(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナ風箱に微粉炭混合気を供給する微粉炭供給ラインにＯ2 濃度再調節器を設けると共に、主バーナ空気ラインから主バーナ燃焼用空気を分流した微粉炭混合気用添加空気をＯ2 濃度再調節器に供給する微粉炭混合気Ｏ2 再調節用空気ラインを設け、微粉炭混合気のＯ2 濃度を計測するＯ2 調節装置により微粉炭混合気用添加空気の流路を開閉制御して適正Ｏ2 微粉炭混合気の供給量を調節したことを特徴とする微粉炭燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は事業用、産業用ボイラ及び化学工業炉等に採用される微粉炭の燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種微粉炭燃焼装置について、図５に基づいて説明する。
【０００３】
０１はボイラ本体で、微粉炭ノズル２８、空気ノズル２９と共働するバーナ風箱０２を有し、炉内０３には過熱器、蒸発器、節炭器等に当たる伝熱管群０４を設置し、燃焼排ガス２４は同伝熱管群０４を加熱して煙道０５へと送られる。
【０００４】
煙道０５の途中には空気過熱器（ＡＨ）０６が配置され、煙道０５内の燃焼排ガス２４は誘引通風機（ＩＤＦ）０７で引かれて空気過熱器（ＡＨ）０６、灰捕集装置０８を経て煙突０９から大気に放出される。
【０００５】
なお、３０は炉底用再循環ガスラインで、煙道０５から分岐し、燃焼排ガス２４の一部を炉底用再循環ガス３２として炉底用再循環ガス送風機３１で送り、ボイラ本体０１の底部に供給する。
【０００６】
１８は燃焼用空気で、押込み通風機（ＦＤＦ）１０により引かれて、燃焼用空気ライン１１から主バーナ空気ライン１２を経由し、前記空気過熱器（ＡＨ）０６で加熱されて主バーナ燃焼用空気１９として前記バーナ風箱０２の空気ノズル２９から炉内０３内へ供給される。
【０００７】
また、燃焼用空気１８の一部は、燃焼用空気ライン１１から分岐して送風機１５により石炭粉砕用熱空気ライン１３へ送られ、前記空気過熱器（ＡＨ）０６で加熱されて石炭粉砕用熱空気２０として温調用冷空気２１と混合され、石炭粉砕機１４へ供給される。
【０００８】
石炭粉砕用熱空気２０は石炭粉砕機１４において、図示省略の外部設備から石炭供給ライン１６で供給される石炭２２と混合され、微粉炭混合気２３として微粉炭供給ライン１７から前記微粉炭ノズル２８へ供給される。
【０００９】
なお２７は温度調節装置で、微粉炭供給ライン１７の途中で微粉炭混合気２３の温度を計測し、石炭粉砕用熱空気ダンパ２５及び温調用冷空気ダンパ２６を制御して石炭粉砕用熱空気２０と温調用冷空気２１の混合を調節し、これにより微粉炭混合気２３の温度調節をおこなう。
【００１０】
前記の様に構成された従来の装置では、図示省略の石炭供給設備から送り込まれてきた石炭２２は石炭粉砕機１４へ投入され、別途送り込まれてきた石炭粉砕用熱空気２０によって乾燥されながら微粉化される。
【００１１】
石炭粉砕用熱空気２０は燃焼用空気ライン１１から一部を分流し、石炭粉砕用の送風機１５によって主バーナ燃焼用空気１９と同様に空気加熱器（ＡＨ）０６で加熱され、石炭粉砕機１４の出口温度が所定値となる様温調用冷空気２１と混合され、かつ調節されて石炭粉砕機１４へ供給される。
【００１２】
石炭粉砕機１４で微粉化された石炭２２は、石炭粉砕用熱空気２０と混合して微粉炭混合気２３を形成し、石炭粉砕機１４から微粉炭供給ライン１７を通しボイラ本体０１に設けられたバーナ風箱０２へ送り込まれる。
