微粉炭バーナの燃焼制御方法
【課題】低負荷運転時においても、微粉炭バーナの燃焼を安定させる。
【解決手段】 微粉炭バーナの三次エアレジスタから、三次空気を旋回させながら吹き出して微粉炭を燃焼するにあたり、前記三次エアレジスタに備えられた空気絞りの開度を、微粉炭の供給量の低下に応じて石炭開度Ｂに絞る。
【解決手段】 微粉炭バーナの三次エアレジスタから、三次空気を旋回させながら吹き出して微粉炭を燃焼するにあたり、前記三次エアレジスタに備えられた空気絞りの開度を、微粉炭の供給量の低下に応じて石炭開度Ｂに絞る。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微粉炭バーナの燃焼制御方法に関し、特に低負荷運用時の燃焼制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ボイラによる石炭の燃焼方法として、石炭を微粉砕し、これを燃焼用の一次空気に浮遊させてバーナで炉内に噴射し、炉内の高温放射熱ならびに対流熱により着火させて炉内を流れる間に燃焼させる方式が知られている。
【０００３】このような石炭焚きボイラは、軽油又は重油等を燃焼する油用燃焼設備と、石炭を燃焼する石炭用燃焼設備を有して形成されている。このように油用燃焼設備を設ける理由は、石炭は着火性が悪く安定燃焼しにくいため、プラントの起動時等において火炉内の雰囲気温度が低い間、軽油又は重油等の着火性が高い油を燃焼させて、火炉内の雰囲気温度を石炭燃焼に適した温度に上昇させるためである。
【０００４】上述したように石炭は着火性が低いため、軽油や重油等の油に比べ保炎性が悪い。そこで、従来の微粉炭バーナは、三次空気を旋回させ、その旋回力により火炎を巻き込み、再循環領域を形成して保炎性を向上させて吹き消えを防止している。そのため、三次空気が通流される三次エアレジスタには、石炭用開度と油用開度の二種類の絞り開度を設け、石炭の場合に三次空気の旋回力を大きくするようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術において、三次エアレジスタの空気絞りの開度は、負荷の変化に対して調整することについて配慮されていない。すなわち、低負荷運用時は、燃料の供給量が減少するが、これに合わせて燃焼用の空気の供給量も減少する。その結果、旋回流速が減少して旋回力が低下し、十分な火炎の巻き込みができず、火炎の吹き消えが発生し、燃焼が安定しない場合がある。
【０００６】本発明の課題は、低負荷運用時においても微粉炭バーナの燃焼を安定させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を次の手段により解決する。
【０００８】微粉炭バーナの三次エアレジスタから、三次空気を旋回させながら吹き出して微粉炭を燃焼するにあたり、三次エアレジスタに備えられた空気絞りの開度を、微粉炭の供給量の低下に応じて絞ることを特徴とする。この場合において、三次エアレジスタの空気絞りの開度に少なくとも大小二つの開度を設定し、全負荷の例えば４０％未満のときは小開度に、それ以上のときは大開度に切り替えるようにすることができるこれにより、低負荷運用時において、燃料と空気の供給量が減少しても、三次エアレジスタの空気絞りの開度を絞れるので、言い換えれば、三次空気の通風面積を小さくできるので、三次空気による旋回流速の低下を抑制できる。その結果、火炎の巻き込みを確保して、火炎の吹き消えを低減することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、本実施形態の三次エアレジスタの空気絞りの開度（以下、単に三次エアレジスタ開度という）を説明する図である。
【００１０】図1に示す三次エアレジスタ開度は、本発明の燃焼制御方法を用いた石炭焚きボイラの微粉炭バーナに適用する。この石炭焚きボイラは、石炭用燃焼設備と、油用燃焼設備とを有し、燃料を燃焼させて熱を発生させる火炉と微粉炭バーナを備えている。この微粉炭バーナは、軽油又は重油と一次空気が供給される油用のバーナガンと、微粉炭と一次空気が供給されるノズルとが設けられている。これらのバーナガンと微粉炭ノズルの周囲に燃焼用の二次空気を供給する二次空気流路が設けられている。
