給する複数のアフタエアポートを配置し、火炉内の上流側で微粉炭と空気を空気不足の状態で燃焼させて生成する燃焼ガスに対して火炉内の下流側で空気を供給して完全燃焼させるようにした微粉炭焚きボイラの微粉炭燃焼方法において、前記火炉の前壁と後壁に設置した各段のバーナ高さが火炉の前壁と後壁とで上下にずらせて配置して前記バーナから火炉に噴射する噴流が衝突しないように微粉炭と空気を投入し、火炉の前壁と後壁の最上段に設置されたバーナの１段あたりの本数が下段に備えられたバーナの１段あたりの本数よりも少なくなるようにバーナを配置すると共に火炉の後壁の最上段に設置されたバーナは火炉の中央側に配置して微粉炭と空気を火炉中央部へ噴出するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、火炎の衝突を回避して火炉壁の腐食と火炎温度の上昇を抑制し、火炉壁近傍の未燃分の残留を抑制することにより、ＮＯｘとＣＯを共に低減できるようにした微粉炭焚きボイラ及び微粉炭焚きボイラの微粉炭燃焼方法が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に本発明の実施例である微粉炭焚きボイラ及び微粉炭焚きボイラの微粉炭燃焼方法について図面を参照して以下に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明の一実施例である微粉炭焚きボイラ及び微粉炭焚きボイラの微粉炭燃焼方法を示す概略構成図である。
【００１７】
図１において、本実施例の微粉炭焚きボイラは火炉１００を備えており、この火炉１００の壁面は、上部の火炉天井１と、下部のホッパ２と、側方の火炉前壁３と、この火炉前壁３に対面して配設された火炉後壁４と、この火炉後壁４の上部に配設されたノーズ５と、前記火炉前壁３と火炉後壁４との間の左右の側面に設置された火炉側壁６とで囲われ、それぞれの壁面には、水管（図示せず）が配列されている。
【００１８】
前記のそれぞれの壁面に配列した水管によって、火炉１００内に形成した燃焼空間７で燃料の微粉炭が燃焼して発生した燃焼熱の一部が吸収される。
【００１９】
また、火炉内の火炉燃焼空間７で微粉炭が燃焼して発生した燃焼ガスの燃焼熱は、火炉１００内の下流に設置された熱交換器８によって熱交換して主に回収される。
【００２０】
熱交換器８は火炉天井１に取り付けられて火炉１００内を流下する燃焼ガスと熱交換するように構成され、火炉内の上流側へ熱伸びを許容する構造となっている。
【００２１】
火炉燃焼空間７で微粉炭が燃焼して生成した燃焼ガスは火炉１００内を下方から上方に向かって流下し、更に図示しない後部伝熱部で熱交換されて熱回収され、火炉から外部に排ガスとして排出される。
【００２２】
火炉１００の火炉前壁３及び火炉後壁４の下部には多段に亘って複数のバーナ９がそれぞれ設置されており、これらのバーナ９から微粉炭を火炉１００内に噴出して燃焼させ、火炉に空気不足の火炎を形成させる。
【００２３】
火炉前壁３及び火炉後壁４に複数段に亘って設置されたバーナ９は、各バーナ段の高さが火炉前壁３のバーナ９と火炉後壁４のバーナ９とでバーナの設置位置が高さ方向に半ピッチずつずれるようにそれぞれ複数個設置される。
【００２４】
前記火炉前壁３及び火炉後壁４に複数段に亘って設置されたバーナ９は、高さ方向に半ピッチをずらして配置することによって、前記火炉前壁３のバーナ９によって火炉内に生じる火炎と、火炉後壁４のバーナ９によって火炉内に生じる火炎との衝突が回避されて火炎温度が上昇しないため、火炉内で発生するＮＯｘ発生量が減少する。
【００２５】
これは対向するバーナ９の火炎との衝突部が最小となるように前記火炉前壁３及び火炉後壁４にそれぞれバーナ９を配置できるためである。
【００２６】
前記火炉前壁３及び火炉後壁４に設置するバーナ９の配置間隔となる高さ方向のバーナピッチは必ずしも半ピッチにしなくてもよいが、バーナピッチが半ピッチより小さい場合は火炎衝突回避による火炎温度の上昇を抑制する効果が減少する。
【００２７】
逆にバーナピッチが半ピッチより大きい場合は、最上段のバーナ９からアフタエアポートまでの距離が短くなり、ＮＯｘ還元領域が減少する。
【００２８】
よってバーナ９は火炉前壁３の最下段バーナ９の高さが火炉後壁４の最下段バーナ９の高さよりも高さ方向に半ピッチだけ低くなるように設置する。
【００２９】
この場合、火炉前壁３の最下段バーナ９の位置を、ホッパ２の高さ位置からバーナ口径の２倍を加えた高さ以上となる位置に設置すると、ホッパ２の腐食やスラッギングを抑制する効果が特に高くなる。
【００３０】
上述のように火炉前壁３の最下段バーナ９の高さ位置が火炉後壁４の最下段バーナ９の高さ位置よりも低くなるように設置すると、火炉前壁３内の燃焼ガスの滞留時間が長くなり、火炉側壁６近傍の燃焼ガスと空気が混合されやすくなるため、火炉内の未燃焼成分２６の低減に有効である。
【００３１】
また、火炉後壁４では、ノーズ５の設置によって返照ガスの上昇流によどみが生じて混合が促進されるため、火炉前壁３のバーナ段よりも火炉後壁４のバーナ段を高い位置に設置することができる。
【００３２】
本実施例の微粉炭焚きボイラにおいては、燃料となる微粉炭は石炭を図示しない粉砕器でおよそ１５０μｍ以下に粉砕した後に空気で搬送し、バーナ用１次空気と微粉炭１０として、微粉炭流量計１１を経て前記火炉前壁３及び火炉後壁４に配置した複数段のバーナ９からそれぞれ火炉１００内に噴出して燃焼し、図５に示したように火炉内に火炎４９を形成させる。
【００３３】
バーナ用２次、３次空気２２も同時に、バーナ用２次、３次空気供給ダクト１３を経てバーナ９から火炉１００内に噴出され、バーナ９から噴出されたバーナ用１次空気と微粉炭１０の燃焼に用いられる。
【００３４】
