説明

石炭焚ボイラ

【課題】石炭の燃焼効率を高めてNOxを低減すると共に、火炉の必要高さを抑制する石炭焚ボイラを提供する。
【解決手段】火炉11の炉壁12に配設される複数の微粉炭バーナ3と、微粉炭バーナ3の上方に配設されて二次空気を供給するオーバエアポート4と、微粉炭バーナ3とオーバエアポート4との間に配設されて副生ガスを混焼する副生ガスバーナ13と備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、副生ガスを処理する石炭焚ボイラに関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般に石炭焚ボイラは、微粉炭機にて粉砕した石炭を微粉炭バーナで燃焼させるように構成されており、石炭焚ボイラの中には副生ガスを混焼するものがある。
【0003】
副生ガスを混焼する石炭焚ボイラとしては、図3に示される如く火炉1の炉壁2に配設される微粉炭バーナ3と、火炉1の上方に配設されて火炉1内に二次空気を供給するオーバエアポート4と、火炉1の下方に配設されて火炉1内で副生ガスを混焼する副生ガスバーナ5とを備えている。
【0004】
微粉炭バーナ3は、炉壁2の幅方向に複数配設されて且つ炉壁2の縦方向に複数段(図の例では二段)で配設されており、微粉炭を空気と一緒に開口のスロート部(図示せず)等へ供給し、点火トーチ(図示せず)により着火して火炉1内で燃焼するようになっている。
【0005】
オーバエアポート4は、炉壁2の幅方向の各微粉炭バーナ3と対応するように微粉炭バーナ3の上方に配設されており、二次空気を供給して二段燃焼をするようになっている。
【0006】
副生ガスバーナ5は、微粉炭バーナ3の下側に配設されており、燃料油及び副生ガスを空気と一緒に開口のスロート部(図示せず)等へ供給し、点火トーチ(図示せず)により着火して火炉1内で燃料油及び副生ガスを混焼するようになっている。
【0007】
ここで副生ガスは、製鐵所や化学プラントから副次的に生じたものであって、通常のガスバーナで用いる天然ガスやプロパンガスより、窒素等の不活性ガスを含んだ燃焼性の悪いガスである。又、図3中、6は微粉炭バーナ3への燃焼用空気の流量調整ダンパを示し、7はオーバエアポート4への空気の流量調整ダンパを示し、8は副生ガスバーナ5への副生ガスの流量調整ダンパを示している。
【0008】
なお、本発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、下記の特許文献1等が既に存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開平9−119606号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、このような石炭焚ボイラで副生ガスを混焼する際には、燃焼性の悪い副生ガスの火炎が、上方の微粉炭バーナ3による石炭の燃焼を阻害し、石炭の燃焼効率を著しく低下させるため、オーバエアポート4等の空気ダンパ7を開いて空気を供給することができず、NOxを低減することができないという問題があった。又、石炭を十分に燃焼させるためには、微粉炭バーナ3とオーバエアポート4の間隔をあける必要があるため、下方の副生ガスバーナ5から上方のオーバエアポート4までの距離が長くなり、火炉1の必要高さが高くなってしまう(図3では高さL0)という問題があった。
【0011】
本発明は、斯かる実情に鑑み、石炭の燃焼効率を高めてNOxを低減すると共に、火炉の必要高さを抑制する石炭焚ボイラを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の石炭焚ボイラは、火炉の炉壁に配設される複数の微粉炭バーナと、該微粉炭バーナの上方に配設されて二次空気を供給するオーバエアポートと、前記微粉炭バーナとオーバエアポートとの間に配設されて副生ガスを混焼する副生ガスバーナと備えたものである。
【0013】
又、本発明の石炭焚ボイラにおいて、オーバエアポート及び副生ガスバーナの二次空気により二段燃焼を行うように構成することが好ましい。
【0014】