【００１１】ここで、本発明の特徴部である三次エアレジスタは、二次空気流路の外周側に設けられている。この三次エアレジスタは、絞り開度が可変の空気絞りを有している。この三次エアレジスタ開度は、図１に示すように全閉（Ｘ１％）、ＭＩＮ（Ｘ２％）、石炭開度Ｂ（Ｘ３％×０．９）、石炭開度Ａ（Ｘ３％）、油開度（Ｘ４％）、全開（Ｘ５％）の６段階に変更できるように設定されている。また、図２に示すエアレジスタ開度制御回路によって運転状況に応じて三次エアレジスタ開度を切り替えて、三次空気の通風面積を変えられるようにしている。ここで、石炭開度Ａは、運用負荷が例えば４０％以上（以下、高負荷運用という）の開度設定とし、石炭開度Ｂは、運用負荷が例えば４０％未満（以下、低負荷運用という）の開度設定としている。石炭開度Ｂは、石炭開度Ａに対して絞りの開度を例えば１０％低く設定している。このようにすれば、高燃料比炭専焼時に低負荷運用となっても、三次エアレジスタ開度を絞れるので三次空気の旋回力の低下を抑えることができる。したがって、燃料の供給量の低下に伴う火炉ガス温度の低下があっても、微粉炭バーナの燃焼を安定させることができる。その結果、石炭濃度（石炭／空気比率）を上げる等の対応が不要となる。逆に、低負荷運用から高負荷運用に移行した時には、燃料の供給量が増加するので、これに合わせて燃焼用の空気の供給量も増加する。その結果、旋回流速が増加して旋回力が過剰となり、ＮＯＸの発生量が増加してしまう。そのため、三次エアレジスタ開度を石炭開度Ｂから石炭開度Ａに変更して、三次エアレジスタ開度を開き旋回流速を低下させ、過剰となった旋回力を減少させて、ＮＯＸの発生を抑制する。
【００１２】ここで、図２に示した具体的な三次エアレジスタ開度制御回路の実施形態を説明する。図２は、石炭開度Ａと石炭開度Ｂの開度設定の条件を示す論理回路図である。この論理回路は、三次エアレジスタ開度が全閉、ＭＩＮ、油開度、石炭開度Ａのいずれでもなく、且つ、同軸燃焼状態でもなく、且つ、微粉炭バーナ点火完了後で、且つ、負荷＜４０％ＥＣＲでない状態となると、石炭開度Ａに設定する。また、三次エアレジスタ開度が全閉、ＭＩＮ、油開度、石炭開度Ｂのいずれでもなく、且つ、同軸燃焼状態でもなく、且つ、微粉炭バーナ点火完了後で、且つ、負荷＜４０％ＥＣＲの状態となると、石炭開度Ｂに設定する。
【００１３】上述した実施形態の燃焼制御方法によれば、微粉炭ボイラの負荷運用が例えば４０％未満の低負荷運用のときは、三次エアレジスタの空気絞りの開度が石炭開度Ｂ（Ｘ３％×０．９）に絞られる。その結果、微粉炭供給量の低下に応じて空気流量が少なくなっても、三次エアレジスタから吹き出される空気の旋回流速の低下を抑えることができる。これによって、火炎巻き込みに必要な旋回流速を確保できるから、安定な燃焼を行なわせることができる。また、高負荷運用になれば、三次エアレジスタの空気絞りの開度が石炭開度Ａ（Ｘ３％）に開かれるので、旋回力が過剰になるのを防いで、ＮＯＸの発生を抑制できる。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、低負荷運用時においても、微粉炭バーナの燃焼を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の微粉炭バーナの三次エアレジスタの空気絞りの開度を示す説明図である。
【図２】本発明の実施に用いる微粉炭バーナの三次エアレジスタ開度制御回路を示す図である。
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微粉炭バーナの燃焼制御方法に関し、特に低負荷運用時の燃焼制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ボイラによる石炭の燃焼方法として、石炭を微粉砕し、これを燃焼用の一次空気に浮遊させてバーナで炉内に噴射し、炉内の高温放射熱ならびに対流熱により着火させて炉内を流れる間に燃焼させる方式が知られている。