【００１３】
なお、バーナ風箱０２内には微粉炭混合気２３を炉内０３へ吹き込むための微粉炭ノズル２８と、それを燃焼するに必要な酸素を供給するための燃焼用空気１８を炉内０３へ吹き込む空気ノズル２９が設けられており、微粉炭混合気２３は微粉炭ノズル２８から炉内０３へ供給される。
【００１４】
他方、燃焼用空気１８は、大気を押込み通風機（ＦＤＦ）１０によって空気加熱器（ＡＨ）０６へ圧送し、別途空気加熱器（ＡＨ）０６へ送り込まれてくる燃焼排ガス２４と熱交換し、加熱された後、主バーナ燃焼用空気１９としてバーナ風箱０２へ送り込まれ空気ノズル２９から炉内０３へ吹き込まれる。
【００１５】
炉内０３へ投入された微粉炭混合気２３は図示省略の着火源によって着火し、前記空気ノズル２９から投入された主バーナ燃焼用空気１９によって炉内０３で燃焼を完結して燃焼排ガス２４が生成される。
【００１６】
燃焼排ガス２４は誘引通風機（ＩＤＦ）０７によって煙道０５を通して誘引され、伝熱管群０４を通過する際にその保有熱によって詳細図示省略の伝熱管群０４内の蒸気を加熱し、更に空気加熱器（ＡＨ）０６へ送り込まれて燃焼用空気１８を加熱した後、灰捕集装置０８を経て煙突０９から排出される。
【００１７】
なお、燃焼排ガス２４の一部は煙道０５から分岐し、炉底用再循環ガス３２として炉底用再循環ガス送風機３１により炉底用再循環ガスライン３０を通してボイラ本体０１底部から炉内０３へ供給し、伝熱管群０４の入口における燃焼排ガス２４温度の制御をおこなわせる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の燃焼装置においては、石炭粉砕用熱空気２０として大気（酸素濃度２１％）を使用しているため、石炭粉砕機１４内に可燃範囲ゾーンが形成され、何らかの原因により着火源が発生した場合には、石炭粉砕機１４内で火災発生の恐れがある。
【００１９】
また、微粉炭供給ライン１７内及び微粉炭ノズル２８内に微粉炭堆積が生じた場合、使用中（燃焼中）のバーナであれば先ず微粉炭ノズル２８内の堆積微粉炭に着火、スラッキングを起こして微粉炭ノズル２８及び微粉炭供給ライン１７の通風抵抗が増加するため、ラインの微粉炭堆積が助長され、遂には微粉炭ノズル２８及び微粉炭供給ライン１７の焼損に至る恐れが有る。
【００２０】
なお、これらの現象は、使用石炭の燃料比（固定炭素／揮発分）が低くなる程、その発生率も高くなる傾向にあるので、特に低燃料比炭の燃焼に当たっては、特別の安全対策を講じる必要がある。
【００２１】
本発明は前記した従来の燃焼装置における種々の不具合を解消し、石炭粉砕機内での火災発生を防止し、かつ、微粉炭ノズル及び微粉炭供給ライン等の焼損発生を防止し、安全操業を行って装置の安定化、長寿命化を確保するようにした微粉炭燃焼装置を提供することを課題とするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した課題を解決すべくなされたものであり、バーナ風箱に微粉炭混合気を供給する微粉炭供給ラインにＯ2 濃度再調節器を設けると共に、主バーナ空気ラインから主バーナ燃焼用空気を分流した微粉炭混合気用添加空気をＯ2 濃度再調節器に供給する微粉炭混合気Ｏ2 再調節用空気ラインを設け、微粉炭混合気のＯ2 濃度を計測するＯ2 調節装置により微粉炭混合気用添加空気の流路を開閉制御して適正Ｏ2 微粉炭混合気の供給量を調節した微粉炭燃焼装置を提供するものである。
