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    公开号:WO1988002462A1
    申请号:PCT/JP1987/000716
    申请日:1987-09-30
    公开日:1988-04-07
    发明作者:Toshikazu Tsumura；Ryuichi Sugita；Yasuhide Sakaguchi；Ikuhisa Hamada；Akira Baba
    申请人:Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha；
    IPC主号:F23D1-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 微粉炭点火パ ー ナ装置
    [0002] 技術分野
    [0003] 本発明 は微粉炭の燃焼装置に係 り 、 特に 微粉炭 に 直接 点火 す る微粉炭点火パ ー ナ装置 に 関 す る も ので あ る 。
    [0004] 背景技術
    [0005] 近年 、 我が 国 に お い て は重油供給量の ひつ 迫 か ら 、 石 油依存度の是正 を計る た め に 、 従来の重油専焼か ら石炭 専焼へ と燃料を変換 し つ つ あ り 、 特 に 事業用 火力発電ポ イ ラ に おいて は 、 石炭専焼の大容量火力発電所が建設さ れ て い る 。
    [0006] 一方、 最近の電力需要の特徴 と し て 、 原子力発電の伸 び と 共 に 、 負 荷の最大 、 最小差も増加 し 、 火力発電用 ポ イ ラ をベ ー ス ロ ー ド用 か ら負荷調整用 へ と 移行す る傾向 に あ り 、 こ の火力発電用 ポ イ ラ を負荷 に 応 じ て 圧力 を変 化さ せ て変圧運転する 、 いわゆる全負荷運転で は超臨界 圧域、 部分負荷運転で は 亜臨界圧域で運転す る変压運転 ボイ ラ と する こ と に よっ て 、 部分負荷運転での発電効率 を数％向上さ せ る こ と ができ る 。
    [0007] こ のた め に こ の石炭専焼火力 に おいて は 、 ボイ ラ負荷 が常 に 全負荷で運転さ れる も の は少な く 、 昼間 は 7 5 % 負荷 、 5 0 %負荷 、 2 5 %角荷へ と 負荷 を上げ 、 下げ し て 運転 し た り 、 あ るい は夜間 は運転を停止す る な ど 、 い わゆ る毎 日 起勅停 ih ( Dai ly Start Stop以下単 に D S S という ） 運転を行なっ て中間負荷を担う石炭専焼火力へ と移行しつつある。
    [0008] また D S S運転を行なう石炭専烷ポイ ラにおいては、 起動時から全負荷に至るまで微粉炭のみで全負荷帯を運 転するものは少な く 、 石炭専烷ポイラ といえども起動時、 低負荷時に は微粉炭以外の軽油， 重油， ガス等の着火性 の良い補助燃料が用いられている。
    [0009] それは起動時に おい て はポイ ラか ら ミルウォー ミ ング 翻 纖ス、 加 截が麵られ 、 こ:の ^
    [0010] 転する こ とができないので石炭を徴粉炭に粉砕するこ と ができないか らである。
    [0011] ま た、 低負荷時に は ミルのタ ー ンダウ ン比が とれない こ と 、 微粉炭自体の着火性が悪いこ となどの理由に よつ て軽油， 重油， ガス等の補助 料が用い られている。
    [0012] ， f勒特 ，油， 耆 を,ぃる,¾ 、 :起 U か ら 1 5 %負荷までは軽油を燃料と し てポイラを焚き上げ、 1 5 %負荷か ら 4 0 %負荷までは軽油か ら重油へ燃料を 変更して焚き上げ、 4 0 %負荷以上になる と逭油 と微粉 炭を混焼 て I次重油燃 を少 ぐする どもに T粉炭 燃料を多く し て微粉炭の混焼比率を上げて実質的な石炭 専烷へ と移行する。