【０００３】このような石炭焚きボイラは、軽油又は重油等を燃焼する油用燃焼設備と、石炭を燃焼する石炭用燃焼設備を有して形成されている。このように油用燃焼設備を設ける理由は、石炭は着火性が悪く安定燃焼しにくいため、プラントの起動時等において火炉内の雰囲気温度が低い間、軽油又は重油等の着火性が高い油を燃焼させて、火炉内の雰囲気温度を石炭燃焼に適した温度に上昇させるためである。
【０００４】上述したように石炭は着火性が低いため、軽油や重油等の油に比べ保炎性が悪い。そこで、従来の微粉炭バーナは、三次空気を旋回させ、その旋回力により火炎を巻き込み、再循環領域を形成して保炎性を向上させて吹き消えを防止している。そのため、三次空気が通流される三次エアレジスタには、石炭用開度と油用開度の二種類の絞り開度を設け、石炭の場合に三次空気の旋回力を大きくするようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術において、三次エアレジスタの空気絞りの開度は、負荷の変化に対して調整することについて配慮されていない。すなわち、低負荷運用時は、燃料の供給量が減少するが、これに合わせて燃焼用の空気の供給量も減少する。その結果、旋回流速が減少して旋回力が低下し、十分な火炎の巻き込みができず、火炎の吹き消えが発生し、燃焼が安定しない場合がある。
【０００６】本発明の課題は、低負荷運用時においても微粉炭バーナの燃焼を安定させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を次の手段により解決する。
【０００８】微粉炭バーナの三次エアレジスタから、三次空気を旋回させながら吹き出して微粉炭を燃焼するにあたり、三次エアレジスタに備えられた空気絞りの開度を、微粉炭の供給量の低下に応じて絞ることを特徴とする。この場合において、三次エアレジスタの空気絞りの開度に少なくとも大小二つの開度を設定し、全負荷の例えば４０％未満のときは小開度に、それ以上のときは大開度に切り替えるようにすることができるこれにより、低負荷運用時において、燃料と空気の供給量が減少しても、三次エアレジスタの空気絞りの開度を絞れるので、言い換えれば、三次空気の通風面積を小さくできるので、三次空気による旋回流速の低下を抑制できる。その結果、火炎の巻き込みを確保して、火炎の吹き消えを低減することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、本実施形態の三次エアレジスタの空気絞りの開度（以下、単に三次エアレジスタ開度という）を説明する図である。
【００１０】図1に示す三次エアレジスタ開度は、本発明の燃焼制御方法を用いた石炭焚きボイラの微粉炭バーナに適用する。この石炭焚きボイラは、石炭用燃焼設備と、油用燃焼設備とを有し、燃料を燃焼させて熱を発生させる火炉と微粉炭バーナを備えている。この微粉炭バーナは、軽油又は重油と一次空気が供給される油用のバーナガンと、微粉炭と一次空気が供給されるノズルとが設けられている。これらのバーナガンと微粉炭ノズルの周囲に燃焼用の二次空気を供給する二次空気流路が設けられている。
【００１１】ここで、本発明の特徴部である三次エアレジスタは、二次空気流路の外周側に設けられている。この三次エアレジスタは、絞り開度が可変の空気絞りを有している。この三次エアレジスタ開度は、図１に示すように全閉（Ｘ１％）、ＭＩＮ（Ｘ２％）、石炭開度Ｂ（Ｘ３％×０．９）、石炭開度Ａ（Ｘ３％）、油開度（Ｘ４％）、全開（Ｘ５％）の６段階に変更できるように設定されている。また、図２に示すエアレジスタ開度制御回路によって運転状況に応じて三次エアレジスタ開度を切り替えて、三次空気の通風面積を変えられるようにしている。ここで、石炭開度Ａは、運用負荷が例えば４０％以上（以下、高負荷運用という）の開度設定とし、石炭開度Ｂは、運用負荷が例えば４０％未満（以下、低負荷運用という）の開度設定としている。石炭開度Ｂは、石炭開度Ａに対して絞りの開度を例えば１０％低く設定している。このようにすれば、高燃料比炭専焼時に低負荷運用となっても、三次エアレジスタ開度を絞れるので三次空気の旋回力の低下を抑えることができる。