【００２５】
すなわち本発明によれば、微粉炭供給ラインに設けたＯ2 濃度再調節器を微粉炭混合気のＯ2 濃度が適正値を維持するように調節することにより、微粉炭供給ライン内に微粉炭堆積が生じた場合でも、不燃雰囲気を維持して石炭粉砕機及び微粉炭供給ラインにおける火災発生という不具合をなくしたものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１乃至図４に基づいて説明する。
なお、前記した従来のものと同一部分には、図中同一の符号を付して示し、重複する説明は極力省略し、本実施の形態に固有の点に注力して説明する。
【００２７】
４４は石炭粉砕部Ｏ2 調節用ＧＲラインで（ＧＲ：GAS RECIRCULATION)、炉底用再循環ガスライン３０から分岐して石炭粉砕機１４の上流で石炭粉砕用熱空気ライン１３に連通し、炉底用再循環ガス３２の一部を石炭粉砕部Ｏ2 調節用ＧＲ３５として石炭粉砕用熱空気２０及び温調用冷空気２１に混合する径路を形成している。
【００２８】
なお、この径路にはＧＲ冷却器及び後述する石炭粉砕部Ｏ2 調節用ＧＲダンパ４６が設けられ、ＧＲ冷却器は石炭粉砕部Ｏ2 調節用ＧＲ３５中に含まれる水分を除去してＧＲ冷却器ドレン抜きライン３６から系外に排出し、また石炭粉砕部Ｏ2 調節用ＧＲダンパ４６は石炭粉砕部Ｏ2 調節用ＧＲライン４４を流れる石炭粉砕部Ｏ2 調節用ＧＲ３５の分量を制御してＯ2 濃度を調節する。
【００２９】
３３はＯ2 調節装置で、石炭粉砕機１４を出る微粉炭混合気２３をサンプリングして前記石炭粉砕部Ｏ2 調節用ＧＲダンパ４６の開度を制御して石炭粉砕機１４に入る段階からＯ2 濃度を調節する。
【００３０】
３９はＯ2 濃度再調節器で、微粉炭供給ライン１７から微粉炭ノズル２８に至る微粉炭混合気２３の径路に設けられ、同微粉炭供給ライン１７の微粉炭混合気２３と、主バーナ空気ライン１２から分岐した微粉炭混合気Ｏ2 再調節用空気ライン３８により微粉炭混合気用添加空気４０を導入し、微粉炭ノズル２８へ供給する適正Ｏ2 微粉炭混合気４１の濃度を調節する。
【００３１】
Ｏ2 濃度再調節器３９の詳細は図２〜図４に示す様に、微粉炭供給ライン１７から供給される微粉炭混合気２３から微粉炭混合気排気４２を分離して微粉炭混合気排気ライン４３から取出し、残部は微粉炭混合気Ｏ2 再調節用空気ライン３８から供給される微粉炭混合気用添加空気４０と混合して適正Ｏ2 微粉炭混合気４１として取り出す様に構成されている。
【００３２】
なお、微粉炭混合気排気４２は単独で又は主バーナ燃焼用空気１９と混合してバーナ風箱０２の空気ノズル２９から炉内０３内に供給される。
また、前記適正Ｏ2 微粉炭混合気４１はＯ2 調節装置３４でＯ2 濃度を計測され、微粉炭混合気Ｏ2 再調節用空気ライン３８に配設された微粉炭混合気Ｏ2 再調節ダンパ３７により微粉炭混合気用添加空気４０の量を制御され、適正Ｏ2 微粉炭混合気４１のＯ2 濃度を調節される。
【００３３】
本実施の形態は前記の様に構成されているので、微粉炭混合気２３の供給を受けて炉内０３で燃焼によって発生した燃焼排ガス２４の一部を煙道０５から分岐した炉底用再循環ガスライン３０より更に分岐して、石炭粉砕部Ｏ2 調節用ＧＲ３５として炉底用再循環ガスライン３０から分流し、十分にＧＲ冷却器４５によって含有水分を除去した後、石炭粉砕機１４入口へ送り込み別途送り込まれてくる石炭粉砕用熱空気２０及び温調用冷空気２１と混合する。
【００３４】