前記バーナ９の下流となる該バーナ９よりも高い位置の火炉１００の火炉前壁３及び火炉後壁４には副アフタエアポート１５がそれぞれ設置される。
【００３５】
副アフタエアポート１５は通常、火炉１００の火炉前壁３と火炉後壁４にそれぞれ複数個設置されている。
【００３６】
この副アフタエアポート１５の構造は図５に示したように副アフタエア空気３１を旋回流にして火炉１００内に供給するようにした構造であるが、この副アフタエアポート１５の構造の詳細は後述する。
【００３７】
火炉１００の内部では前記バーナ９から噴出されたバーナ用１次空気と微粉炭１０を燃焼させた際に、火炉内に空気不足の火炎からＣＯなどの未燃焼成分２６が発生する。
【００３８】
このため、副アフタエアポート１５よりも高い位置となる火炉１００の火炉前壁３及び火炉後壁４に主アフタエアポート１４を設置している。
【００３９】
この主アフタエアポート１４は図５に示したように主アフタエア空気２９を火炉１００内に供給して、火炉１００内で空気不足の火炎から発生したＣＯなどの未燃焼成分２６を完全燃焼させるものである。
【００４０】
この主アフタエアポート１４からアフタエア空気２９を火炉１００内に供給することによって、火炉内で空気不足の火炎から発生したＣＯなどの未燃焼成分２６の大部分は、主アフタエアポート１４から供給した主アフタエア空気２９と混合することで完全燃焼する。
【００４１】
また、副アフタエアポート１５から火炉内に副アフタエア空気３１を供給することによって、火炉内で火炉上流からの燃焼ガスの流れによどみを生じさせている。
【００４２】
この副アフタエアポート１５から供給する副アフタエア空気３１が燃焼ガスの流れに形成するよどみによって、図５に示すように火炉内で主アフタエアポート１４から供給される主アフタエア空気２９の流れは火炉壁近傍で燃焼ガスの流れによって乱されることが抑制され、火炉燃焼空間７の火炉中央にまで主アフタエア空気２９を供給することができる。
【００４３】
一方、副アフタエアポート１５から供給する副アフタエア空気３１は運動量が小さく、火炉壁近傍に生じた燃焼ガスのよどみ域へ空気を供給できるため、未燃焼成分２６との混合が促進される。
【００４４】
これにより火炉内の主アフタエアポート１４の間に残留する未燃焼成分２６は副アフタエア空気３１及び主アフタエア空気２９の双方と効率よく混合される。
【００４５】
ＮＯｘの発生を抑制して未燃焼成分２６に効果的に空気を混合するためには、副アフタエア空気３１の運動量調整が重要である。
【００４６】
副アフタエアポート１５の下流となる火炉前壁３と火炉後壁４には、前述したように主アフタエアポート１４が設置されている。
【００４７】
主アフタエアポート１４も通常、火炉前壁３と火炉後壁４にそれぞれ複数個設置される。
【００４８】
主アフタエアポート１４の構造は、噴出口付近で空気の流れが主アフタエアポート中心軸方向を向くように構成された縮流型の構造であるが、構造の詳細は後述する。
【００４９】
バーナ９によって火炉内に形成された空気不足の火炎から発生したＣＯなどの未燃焼成分２６の大部分は、主アフタエアポート１４から火炉内に供給された主アフタエア空気２９と混合することで完全燃焼（酸化）する。
【００５０】
ただし、未燃焼成分２６と主アフタエア空気２９との混合時に、ＮＯｘ（主にサーマルＮＯｘ）も発生する。
【００５１】
ＮＯｘの発生量は主アフタエア空気２９の運動量（縮流部の最大流速）と関連があり、主アフタエア空気２９の運動量の調整が重要である。
【００５２】
さらに、主アフタエア空気２９の噴出条件をＮＯｘの発生量が低くなるように設定すると、酸化が不充分になってＣＯが発生しやすくなる傾向があるので、ＮＯｘとＣＯの性能バランスに留意して、主アフタエア空気２９の噴出条件を設定する必要がある。
【００５３】
火炉前壁３と火炉後壁４に設置される副アフタエアポート１５の設置位置は、副アフタエアポート１５が主アフタエアポート１４の上部に設置されている場合、副アフタエアポート１５の断面中心位置と主アフタエアポート１４の断面中心位置の距離が、主アフタエアポート１４の口径の１から５倍となる範囲内で前記主アフタエアポート１４から上方の火炉前壁３と火炉後壁４とに配置することが望ましい。
【００５４】
副アフタエアポート１５の断面中心位置が、主アフタエアポート１４の口径の５倍の長さよりも大きい高い位置になると、主アフタエアポート１４の近傍の火炉内でよどんでいる未燃焼成分２６へ副アフタエアポート１５から副アフタエア空気３１を供給できなくなるため、火炉壁近傍のＣＯ濃度が増加する。
【００５５】
逆に火炉前壁３と火炉後壁４に設置される副アフタエアポート１５の設置位置が主アフタエアポート１４の下部に設置されている場合、副アフタエアポート１５の断面中心位置と主アフタエアポート１４の断面中心位置の距離が、主アフタエアポート１４の口径の１から５倍となる範囲内で前記主アフタエアポート１４から下方の火炉前壁３と火炉後壁４とに配置することが望ましい。
【００５６】
副アフタエアポート１５の断面中心位置が、主アフタエアポート１４の口径の５倍以上の長さよりも大きい低い位置になると、主アフタエアポート１４から火炉内に供給される主アフタエア空気２９の流れが炉壁近傍で燃焼ガスによって乱されるため、火炉中央に主アフタエア空気２９を供給できなくなり、且つ燃焼ガスの温度が高い条件で副アフタエア空気３１が噴出されるためＮＯｘ濃度が増加する。
【００５７】
また、副アフタエアポート１５の設置位置が主アフタエアポート１４の上部又は下部に設置されている何れの場合であっても、火炉前壁３と火炉後壁４に設置される副アフタエアポート１５の設置位置は、副アフタエアポート１５の断面中心位置と主アフタエアポート１４の断面中心位置の距離が、主アフタエアポート１４の口径の1倍以上離れたところに設置する。
【００５８】