    [0013] 一方 3 ^食;称^ 逝負翁 歉イ^^ :^¾:る ' 合は、 3 5 %負荷まで微粉炭燃料を焚いて石炭専焼ボイ ラ とな り 、 3 5 %負荷以下では重油、 ガス、 軽油などの 省桥霧料 よって さ る。 こ の様 に D S S運転を行な う 石炭専焼火力 に お い て は 軽油 ， 重油 ， ガ ス な どの着火性の 良い補助燃料 と 、 微粉 炭燃料を用 いる のが通常である 。
    [0014] 第 4 図 は従来の微粉炭焚ポ イ ラ の概略系銃図で あ る 。 第 4 図 に おい て 、 ポイ ラ火炉 1 の前側壁 2 、 後側壁 3 に は 微粉炭パ ー ナ 4 , 5 . 6 , 7 , 8 , 9 が ボ イ ラ火炉 1 の底部か ら 頂部へ と 顕 に 配置さ れて いる 。
    [0015] そ し て 微粉炭パ ー ナ 8 , 9 の上方 は低 N O X 化 の た め の ァ フ タ エ ア ポー 卜 1 0 , 1 1 が設け ら れ 、 各微粉炭バ ー ナ 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 へ は缶前風箱 1 2 、 缶後風 箱 1 3 よ り 、 ァ フ タ エ ア ポー 卜 1 0 , 1 1 へ は缶前ァ フ タ エ ァ風箱 " 1 4 、 缶後 ァ フ タ エ ア風箱 1 5 よ り そ れぞれ 空気が供給さ れる 。
    [0016] —方 、 微粉炭パ ー ナ' 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 へ の給炭 は次の よ う に し て 行われる 。 即 ち 、 コ ールパ ン 力 1 6 の 石炭が石炭供給機 1 7 よ り ミ ル 1 8 へ送 ら れて 、 ミ ル 1 8 内 で粉砕 さ れる 。 そ し て 、 ミ ル 1 8 内で微粉炭中 の粗 粒炭は図示 し て いない分极装置で分離さ れ 、 再びミ ル 1 8内 の粉砕部 に戻さ れ再粉砕 さ れ て 微粉炭 に な る 。 こ の 粉砕さ れた微粉炭 は微粉炭供給源即ち ミ ル 1 8 か ら 、 微 粉炭管 2 3及び送風機 5 0等を含む搬送手段 に よ っ て 、 各微粉炭パ ー ナ 4., 5 , 6 , 7 , 8 , 9 へ搬送さ れる 。 即 ち こ の微粉炭の搬送 は 、 送風機 5 0 に よ っ て 、 風道 2 2 か ら ミ ル 1 8及び微粉炭管 2 3を通っ て徴粉炭パ ー ナ 4 . 5 , 6 , 7 , 8 , 9 へ 向 う 気流 を生 じ る こ と に よ つ て行われる。
    [0017] 他方、 缶前風箱 1 2、 缶後風箱 1 3、 缶前ァフ タエア 風箱 1 4および缶後ァ フ タ エア風箱 1 5への燃焼用空気 は、 押込通風機 1 9 によって昇圧された後、 空気予熟器 5 2 0で予熟され、 風道 2 1 、 風 fi調整ダンバ 2 4、 風道
    [0018] 2 5よ り各風箱 1 2 , 1 3 , 1 4 , 1 5へ供給される。
    [0019] ま た、 ポイ ラは部分負荷時の蒸気温度制御用 と してホ ッパ 2 6へ排ガスが排ガス再循環フ ァ ン 2 7、 排ガス再 ¾8；お 供卷 ^ u、 低 た; 狒
    [0020] 10 ス再循環フ ァン 2 7の出口か ら風道 2 5の燃焼用空気へ 排ガスを混合する排ガス ^ク 卜 2 9が設け られている。
    [0021] 以上は傲粉炭焚ボイ ラにおける燃焼用空気、 排ガス、 徴粉炭の一般的な流れを説明 したものであるが、 各微粉 炭パーナ 4 , 5 , 6 , 7 , & , 9に は点火装置 （ ィ グナ イタ ） が Hされ'て る。
    [0022] 第 5図は第 4図の微粉炭パーナ部分を拡大した詳細図 である。
    [0023] 第 5図において、 1 はポイ ラ火炉、 2は前側壁、 3は 後側壁、 4； 5 , 6 , 7 , 8 , 9は微粉炭パ一ナ、 Τ 2 , 20 1 3は缶前風箱および缶後風箱、 2 3は微粉炭管で第 4 図のもの と周一のものを示す。
    [0024] 3 エア：レ スタ ^ 3 STラズマ ^タナイ (点 火装置） である。