したがって、燃料の供給量の低下に伴う火炉ガス温度の低下があっても、微粉炭バーナの燃焼を安定させることができる。その結果、石炭濃度（石炭／空気比率）を上げる等の対応が不要となる。逆に、低負荷運用から高負荷運用に移行した時には、燃料の供給量が増加するので、これに合わせて燃焼用の空気の供給量も増加する。その結果、旋回流速が増加して旋回力が過剰となり、ＮＯＸの発生量が増加してしまう。そのため、三次エアレジスタ開度を石炭開度Ｂから石炭開度Ａに変更して、三次エアレジスタ開度を開き旋回流速を低下させ、過剰となった旋回力を減少させて、ＮＯＸの発生を抑制する。
【００１２】ここで、図２に示した具体的な三次エアレジスタ開度制御回路の実施形態を説明する。図２は、石炭開度Ａと石炭開度Ｂの開度設定の条件を示す論理回路図である。この論理回路は、三次エアレジスタ開度が全閉、ＭＩＮ、油開度、石炭開度Ａのいずれでもなく、且つ、同軸燃焼状態でもなく、且つ、微粉炭バーナ点火完了後で、且つ、負荷＜４０％ＥＣＲでない状態となると、石炭開度Ａに設定する。また、三次エアレジスタ開度が全閉、ＭＩＮ、油開度、石炭開度Ｂのいずれでもなく、且つ、同軸燃焼状態でもなく、且つ、微粉炭バーナ点火完了後で、且つ、負荷＜４０％ＥＣＲの状態となると、石炭開度Ｂに設定する。
【００１３】上述した実施形態の燃焼制御方法によれば、微粉炭ボイラの負荷運用が例えば４０％未満の低負荷運用のときは、三次エアレジスタの空気絞りの開度が石炭開度Ｂ（Ｘ３％×０．９）に絞られる。その結果、微粉炭供給量の低下に応じて空気流量が少なくなっても、三次エアレジスタから吹き出される空気の旋回流速の低下を抑えることができる。これによって、火炎巻き込みに必要な旋回流速を確保できるから、安定な燃焼を行なわせることができる。また、高負荷運用になれば、三次エアレジスタの空気絞りの開度が石炭開度Ａ（Ｘ３％）に開かれるので、旋回力が過剰になるのを防いで、ＮＯＸの発生を抑制できる。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、低負荷運用時においても、微粉炭バーナの燃焼を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の微粉炭バーナの三次エアレジスタの空気絞りの開度を示す説明図である。
【図２】本発明の実施に用いる微粉炭バーナの三次エアレジスタ開度制御回路を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 微粉炭バーナの三次エアレジスタから、三次空気を旋回させながら吹き出して微粉炭を燃焼するにあたり、前記三次エアレジスタに備えられた空気絞りの開度を、微粉炭の供給量の低下に応じて絞ることを特徴とする微粉炭バーナの燃焼制御方法。
【請求項１】 微粉炭バーナの三次エアレジスタから、三次空気を旋回させながら吹き出して微粉炭を燃焼するにあたり、前記三次エアレジスタに備えられた空気絞りの開度を、微粉炭の供給量の低下に応じて絞ることを特徴とする微粉炭バーナの燃焼制御方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００２−３９５２６（Ｐ２００２−３９５２６Ａ）
【公開日】平成１４年２月６日（２００２．２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０００−２２３７７０（Ｐ２０００−２２３７７０）
【出願日】平成１２年７月２５日（２０００．７．２５）
【出願人】（０００００５４４１）バブコック日立株式会社 (683)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１４年２月６日（２００２．２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１２年７月２５日（２０００．７．２５）
【出願人】（０００００５４４１）バブコック日立株式会社 (683)
【Ｆターム（参考）】
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