その理由は、主アフタエアポート１４から火炉内に供給される主アフタエア空気２９の噴流に副アフタエアポート１５から供給する副アフタエア空気３１が巻き込まれるため、副アフタエアポート１５から火炉内に副アフタエア空気３１を供給する効果が得られなくなるためである。
【００５９】
また、燃焼用空気は、吸気供給系に設置された空気流量配分調整機構１６によってバーナ用２次、３次空気２２とアフタエア空気１７に配分される。
【００６０】
バーナ９へ供給される２次、３次空気２２は、空気流量配分調整機構１６の後流側に設置された空気流量配分調整機構１８によって火炉前壁３側のバーナ９に流れる２次、３次空気２２と、火炉後壁４側のバーナ９に流れる２次、３次空気２２とに配分される。
【００６１】
火炉前壁３側のバーナ９と火炉後壁４側のバーナ９に流れるバーナ用２次、３次空気２２は、前記バーナ９に燃料として供給される微粉炭の流量である微粉炭流量計１１で計測された微粉炭流量値１９に応じて、制御器２０で演算して設定したバーナ用２次、３次空気流量設定値の流量となるように前記空気流量配分調整機構１８を操作してそれらの流量がそれぞれ制御されて供給される。
【００６２】
図２に示したように、バーナ９に供給されるバーナ用２次、３次空気２２の流量はバーナ用２次、３次空気流量検出器２１で測定されている。
【００６３】
制御器２０には、微粉炭流量計１１で測定された微粉炭流量値１９と、バーナ用２次、３次空気流量検出器２１で測定されたバーナ用２次、３次空気流量値２２がそれぞれ入力される。
【００６４】
そして制御器２０では、石炭を粉砕して微粉炭を製造するミルのうちで１つのミルから供給される微粉炭量に偏差がある場合に、微粉炭流量計１１で測定された微粉炭流量値１９に基づいて微粉炭が多く供給されているバーナ９に対してバーナ用２次、３次空気流量値２２が多くなるように制御し、また微粉炭が少なく供給されているバーナ９に対してバーナ用２次、３次空気流量値２２が少なくなるように制御するように前記空気流量配分調整機構１８を操作するので、個々のバーナ９の空気流量を独立して調整することができる。
【００６５】
またアフタエア空気１７は、空気流量配分調整機構１６の後流側に設置されたアフタエア空気流量調整機構２３の操作によって、火炉前壁３側のアフタエアポートに流れるアフタエア空気１７と火炉後壁４側のアフタエアポートに流れるアフタエア空気１７とに配分される。
【００６６】
アフタエア空気流量調整機構２３によって火炉前壁３側のアフタエアポートと火炉後壁４側のアフタエアポートに流れる空気とに配分されたアフタエア空気１７は、更に図１０から図１２に示されたウィンドウボックス２４に設置された後述する主アフタエア流量調整機構２８と副アフタエア流量調整機構３０の操作によって、主アフタエアポート１４に流れて火炉内に主アフタエア空気２９として噴出する空気と、副アフタエアポート１５に流れて火炉内に副アフタエア空気３１として噴出する空気とに配分される。
【００６７】
これにより、図５に示したように、主アフタエア空気２９の運動量と副アフタエア空気３１の運動量がそれぞれ調整できる。
【００６８】
尚、前記した各空気流量調整機構２８、３０の詳細は後述する。
【００６９】
主アフタエア空気２９の運動量が大きすぎるときには主アフタエア流量調整機構２８及び副アフタエア流量調整機構３０を操作して副アフタエア空気３１の運動量を増やし、また、主アフタエア空気２９の運動量が小さすぎるときには主アフタエア流量調整機構２８及び副アフタエア流量調整機構３０を逆に操作して副アフタエア空気３１の運動量を減少させる。
【００７０】
副アフタエアポート１５から火炉内に供給する副アフタエア空気３１は、火炉内で主アフタエアポート１４よりも上流から噴出させることによって、火炉内で燃焼ガスが上昇する速度を弱めるため、主アフタエアポート１４から火炉内に供給する主アフタエア空気２９の噴流が乱れることなく火炉中央まで主アフタエア空気２９を供給することができる。
【００７１】
また主アフタエア空気２９は、副アフタエア空気３１と燃焼ガスが反応して生じた排ガス成分を巻き込むため、燃焼温度が低下しＮＯｘ（サーマルＮＯｘ）の生成が少なくなる。
【００７２】
一方、副アフタエアポート１５から供給する副アフタエア空気３１は運動量が少なく、噴出した副アフタエア空気３１は火炉壁近傍の未燃焼成分２６と混合するため、サーマルＮＯｘ発生に与える影響は小さい。
【００７３】
また、この副アフタエア空気３１の空気量を操作して主アフタエア空気２９の空気量を調整できるので、バーナ９へ供給される２次、３次空気流量２２は常に一定にできる。
【００７４】
これは、バーナ９によって火炉内に形成される空気不足の火炎の燃焼条件を、ここでのＮＯｘ発生量が最も少なくなる最適条件で常に運用できることを意味する。
【００７５】
この結果、バーナ９によって火炉内で発生するＮＯｘの濃度を常に最小に保つと同時に、主アフタエア空気２９の空気噴出条件をＮＯｘとＣＯの総合性能が最適になるように保つことができる。
【００７６】
本発明の実施例である微粉炭焚きボイラ及び微粉炭焚きボイラの微粉炭燃焼方法においては、各段のバーナ９が火炉１００の前壁３及び後壁４で高さ方向に重なりあわないように半ピッチずらして対向に配置され、火炉前壁３または火炉後壁４に設置するバーナ９の１段あたりの本数が各段で異なるとき、最上段に設置するバーナ９の本数が最小となるように配置することが望ましい。
【００７７】
最上段バーナはアフタエアポートまでの距離が短いため、下段バーナに比べてＮＯｘの還元時間が少なくなる。
【００７８】
最上段に設置するバーナ本数を少なくすると、ＮＯｘの還元時間が短いバーナが減少するため、ＮＯｘ低減に有効である。
【００７９】
本実施例の微粉炭焚きボイラでは、火炉の前壁３と後壁４の最上段に設置されたバーナ９は、火炉の中央側に配置することが望ましい。
【００８０】