    [0025] 石炭焚ポイ ラにおいて軽油、 重油、 ガス等の着火性の ¾ 食い: 燃 の實資を する ¾つて'いる 火パ ー ナ装置の研究開発が活発化 し て お り 、 第 5 図 に 示す よ う に プ ラズマ ア ー ク を用 い て 微粉炭 へ直接点火す る ァラ ズマ イ グナイ タ 3 1 を備え た装置の開発がその代表的な 例で あ る 。 こ の よ う な プラズマ ィ グナ イ タ 3 1 を備え た 点火パ ー ナ装置 は 、 Ί , 5 0 0〜 2 , 0 0 0 °Cと い う 髙 搵の熱源を提供 す る こ と で 軽油 、 重油 、 ガ ス な ど の補助 燃料な し に直接微粉炭を着火さ せ燃焼する方式 のもので あ る 。 と こ ろ が プ ラ ズマ ア ー ク に よ る点火で は点火時 に 6 0〜 8 0 K wと い う 強力 な エネルギー で 2 , 0 0 0 Ό 近い熱源を必要 と す る た め 、 微粉炭パ ー ナ 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 での点火時 に サー マル N O X が多量 に排出 さ れる 基本的な 問題があ り 実用 化 さ れ て い ない 。
    [0026] 従来の微粉炭焚ポ イ ラ に お いて使用 さ れる補助燃料 は 着火性の 良い軽油 、 重油 が使用 さ れ 、 D S S 運転 に よ る 負荷変化時 に は起動パ ー ナ用 燃料 と し て 重油 、 点火バ ー ナ用 と し て 軽油 がそ れぞれ着火性 、 運用 性の面か ら 利用 さ れて お り 、 主燃料でお る微粉炭を加え る と 3 種類の異 な る燃料が必要 と な る 。 そ の た め各燃料の輪送、 貯蔵、 メ ン テ ナ ンス等に 関連する設備費 、 運耘費がそ れぞれに 必要 と な る欠点が あ る 。
    [0027] ま た 、 前記 し た よ う にプラズマ ア ー ク に よ る直接点火 方式で は着火エ ネルギ ー 及び形成す る熱源温度が 髙すぎ 点火時 に多量の N O X を発生 する欠点があっ た 。
    [0028] 本発明 はかかる従来の欠点を解消 し ょ う と す る も ので 、 そ の 目 的 と する と こ ろ は、 補助燃料な し に 直接微粉炭 に 点火する こ とができ、 しかも必要以上に N 0 X を排出す るこ とな く 確実に 火可能な信穎性の高ぃ徴粉炭直接点 火パーナ装置を提供するこ と にある。
    [0029] なお、 本発明に関連する他の先行技術と して は、 日本 特開昭 6 1 — 1 8 43 0 9号公報及び米国特許第 4 , 5 4 5 , 3 0 7号明細書に示されているもの等がある。
    [0030] 発明の開示
    [0031] 本発明は、 微粉炭供給源と 、 微粉炭を酸素の存在下で す :徴漱淤 ー ¾ m^ 粉炭パーナへ搬送するための気流を生 じて微粉炭と気体 との混合流を徴粉炭パーナに供給するための搬送手段と を包含する徴粉炭点火パーナ装置において 、 前記镞送手 段に よっ て微粉炭パー ナへ供給された混合流の微粉炭濃 度が髙く な り 、 かつその混合流の流速が遅く なつた点火 域を赞 ^パーナ に，饺 の点^ ¾形補^ 段と 、 前記点火領域にある混合流中の微粉炭に点火する ための点火手段 とを備えている こ とを特徴 と する微粉炭 点火パーナ装置を提供する。
    [0032] ' ' 図簡 単 説明
    [0033] 第 1 図は本発明の実施例に係る微粉炭点火パーナ装置 . の要部を示す断面図、 第 2図は第 1 図の微粉炭点火パー Μ Μ ^ ^ ^ M第 4 SMO教 ÷ 点^ - 置における点火特性曲線図、 第 4図は微粉炭焚ポイ ラの 概略系統図、 第 5図はプラズ ^ィ グナイ タ を備えた钹粉 炭^火 :装置^ 断掘 で る。 発明を実施す る た めの最良の形態