更に本発明の石炭焚ボイラにおいて、副生ガスは天然ガスやプロパンガスより低カロリのガスからなるものである。
【発明の効果】
【0015】
本発明の石炭焚ボイラによれば、副生ガスを混焼する副生ガスバーナを微粉炭バーナの上方に配設するので、副生ガスを混焼する際には、燃焼性の悪い副生ガスの火炎が石炭の燃焼を阻害することがなく、石炭の燃焼効率を高めて灰中未燃分を低減すると共に、オーバエアポートにより二次空気を供給してNOxを低減することができる。又、石炭を十分に燃焼させるように微粉炭バーナとオーバエアポートの間隔をあける構成であっても、副生ガスバーナを微粉炭バーナとオーバエアポートとの間に配設するので、火炉の必要高さを、従来の如き副生ガスバーナからオーバエアポートまでの距離でなく、微粉炭バーナからオーバエアポートまでの距離で火炉の高さを決定するので、従来例に比べて火炉の必要高さを抑制し、コンパクトなボイラ設計にすることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の石炭焚ボイラを示す概念構成図である。
【図2】本発明の石炭焚ボイラに用いる副生ガスバーナの一例を示す概念図である。
【図3】従来の石炭焚ボイラを示す概念構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【0018】
図1、図2は本発明の実施例であって、図中、図3と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【0019】
実施の形態例である石炭焚ボイラは、火炉11の炉壁12に配設される微粉炭バーナ3と、微粉炭バーナ3の上方に位置して火炉11の炉壁12に配設されるオーバエアポート4と、微粉炭バーナ3とオーバエアポート4との間に位置して火炉11の炉壁12に配設される副生ガスバーナ13とを備えている。
【0020】
副生ガスバーナ13は、図2に示す如く炉壁12に開口されたバーナスロート部14に先端を向けるようにバーナ外筒15とバーナ内筒16とを同芯状に配設しており、バーナスロート部14には、空気をバーナ外筒15の外周から供給するようにウインドウボックス17が取り付けられている。又、バーナ内筒16内には、同心状に延在して重油等の燃料油を供給する油バーナ18が設置されると共に、油バーナ18の外周で油バーナ18と略平行に延在して副生ガスを供給する複数本のスパッド19が設置されている。更にバーナ外筒15の外周に位置してウインドウボックス17からバーナスロート部14へ向かう空気流路20には、エアレジスタ21及び風力調整ダンパ22が設置され、駆動部23及び連結部24を介してエアレジスタ21の羽根21a等を遠隔操作し得るようにしている。
【0021】
ここで副生ガスは、製鐵所の火炉等から副次的に生じたガス(BFG(Blast Furnace Gas))や化学プラントから副次的に生じたガス(FBG(Furnace Black Gas))であって、通常のガスバーナで用いる天然ガスやプロパンガスより、窒素等の不活性ガスを含んだ燃焼性の悪い400Kcal/m・h以上700Kcal/m・h以下の低カロリのガスである。
【0022】
一方、火炉11の炉壁12は、冷却水を流す複数の炉壁管25と、炉壁管25同士の間に位置して複数の炉壁管25を連結するフィン(図示せず)とを備えて構成されており、バーナスロート部14の周囲では、耐火材26を打設すると共に、炉壁管25を炉内側から炉外側へ重ねて配置し、耐火材26の打設範囲を極力少なくしている。
【0023】
以下本発明を実施する形態例の作用を説明する。
【0024】
微粉炭バーナ3から微粉炭を供給して燃焼する際には、微粉炭バーナ3の火炎を安定燃焼させることにより、石炭等のチャーを十分に燃焼させて燃焼ガスを生じる。又、副生ガスバーナ13から副生ガスが供給され、微粉炭バーナ3の火炎に影響を与えることなく、微粉炭バーナ3の上方で副生ガスを混焼する。
【0025】
同時にオーバエアポート4及び副生ガスバーナ13では、二次空気による二段燃焼を行うと共に、下方の微粉炭バーナ3により生じる還元性の高い微粉炭火炎により、燃焼性の悪い副生ガスを安定燃焼させることにより、灰中未燃分を低減すると共にボイラ出口でのNOxを低減する。