上段バーナの数が下段バーナの数より少ない場合に上述のようにバーナを配置すると、最上段の側壁６側にバーナの設置がないために側壁６側に流れる燃焼ガスが減少するので、このため未燃焼成分を低減することができる。
【００８１】
また、火炉の前壁３の最上段に設置されたバーナ９は火炉の側壁６側に、火炉の後壁４の最上段に設置されたバーナ９は火炉の中央側に配置することもできる。
【００８２】
後壁４側は前壁３側に比べて最上段バーナ９からノーズ５までの距離が短く、アフタエアポートから供給された空気と燃焼ガスが混合されにくいため、後壁４の最上段バーナ９を側壁６側に設置すると側壁６の近傍に未燃焼成分が残留しやすくなるため後壁４の最上段バーナ９は中央側に配置することが望ましい。
【００８３】
また前壁３の最上段バーナ９を側壁６側となるように配置すると、後壁４からの火炎と衝突しにくくなり、火炎温度が上昇しないためＮＯｘの低減にも効果的である。
【００８４】
本実施例の微粉炭焚きボイラでは、各段のバーナ高さが火炉の前壁３と後壁４で半ピッチずつずれるように対向して配置したバーナ９のうち、火炉の前壁３に設置された最下段バーナ９の高さが、火炉の後壁４の最下段バーナ９よりも低くなるように配置することが望ましい。
【００８５】
火炉の後壁４側では、火炉の後壁４の上部にあるノーズ５によってガス上昇流がよどんで混合が促進されるが、火炉の前壁３にはノーズがないため、燃焼ガスと空気のガス上昇流速は変化しない。
【００８６】
このため火炉の前壁３の最下段バーナ９の高さが火炉の後壁４の最下段バーナ９の高さよりも低くなるようにバーナを配置すると、火炉の前壁３のガスの滞留時間が長くなり側壁６の近傍の燃焼ガスと空気が混合されやすくなるため、未燃焼成分を効果的に低減できる。
【００８７】
本実施例の微粉炭焚きボイラでは、休止バーナが火炉の前壁３、火炉の後壁４で同数になるように備えることが望ましい。
【００８８】
休止バーナは通常、バーナの腐食、灰付着等を防止するため少量の空気を流している。
【００８９】
休止バーナを火炉の前壁３のみに配置すると、休止バーナから供給される空気によって前壁側の空気比が大きくなり還元域が偏るため、前壁側のＮＯｘ濃度が増加する。
【００９０】
また火炉の前壁３と後壁４で熱吸収に偏りが生じるため好ましくない。
【００９１】
火炉の後壁４側のバーナのみを休止させた場合も同様である。
【００９２】
一方、休止バーナを火炉の前壁３と後壁４で同数となるように設置すると、前壁３と後壁４の空気比の増加幅が小さくなり還元域の偏りがなくなるため、ＮＯｘ濃度が増加しにくい。
【００９３】
また火炉の前壁３側と後壁４側とで熱負荷が均一となるため、熱吸収を均等にすることができる。
【００９４】
本実施例の微粉炭焚きボイラにおいて、アフタエアポートには供給空気量の多い主アフタエアポート１４と供給空気量の少ない副アフタエアポート１５とをそれぞれ備えることが望ましい。
【００９５】
特に主アフタエアポート１４は火炉中央部へ到達可能な運動量の大きい空気を噴出するよう構成し、副アフタエアポート１５は火炉壁面近傍へ運動量の小さい空気を噴出する構成であって、副アフタエアポート１５の断面中心から主アフタエアポート１４の断面中心までの距離が、主アフタエアポート１４の口径の1倍以上５倍以下となるように副アフタエアポート１４を設置することが望ましい。
【００９６】
副アフタエアポート１５を主アフタエアポート１４の上流側となる下方の火炉壁面に配置した場合は、副アフタエアポート１５から副アフタエア空気を供給することによって火炉上流からの燃焼ガスがよどむ、すなわち火炉壁近傍の燃焼ガスの上昇流速が弱まる。
【００９７】
このため、主アフタエアポート１４から供給される主アフタエア空気の流れが火炉壁近傍で燃焼ガスによって乱されることなく、火炉中央に供給することができる。
【００９８】
また副アフタエアポート１５を主アフタエアポート１４の下流側となる上方の火炉壁面に配置した場合、火炉上流からの燃焼ガスは主アフタエアポート１４の噴流と混合するが、一部は主アフタエアポート１４の間からすり抜ける。
【００９９】
すり抜けた未燃焼ガスは主アフタエアポート１４の下流では未燃焼ガスの上昇流速が弱まってよどんでいるため、このよどみ域で副アフタエアポート１５から副アフタエア空気を供給すると、火炉壁近傍で燃焼ガスと空気との混合を促進させることができる。
【０１００】
逆に副アフタエアポート１５の断面中心位置が、主アフタエアポート１４の口径の５倍以上の長さになるように副アフタエアポート１４を主アフタエアポート１５の上流側に設置すると、副アフタエア空気と燃焼ガスによるよどみの効果が十分得られなくなり、また副アフタエアポート１５を主アフタエアポート１４の下流側に設置すると、主アフタエア空気と燃焼ガスのよどみ域に副アフタエア空気を供給できなくなるため混合は促進されない。
【０１０１】
また副アフタエアポート１５の断面中心位置が、主アフタエアポート１４の口径の１倍以下の長さになるように副アフタエアポート１５を設置すると、副アフタエア空気が主アフタエア空気に巻き込まれるため上述の効果は得られない。
【０１０２】
また本実施例の微粉炭焚きボイラでは、主アフタエアポート１４は出口の空気噴出口へ向かって流路外径が縮小する縮流部を有し、噴出される空気が主アフタエアポートの中心軸方向を向いて流れるようにすることが望ましい。
【０１０３】
このようにすると、主アフタエア空気の運動量が増加して火炉中心部まで噴流が到達し混合が促進されるため、ＮＯｘとＣＯの同時低減に極めて有効である。
【０１０４】
また副アフタエアポート１５は、副アフタエア空気を火炉内部に噴出する空気噴出口へ向かって拡大する構造を有し、同心軸上の多重管構造に形成され、中央にある流路から直進流を噴出し、その外周からは旋回流を供給するようにすることが望ましい。
【０１０５】