これらの３者、即ち石炭粉砕用熱空気２０、温調用冷空気２１、石炭粉砕部Ｏ2 調節用ＧＲ３５の混合は、石炭粉砕機１４出口の微粉炭混合気２３をサンプリングして、温度調節装置２７とＯ2 調節装置３３へ送り込み、所定の設定温度及び設定Ｏ2 濃度ととなる様石炭粉砕用熱空気２０、温調用冷空気２１及び石炭粉砕部Ｏ2 調節用ＧＲ３５の流量をそれぞれ石炭粉砕用熱空気ダンパ２５、温調用冷空気ダンパ２６、石炭粉砕部Ｏ2 調節用ＧＲダンパ４６で調節して行う。
【００３５】
石炭粉砕機１４出口における微粉炭混合気２３のＯ2 濃度は、燃料比が低く、揮発分が高い石炭程低い値に設定し、石炭粉砕機１４内及び微粉炭供給ライン１７内での炉内０３からの火炎伝播あるいは系内での自然発火等による焼損を未然に防止できる様にする。
【００３６】
しかし、低Ｏ2 濃度に調節された微粉炭混合気２３をそのままバーナ風箱０２へ送り込み微粉炭ノズル２８から炉内０３へ吹き込んで燃焼に供した場合は、着火不良及び燃焼不良となるのは明らかである。
【００３７】
そこで本実施形態では、微粉炭供給ライン１７にＯ2 濃度再調節器３９を設け、一旦低Ｏ2 濃度に設定した微粉炭混合気２３をバーナ風箱０２入口で再び燃焼に適した適正Ｏ2 微粉炭混合気４１としている。
【００３８】
図２、図３、及び図４にはＯ2 濃度再調節器３９の一例を示しているが、このＯ2 濃度再調節器３９に送り込まれてきた低Ｏ2 濃度の微粉炭混合気２３はＯ2 濃度再調節器３９内で遠心分離作用により、適正Ｏ2 微粉炭混合気４１と微粉炭混合気排気４２に分離される。
【００３９】
また、この適正Ｏ2 微粉炭混合気４１は、Ｏ2 濃度再調節器３９出口で主バーナ燃焼用空気１９から分離した微粉炭混合気用添加空気４０と混合する。
【００４０】
他方、微粉炭混合気排気４２はＯ2 濃度再調節器３９から微粉炭混合気排気ライン４３を通して主バーナ空気ライン１２へ合流させて炉内０３へ投入する（なお、ここで示した主バーナ空気ライン１２への合流に代えて、炉底用再循環ガスライン３０へ合流させることもある）。
【００４１】
微粉炭混合気用添加空気４０と微粉炭混合気排気４２の流量調節は、Ｏ2 濃度再調節器３９出口における微粉炭供給ライン１７のＯ2 濃度及び図示省略の混合気差圧（炉内０３圧との差圧）を常時計測し、適正Ｏ2 微粉炭混合気４１を所定Ｏ2 濃度で且つ一定混合気差圧となる様、Ｏ2 調節装置３４及び図示省略の混合気差圧調節装置によって、微粉炭混合気Ｏ2 再調節ダンパ３７及び微粉炭混合気排気量調節ダンパ４７を制御して行う。
【００４２】
なお、石炭粉砕機１４入口における石炭粉砕用熱空気２０と石炭粉砕部Ｏ2 調節用ＧＲ３５の混合割合は、石炭粉砕機１４出口の微粉炭混合気２３中のＯ2 濃度を１０％〜２１％の範囲で調節可能となる様に設定する。
【００４３】
また、適正Ｏ2 微粉炭混合気４１中のＯ2 濃度は常時１７％〜２１％となるようＯ2 濃度再調節器３９において微粉炭混合気用添加空気４０の量と微粉炭混合気排気４２の量を調節する。
【００４４】
この結果、低燃料比炭を使用時でも石炭粉砕機１４内に可燃範囲ゾーンが形成される事もなく、また、微粉炭供給ライン１７内も微粉炭堆積が生じた場合でも不燃雰囲気に維持されているので、石炭粉砕機１４及び微粉炭供給ライン１７における火災発生に配慮することもなくボイラの運転に専念できる。