【0026】
ここで本発明の実施の形態例と従来例との灰中未燃分及びNOx濃度を比較すると、本発明の実施の形態例は、灰中未燃分は約14%であると共にNOx濃度は約200ppmであり、従来例は、灰中未燃分は約30%であると共にNOx濃度は280ppm〜300ppmであった。このことから本発明の実施の形態例は、灰中未燃分を低減すると共にボイラ出口でのNOxを低減することが明らかである。
【0027】
又、副生ガスバーナ13のバーナスロート部14の周囲に位置する耐火材26には、クリンカが成長するおそれがあることから、耐火材26の打設範囲を極力少なくしてクリンカの成長を抑制すると共に、クリンカの付着や成長を生じる火炉11の消火時には、副生ガスバーナ13のエアレジスタ21や風力調整ダンパ22等を調整して冷却空気Aを一定量流し、クリンカの付着や成長を抑制する。
【0028】
而して、このように実施の形態例によれば、副生ガスを混焼する副生ガスバーナ13を微粉炭バーナ3の上方に配設するので、副生ガスを混焼する際には、燃焼性の悪い副生ガスの火炎が石炭の燃焼を阻害することがなく、石炭の燃焼効率を高めて灰中未燃分を低減すると共に、オーバエアポート4により二次空気を供給してNOxを低減することができる。
【0029】
又、石炭を十分に燃焼させるように微粉炭バーナ3とオーバエアポート4の間隔をあける構成であっても、副生ガスバーナ13を微粉炭バーナ3とオーバエアポート4との間に配設し、火炉11の必要高さを、従来の如き副生ガスバーナ5からオーバエアポート4までの距離でなく、微粉炭バーナ3からオーバエアポート4までの距離で火炉11の高さを決定するので(図1では高さL1)、従来例に比べて火炉11の必要高さを抑制し(L1<L0)、コンパクトなボイラ設計にすることができる。
【0030】
実施の形態例において、微粉炭バーナ3で還元燃焼を行い、且つオーバエアポート4及び副生ガスバーナ13の二次空気により二段燃焼を行うように構成することにより、石炭の燃焼効率を一層高めて灰中未燃分を低減すると共に、NOxを好適に低減することができる。
【0031】
実施の形態例において、副生ガスは、400Kcal/m・h以上700Kcal/m・h以下の低カロリのガスからなる場合であっても、灰中未燃分の低減及びNOxの低減を両立させることが可能である。
【0032】
尚、本発明の石炭焚ボイラは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、クリンカの成長を防止するならば副生ガスバーナは他の構成でも良いこと、副生ガスは低カロリのガスならば種類は特に制限されるものではないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【0033】
3 微粉炭バーナ
4 オーバエアポート
11 火炉
12 炉壁
13 副生ガスバーナ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
火炉の炉壁に配設される複数の微粉炭バーナと、該微粉炭バーナの上方に配設されて二次空気を供給するオーバエアポートと、前記微粉炭バーナとオーバエアポートとの間に配設されて副生ガスを混焼する副生ガスバーナと備えたことを特徴とする石炭焚ボイラ。
【請求項2】
オーバエアポート及び副生ガスバーナの二次空気により二段燃焼を行うように構成したことを特徴とする請求項1に記載の石炭焚ボイラ。
【請求項3】
副生ガスは天然ガスやプロパンガスより低カロリのガスからなることを特徴とする請求項1に記載の石炭焚ボイラ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2010−271001(P2010−271001A)
【公開日】平成22年12月2日(2010.12.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−124900(P2009−124900)
【出願日】平成21年5月25日(2009.5.25)
【出願人】(000000099)株式会社IHI (5,014)
【Fターム(参考)】