このように噴出された空気がアフタエアポート中心軸と平行方向に流れる、または旋回流が発生するようにすると、主アフタエアポート１４によって空気を混合できない壁際部分の燃焼ガスに空気を混合し、ＣＯを低減するのに効果がある。
【０１０６】
直進型、または旋回型の副アフタエアポート１５から噴出した空気は、火炉の壁から炉内中心に向かう流速の減衰が早いため、火炉の中心部まで空気が到達しにくい。
【０１０７】
よって、火炉中央の高温域でサーマルＮＯｘが発生することなく、壁際のガスの混合を促進し、ＣＯを低減することができる。
【０１０８】
また主アフタエアポート１４と副アフタエアポート１５の両方に、空気流量を制御する空気流量調整機構２８、３０を設置することが望ましい。
【０１０９】
このようにすると、空気流量を微調整することが可能であるため、空気供給のバラツキが少なく、効率よく空気を混合することができる。
【０１１０】
本実施例の微粉炭焚きボイラにおいては、バーナへ燃焼用の２次、３次空気を供給する２次、３次空気供給ダクトに、各バーナに独立して空気をそれぞれ供給できるように空気流量調整機構２５が配設されていることが望ましい。
【０１１１】
このようにすると、バーナの２次、３次空気流量を微調整することが可能になり、バーナの燃焼状態に応じて効率よく空気を供給できるようになる。
【０１１２】
このためバーナ部で発生するＮＯｘを常に最小に保つことができる。
【０１１３】
また本実施例の微粉炭焚きボイラにおいては、複数のバーナに搬送される燃料の微粉炭量を計測する微粉炭流量計１１をバーナに微粉炭を搬送する流路に設置し、この微粉炭流量計１１で計測した微粉炭量に基づいてバーナに供給する燃焼用の２次、３次空気量を演算して調節する制御器２０が備えられていることが望ましい。
【０１１４】
微粉炭流量計１１及び制御器２０を設けて微粉炭流量計１１で計測した微粉炭供給量に応じてバーナ２次、３次空気流量の供給量を最適に制御することで、効果的にＮＯｘとＣＯを低減できる。
【０１１５】
次に本実施例の微粉炭焚きボイラに設置される最上段バーナ９の配置位置について、図２及び図３を用いて説明する。
【０１１６】
図２は図１に示した本実施例の微粉炭焚きボイラを火炉後壁側から見たボイラの構成図、図３は火炉前壁側から見たボイラの構成図である。
【０１１７】
図２及び図３において、本実施例の微粉炭焚きボイラでは火炉前壁３及び火炉後壁４に設置した主アフタエアポート１４と副アフタエアポート１５は同一のウィンドウボックス２４内に配置される。
【０１１８】
ウィンドウボックス２４を共通とすると、ウィンドウボックス２４へ供給されるアフタエア空気１７は１つのアフタエア空気流量調整機構２３によって調整できるため、制御が容易となる。
【０１１９】
火炉前壁３及び火炉後壁４に複数段に亘って設置されたバーナ９は、火炉前壁３、火炉後壁４のバーナともに最上段に位置するバーナ９の本数が下段側のバーナ９の本数に比べて最小の本数となるように設置する。
【０１２０】
これは、最上段のバーナ９はアフタエアポートのうち主アフタエアポート１４までの距離が下段のバーナ９に比べて短いため、火炉内で最上段のバーナ９の近傍で発生したＮＯｘの還元時間は短くなるためである。
【０１２１】
このため最上段のバーナ９の本数を下段のバーナに比べて少なくして配置すると、ＮＯｘの還元時間が短いバーナの本数が減少するため、ＮＯｘ低減に有効である。
【０１２２】
そこで、本実施例の微粉炭焚きボイラでは、火炉前壁３と火炉後壁４の最上段に設置された本数の少ない最上段のバーナ９は、それぞれ火炉の中央側に配置する。
【０１２３】
このように最上段のバーナ９を火炉の中央側に配置すると、最上段のバーナ９の側壁側にはバーナが設置されていないため火炉側壁６に流れる燃焼ガスが減少し、火炉内の未燃焼成分２６を低減させることができる。
【０１２４】
前記した複数段に設置された各バーナ９にはバーナ用２次、３次空気流量調整機構２５を備えたバーナ用２次、３次空気供給ダクト１３が独立して設置されており、これらの各バーナ９に供給される空気の流量を個別に制御できるように構成されている。
【０１２５】
即ち、バーナ用２次、３次空気供給ダクト１３の空気供給流路には図１及び図２に示すようにバーナ用２次、３次空気流量調整機構２５が設置されており、このバーナ用２次、３次空気流量調整機構２５を操作することによって各バーナ９に流れる空気の量を調整することができる。
【０１２６】
また微粉炭をバーナ９に搬送する燃料供給流路には微粉炭流量計１１が設置され、この微粉炭流量計１１で計測された微粉炭流量値１９に応じて制御器２０で演算したバーナ用２次、３次空気流量設定値となるように該制御器２０からバーナ用２次、３次空気流量調整機構開度指令４８を出力してバーナ用２次、３次空気流量調整機構２５を操作し、バーナ９に供給される空気の流量を制御する。
【０１２７】
また、休止バーナは火炉前壁３と火炉後壁４とで同数になるように配置する。
【０１２８】
休止バーナは通常、バーナ９の腐食、灰付着等を防止するため少量の空気を流している。
【０１２９】
休止バーナを火炉前壁３のみに配置すると、休止バーナから供給される空気によって火炉前壁３側の空気比が大きくなり還元域が偏るため、火炉前壁３側のＮＯｘ濃度が増加し、また熱吸収にも偏りが生じてしまう。
【０１３０】
一方、休止バーナを火炉前壁３と火炉後壁４とで同数となるように設置すると、火炉前壁３と火炉後壁４の空気比の増加幅が小さくなり還元域の偏りがなくなるため、ＮＯｘ濃度が増加しにくい。
【０１３１】
更に火炉前壁３側と火炉後壁４側とで熱負荷が均一となるため、火炉壁の熱吸収を均等にすることができる。
【０１３２】
次に本実施例の微粉炭焚きボイラに設置される最上段バーナ９の配置の変型例について、図４を用いて説明する。
【０１３３】
図４は図１に示した微粉炭焚きボイラを火炉前壁側から見たボイラの構成図である。