【００４５】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００４７】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、バーナ風箱に微粉炭混合気を供給する微粉炭供給ラインにＯ2 濃度再調節器を設けると共に、主バーナ空気ラインから主バーナ燃焼用空気を分流した微粉炭混合気用添加空気をＯ2 濃度再調節器に供給する微粉炭混合気Ｏ2 再調節用空気ラインを設け、微粉炭混合気のＯ2 濃度を計測するＯ2 調節装置により微粉炭混合気用添加空気の流路を開閉制御して適正Ｏ2 微粉炭混合気の供給量を調節する様にして微粉炭燃焼装置を構成したので、微粉炭供給ラインに設けたＯ2 濃度再調節器を微粉炭混合気のＯ2 濃度が適正値を維持するように調節することにより、微粉炭供給ライン内に微粉炭堆積が生じた場合でも、不燃雰囲気を維持して石炭粉砕機及び微粉炭供給ラインにおける火災発生という不具合をなくし、安全操業を確保して信頼性を高め、かつ、保守点検に要する時間、経費を節減して経済性を高めた微粉炭燃焼装置を得ることができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る微粉炭燃焼装置の系統図である。
【図２】図１のII部の詳細構造を示す拡大図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】従来の微粉炭燃焼装置の系統図である。
【符号の説明】
０１      ボイラ本体
０２      バーナ風箱
０３      炉内
０４      伝熱管群
０５      煙道
０６      空気加熱器空気過熱器
０７      誘引通風機
０８      灰捕集装置
０９      煙突
１０      押込み通風機
１１      燃焼用空気ライン
１２      主バーナ空気ライン
１３      石炭粉砕用熱空気ライン
１４      石炭粉砕機
１５      送風機
１６      石炭供給ライン
１７      微粉炭供給ライン
１８      燃焼用空気
１９      主バーナ燃焼用空気
２０      石炭粉砕用熱空気
２１      温調用冷空気
２２      石炭
２３      微粉炭混合気
２４      燃焼排ガス
２５      石炭粉砕用熱空気ダンパ
２６      温調用冷空気ダンパ
２７      温度調節装置
２８      微粉炭ノズル
２９      空気ノズル
３０      炉底用再循環ガスライン
３１      炉底用再循環ガス送風機
３２      炉底用再循環ガス
３３      Ｏ2 調節装置
３４      Ｏ2 調節装置
３５      石炭粉砕部Ｏ2 調節用ＧＲ
３６      ＧＲ冷却器ドレン抜きライン
３７      微粉炭混合気Ｏ2 再調節ダンパ
３８      微粉炭混合気Ｏ2 再調節用空気ライン
３９      Ｏ2 濃度再調節器
４０      微粉炭混合気用添加空気
４１      適正Ｏ2 微粉炭混合気
４２      微粉炭混合気排気
４３      微粉炭混合気排気ライン
４４      石炭粉砕部Ｏ2 調節用ＧＲライン
４５      ＧＲ冷却器
４６      石炭粉砕部Ｏ2 調節用ＧＲダンパ
４７      微粉炭混合気排気量調節ダンパ
【図１】
0003806250.tif 000002
【図２】
0003806250.tif 000003
【図３】
0003806250.tif 000004
【図４】
0003806250.tif 000005
【図５】
0003806250.tif 000006