【０１３４】
図４において、本実施例の微粉炭焚きボイラに設置される最上段バーナ９の配設位置は、火炉前壁３の最上段に設置されたバーナ９は火炉の側壁６側に、火炉後壁４の最上段に設置されたバーナ９は火炉の中央側に配置する。
【０１３５】
火炉後壁４側は火炉前壁３側に比べて最上段バーナ９からノーズ５までの距離が短く、アフタエアポートから供給された空気と燃焼ガスが混合されにくいため、火炉後壁４の最上段バーナ９を火炉の側壁６側に設置すると火炉内の側壁近傍に未燃焼成分２６が残留しやすくなる。
【０１３６】
このため火炉後壁４の最上段バーナ９は、図２に示した火炉の後壁に設置された最上段バーナ９の如く火炉の中央側に配置することが望ましい。
【０１３７】
火炉前壁３の最上段バーナ９を火炉の側壁側となるように配置すると、火炉前壁３の側壁側に配置した最上段バーナ９から発生した火炎４９は、火炉後壁４の中央側に配置した最上段バーナ９から発生する火炎４９と衝突しにくくなり、火炎温度が上昇しないためＮＯｘの低減に効果的である。
【０１３８】
本実施例の微粉炭焚きボイラにおける最上段バーナ９の配置位置がＮＯｘ濃度と火炉側壁６の腐食に及ぼす効果について、図５、図６、図７を用いて説明する。
【０１３９】
図５は本実施例による微粉炭焚きボイラにおける火炉内のガスの混合状態を示す模式図であり、図６は本実施例による微粉炭焚きボイラの火炉前壁３側に設置したバーナ９から発生する火炎の状態を示す模式図であって、図５のＡ−Ａ断面図である。
【０１４０】
図７は本実施例の微粉炭焚きボイラとの比較例を示すボイラにおけるバーナの配置図であり、図６の火炉後壁４側で火炉前壁側３のバーナと対向する位置にバーナ９を設置した場合のガスの混合状態を示す図である。
【０１４１】
前記バーナ９は、図５に示すように火炉前壁３に設置される最下段バーナ９の高さが全バーナの中で一番低い位置に位置し、且つ火炉前壁のバーナ９が火炉後壁４のバーナ９よりも低くなるように、火炉前壁３のバーナ９及び火炉後壁４のバーナ９をそれぞれ高さ方向に半ピッチづつずらして配置する。
【０１４２】
このようにバーナ９を半ピッチずつずらして配置すると、図６に示すように火炉前壁３に配置したバーナ９の火炎４９と火炉後壁４に設置したバーナ９の火炎４９との衝突が回避されるため、温度が上昇しにくくなりＮＯｘの発生量を抑制することができる。
【０１４３】
尚、説明は省略したが、火炉の後壁４に設置したバーナ９から噴出する火炎の状態も、図６に示した火炉の前壁３のバーナ９から噴出する火炎の状態を示した火炎の状況とは噴出する方向が逆となるだけで、同じ状態の噴出する火炎の状況を得ることができる。
【０１４４】
一方、図７に示した比較例のように、火炉前壁３と火炉後壁４の各バーナ９を半ピッチずらさずに同じ高さで対向させて配置すると、火炉前壁３と火炉後壁４の各バーナ９の火炎４９が衝突して火炉中央に火炎衝突による高温部５０が生成するためＮＯｘの発生量が増加する。
【０１４５】
また火炎４９が衝突すると火炉側壁６へ流れる噴流５２が発生して、高温のまま側壁６に衝突するため、火炉側壁６に腐食部５３が生成する恐れがある。
【０１４６】
また、火炉側壁６へ流れる噴流５２は、側壁６やバーナ９近傍に滞留する循環流５１になって、火炉壁の腐食及び未燃焼成分の残留が発生することになる。
【０１４７】
このため、図６に示したように火炉前壁３のバーナ９を火炉後壁４のバーナ９の対して高さ方向に半ピッチずつずらして配置すれば、両者のバーナ９の火炎４９の衝突を回避できるので、火炉側壁５の腐食を抑制することができる。
【０１４８】
本実施例の微粉炭焚きボイラに設置されるバーナ９の配置が火炉内で未燃焼成分に及ぼす影響について、図８、図９を用いて説明する。
【０１４９】
図８は火炉前壁３側から見たボイラの前壁近傍のガス混合状態を示す図、図９は火炉後壁４側から見たボイラの後壁近傍のガス混合状態を示す図である。
【０１５０】
図８、図９において、バーナ９から噴射した燃料を燃焼させて火炉内で発生した未燃焼成分２６は、下流の主アフタエアポート１４から供給される空気と混合して酸化されるが、一部の未燃焼成分２６は主アフタエアポート１４の間からすり抜け、火炉天井１やノーズ５近傍に流れていく。
【０１５１】
この未燃焼成分２６は、副アフタエアポート１５から供給される空気によって酸化される。
【０１５２】
副アフタエアポート１５から供給される空気である副アフタエア空気３１は運動量が小さいため、未燃焼成分２６とすぐには混合せずに火炉下流の低温域２７で混合する。
【０１５３】
このようにすることによってサーマルＮＯｘの発生とＣＯの発生を同時に抑制することができる。
【０１５４】
図８の火炉前壁３側では、最下段バーナ９を火炉後壁４側の最下段バーナ９よりも半ピッチだけ下側に設置したことによって火炉天井１までの滞留時間が長くなるため、火炉前壁３側に残留した未燃焼成分２６は火炉出口まで到達する間に副アフタエア空気３１と混合される。
【０１５５】
一方、図９の火炉後壁４側では、火炉前壁３に比べてバーナ９が半ピッチだけ上側に設置したことによって火炉天井１までの滞留時間が短くなるが、火炉後壁４の高さ方向の途中にあるノーズ５によって未燃焼成分２６と副アフタエア空気３１の混合が促進される。
【０１５６】
また火炉後壁４の最上段バーナ９の配置を火炉の中央寄りに設置しているため、側壁６近傍の未燃焼成分２６の残留が少なくなる。
【０１５７】
図１０は、本実施例による微粉炭焚きボイラの火炉前壁３及び後壁４に設置した主アフタエアポート１４の詳細構造の一例である。
【０１５８】
図１０に示すように、本実施例の微粉炭焚きボイラにおける主アフタエアポート１４の基本構造は、噴流中心軸を対称軸とした円筒形である。
【０１５９】
主アフタエア空気流量は、ウィンドウボックス２４に形成された主アフタエア空気の開口部を調節するように設置された可動の主アフタエア空気流量調整機構２８により調整される。
【０１６０】
主アフタエア空気２９は主アフタエア空気流量調整機構２８を経由して矢印に沿って流れ、縮流部材３３を通じて主アフタエアポート１４から火炉内の燃焼空間７へ噴出される。
【０１６１】
主アフタエアポート１４から噴出された主アフタエア空気２９は、火炉内の燃焼空間７で可燃ガスと混合して可燃ガスを燃焼させる。
【０１６２】
主アフタエアポート１４の噴出口の周囲には、水管３２が設けられている。
【０１６３】
また、アフタエアポート１４の噴出口近傍には、主アフタエア空気２９を導く縮流部材３３がウィンドウボックス２４と一体に設けられている。
【０１６４】
この縮流部材３３は、噴出口に向かって次第に口径が小さくなる構造に形成されている。
【０１６５】
この縮流部材３３を配設することにより、主アフタエアポート１４の中心軸へ向かう速度成分が与えられ、縮流部３４が形成される。
【０１６６】
縮流部３４の入口近くに、縮流部の最小流路面積を規定する部材３５を縮流部材３３の内周側に設ける。
【０１６７】
縮流部３４での空気の流速は、縮流部３４で最も開口面積が小さくなる部分の面積で規定される。
【０１６８】
図１０に示した主アフタエアポート１４の構成では、縮流部３４の最小流路面積を規定する部材３５の先端部で縮流部の流速が最大になる。
【０１６９】
図１０に示した縮流部３４の最小流路面積を規定する部材３５は、噴出口に向かって外径が次第に小さくなる構成としたが、これは縮流部３４内での流れの乱れを少なくするためである。
【０１７０】
そして、縮流部３４内での流れの乱れを少なくすることでＮＯｘの急激な増加を抑制できる。
【０１７１】
この縮流部３４の最小流路面積を規定する部材３５は、支持材３６に固定し、支持材３６はガイド３７を介してウィンドウボックス２４の内壁に固定される。
【０１７２】
縮流部３４の最小流路面積を規定する部材３５の内側には、過熱防止材３８を設けることも可能であり、火炉内の燃焼空間７に形成された火炎からの放射熱で支持材３６が焼損するのを防ぐことができる。
【０１７３】
火炉内の燃焼空間７に形成された火炎放射熱が弱い場合や、他の方法で支持材３６を冷却できる場合には、過熱防止材は必ずしも必要ない。
【０１７４】
次に、本実施例による微粉炭焚きボイラの火炉前壁３及び後壁４に設置した主アフタエアポート１４の構造の更に別の変型例について図１１を用いて説明する。
【０１７５】
図１１に示すように、ウィンドウボックス２４内の主アフタエアポート１４の中心に円筒状の１次ノズル３９を配設し、この１次ノズル３９の外側に２次ノズル４０が、２次ノズル４０の外側には３次ノズル４１がそれぞれ設置されている。
【０１７６】
主アフタエア空気２９は１次ノズル３９に形成された主アフタエア空気の開口部を調節するように設置された可動の主アフタエア空気流量調整機構２８ａにより流量が調整され、それぞれの前記１次ノズル３９、２次ノズル４０、３次ノズル４１から1次空気４２、２次空気４３、３次空気４４をそれぞれ噴出する。
【０１７７】
３次ノズル４１から噴出する３次空気４４は、２次ノズル４０の出口で２次空気４３と合流して火炉内の燃焼空間７に流入する。
【０１７８】
ここで、２次ノズル４０から噴出される２次空気４３の噴出方向は、主アフタエアポート１４の噴流中心軸に平行である。
【０１７９】
さらに、２次空気４３には、２次ノズル４０の上流側に設置したレジスタ４５により旋回力を与えられるようになっている。
【０１８０】
３次ノズル４１は主アフタエアポート１４の噴流中心軸に対して内向きに設置されており、縮流を形成させるのに好適な構造である。
【０１８１】
２次空気４３と３次空気４４の流量は、２次ノズル４０及び３次ノズル４１の上流側にそれぞれ設置された主アフタエア流量調整機構２８ｂ、２８ｃを用いて変化させることで、２次空気４３と３次空気４４の合流後の方向を調整することができる。
【０１８２】
たとえば、主アフタエア流量調整機構２８ｃを操作して３次空気４４の流量をゼロとすれば、２次空気４３と３次空気４４が合流した後の内向きの角度はゼロとなる。
【０１８３】
また、主アフタエア流量調整機構２８ｂを操作して２次空気４３の流量をゼロとすれば、３次ノズル４１の方向に噴出する。
【０１８４】
このように噴出方向の調整により火炉内で燃料が過剰に存在し、空気不足になっているガスと空気を好適に混合して未燃焼成分２６を低減できる。
【０１８５】
さらに、２次空気４３の旋回の強さによっても、混合状態を調整可能である。
【０１８６】
図１２に、本実施例による微粉炭焚きボイラの火炉前壁３及び後壁４に設置した副アフタエアポート１５の詳細構造の一例を示す。
【０１８７】
図１２に示すように、ウィンドウボックス２４内に設置された副アフタエアポート１５は同心軸上の多重円管構造になっている。
【０１８８】
中心部に配設された円筒状の円管４６からは副アフタエア空気３１の直進流を噴出し、この円管４６の外周に配置された外周部４７からは、この外周部４７の上流側に設けたレジスタ４５により副アフタエア空気３１の旋回流を噴出する構造になっている。
【０１８９】
副アフタエア空気３１の流量は円筒状の円管４６に形成された副アフタエア空気の開口部を調節するように設置された可動の副アフタエア空気流量調整機構３０ａ、及び円管４６の外周に配置された外周部４７の上流側に設置された可動の副アフタエア空気流量調整機構３０ｂにより調整することができる。
【０１９０】
図１２に示したように副アフタエアポート１５を多重管の構造にし、副アフタエア空気３１を直進流と旋回流からなる複合ポートにすることにより、貫通力の調整（火炉中央での未燃ガスすり抜け防止）および、主アフタエアポート１４間の未燃ガス混合促進（旋回流の効果）が期待できる。
【０１９１】
本実施例による微粉炭焚きボイラのアフタエアポートの空気流量制御方法について、図２と図１３を用いて説明する。
【０１９２】
図２及び図１３において、ミルから供給された微粉炭流量１９は微粉炭流量計１１により計量され、この微粉炭流量計１１で計測された微粉炭流量１９の信号が制御器２０に入力される。
【０１９３】
またバーナ用２次、３次空気流量２２はバーナ用２次、３次空気流量検知器２１により計量され、このバーナ用２次、３次空気流量検知器２１で計測されたバーナ用２次、３次空気流量２２の信号が制御器２０に入力される。
【０１９４】
制御器２０ではバーナ９に供給される微粉炭流量１９に基づいて最適なバーナ用２次、３次空気流量２２を演算し、この最適なバーナ用２次、３次空気流量２２を得るためにバーナ用２次、３次空気流量調整機構２５を操作するバーナ用２次、３次空気流量調整機構開度指令４８の信号を出力する。
【０１９５】
制御器２０から出力されたバーナ用２次、３次空気流量調整機構開度指令４８の信号によりバーナ用２次、３次空気流量調整機構２５が操作されて、バーナ９に供給される微粉炭流量１９に基づいて火炉内の燃焼空間７へ噴出するバーナ用２次、３次空気流量２２の最適な流量が制御される。
【０１９６】
バーナ９から供給される微粉炭供給量が多い箇所が火炉前壁３側にある場合は、前記制御器２０による制御によって火炉前壁３のバーナ用２次、３次空気流量２２を多くし、火炉後壁４側のバーナ用２次、３次空気流量２２を少なくすることができる。
【０１９７】
またバーナ９から供給される微粉炭供給量が多い箇所が火炉側壁６部にある場合は、前記制御器２０による制御によって火炉側壁６部のバーナ用２次、３次空気流量２２を多くし、火炉中央部のバーナ用２次、３次空気流量２２を少なくすることができる。
【０１９８】
本実施例の微粉炭焚きボイラのアフタエアポートの空気流量制御方法を用いれば、バーナ１台あたりに供給される微粉炭流量に応じてバーナ用２次、３次空気流量２２を制御し、火炉上流で発生する未燃焼成分２６へ空気を供給できるため、効果的にＣＯを低減できる。
【０１９９】
以上説明したように本発明の実施例によれば、火炎の衝突を回避して火炉壁の腐食と火炎温度の上昇を抑制し、火炉壁近傍の未燃分の残留を抑制することにより、ＮＯｘとＣＯを共に低減できるようにした微粉炭焚きボイラ及び微粉炭焚きボイラの微粉炭燃焼方法が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０２００】
本発明は、微粉炭焚きボイラに適用可能であり、特にＮＯｘとＣＯを共に低減できるようにした微粉炭焚きボイラに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２０１】
【図１】本発明の一実施例である微粉炭焚きボイラを示す概略構成図。
【図２】図１に示した本発明の一実施例の微粉炭焚きボイラを火炉後壁側から見たボイラの部分構成図。
【図３】図１に示した本発明の一実施例の微粉炭焚きボイラを火炉前壁側から見たボイラの部分構成図。
【図４】図１に示した本発明の一実施例の微粉炭焚きボイラの変形例を火炉前壁側から見たボイラの部分構成図。
【図５】図１に示した本発明の一実施例の微粉炭焚きボイラによる微粉炭焚きボイラのガスの混合状態を示した図。
【図６】図１に示した本発明の一実施例の微粉炭焚きボイラを火炉天井側から見たガスの混合状態を示した図。
【図７】本発明の実施例の微粉炭焚きボイラに対する比較例である微粉炭焚きボイラを火炉天井側から見たガスの混合状態を示した図。
【図８】図１に示した本発明の一実施例の微粉炭焚きボイラを火炉前壁側から見たガスの混合状態を示す図。
【図９】図１に示した本発明の一実施例の微粉炭焚きボイラを火炉後壁側から見たガスの混合状態を示す図。
【図１０】図１に示した本発明の一実施例の微粉炭焚きボイラの主アフタエアポートの具体例を示す断面図。
【図１１】図１に示した本発明の一実施例の微粉炭焚きボイラの主アフタエアポートの他の具体例を示す断面図。
【図１２】図１に示した本発明の一実施例の微粉炭焚きボイラの副アフタエアポートの具体例を示す断面図。
【図１３】図１に示した本発明の一実施例の微粉炭焚きボイラにおけるバーナ用２次、３次空気流量の制御装置の概要を示す制御ブロック図。
【符号の説明】
【０２０２】
１：火炉天井、２：ホッパ、３：火炉前壁、４：火炉後壁、５：火炉側壁、６：ノーズ、７： 火炉燃焼空間、８：熱交換器、９：バーナ、１０：バーナ用１次空気と微粉炭、１１：微粉炭流量計、１３： バーナ用２次、３次空気供給ダクト、１４：主アフタエアポート、１５： 副アフタエアポート、１６：空気流量配分調整機構ａ、１７：アフタエア空気、１８：空気流量配分調整機構ｂ、１９：微粉炭流量、２０：制御器、２１：バーナ用２次、３次空気流量検出器、２２：バーナ用２次、３次空気流量、２３：アフタエア空気流量調整機構、２４：ウィンドウボックス、２５：バーナ用２次、３次空気流量調整機構、２６：未燃焼成分、２７：火炉下流の低温域、２８：主アフタエア流量調整機構、２９：主アフタエア空気、３０：副アフタエア流量調整機構、３１：副アフタエア空気、３２：水管、３３：縮流部材、３４：縮流部、３５：縮流部の最小流路面積を規定する部材、３６：支持材、３７：ガイド、３８：過熱防止材、３９：１次ノズル、４０：２次ノズル、４１：３次ノズル、４２：１次空気、４３：２次空気、４４：３次空気、４５：レジスタ、４６：中心部の円管、４７：外周部、４８：バーナ用２次、３次流量調整機構開度指令、４９：火炎、５０：火炎衝突による高温部、５１：循環流、５２：側壁へ流れる噴流、５３：側壁の腐食部。
【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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