    [0034] 以下本発明 の実施例 を図面を用 い て 説明 す る 。 第 1 図 は本発明実施倒の微粉炭点火パ ー ナ装置の要部を示す図 、 第 2図 は第 1 図の微粉炭点火パ ー ナ装置の構成図 、 第 3 図 は第 1 図の微粉炭点火パ ー ナ装置 に おける点火特性曲 線図で 、 縱軸 に 微粉炭 と空気の比 （ C ZA ) 、 横軸 に 微 粉炭パ ー ナの ノ ズル出口 の空気流速 （ m Z s ) を示す 。
    [0035] 第 Ί 図 お よ び第 2図 に お い て 、 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 は微粉炭パ ー ナで 、 こ の微粉炭パ ー ナ 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9の 1 次ス リ ー ブ 3 2内 に は 、 第 4図 の ミ ル 1 8、 微粉炭管 2 3か ら の微粉炭 ' 3 3 と 1 次空気 3 4の混合流 が供給さ れ、 1 次ス リ ー プ 3 2の外周 に は 2次空気 3 5 が供給さ れるが 、 こ れ ら の構成 は従来のもの と周一であ る 。
    [0036] 3 6は微粉炭 3 3 と 1 次空気 3 4の混合流 に 旋回力 を 与え る旋回羽根 、 3 7 は 1 次ス リ ー プ 3 2の先端 に 設け た径大部 、 3 8 は保炎器 、 3 9 は径大部 3 7内 に形成さ れる 1 次ス リ ーブ 3 2内の微粉炭流速よ り も遅い微粉炭 流速の点火領域 、 4 0は微粉炭 3 3の循環 う ず流、 4 1 は セ ラ ミ ッ ク ス ィ グナ イ タ （ 点火装置 ） 。 4 2 は C Z A 検出器 、 43は旋回羽根 3 6の開度調節器 、 4 4はセ ラ ミ ッ ク ス ィ グナ イ タ 4 1 の発熱体電源装置 、 4 5 は制御 装置 、 4 6は火炎であ る 。
    [0037] こ の様な構造 に おい て上記実施例の微粉炭直接点火パ ー ナ装置の構成 は第 2図 に 示す様 に 、 徴粉炭 3 3及び 1 次空気 _3 4を供給するための： L次ス リ ープ 3 2、 .微粉炭 3 3及び 1 次空気 3 4の混合気に旋回をかけ混合流に獠 淡の分布を与える旋回羽根 3 6及び、 径大部 3 7、 保炎 器 3 8、 旋回羽根 3 6の開度を調節する開度調節器 43、 徴粉炭攛度 （ A ) を検出 ¾ "る C A検出器 4 2、 微 粉炭への点火を行なう セラ ミッ ク スィ グナイ タ 4 1 及び 発熱体電源装置 4 4、 CZA検出器 4 2からの信号に応 じて旋回羽根 3 6の開度を制御 し 、 また発熟体 4 1 に電 されている。
    [0038] 第 3図にセラミ ッ ク スィ グナイタ 4 1 を徴粉炭 空気 の混合気流中 に揷入 して点火特性を検討した実験結果を 示す。 第 3図よ り微粉炭 3 3 、 1 次空気 3 4の混合流に 安定着火さ せるために は、 微粉炭旗度 （ 〇 Z A ) は
    [0039] でゾ Ά 約 0. 5、 気 '速 ( V ) m -V ^約 Ί Ό / s にする必要があるこ とがわかる。 また、 第 3図は、 微粉 炭の給炭量が Aから B、 Bから Gの如 く 減少 していく に つれて流速の影饕をう け易 く な り 、 従っ て安定着火させ るために流速を遅 く す 必要があるこ どを示 X 1ヽる
    [0040] —方実機の徴粉炭焚ポイ ラにおいて微粉炭 3 3の配管 輪送は微粉炭 3 3の比重等の関係から C Z A 0. 5が 職界？と : る 養漣 . は逆火防止対策上から V > 1 5 mノ s となるよ う にパー ナ形状が設計されている。
    [0041] 従つ、てセラ ッ力 ^ < グナ H等 ;発 IT体 て 徴粉炭 3 3へ 直接点火さ せ る た め に はパ ー ナ構造 を発 明 の本実施例 の よ う に 改造する等の手段を と る必要が あ る 。
    [0042] 次 に 本実施例の点火の作用 を第 1 図及び第 2図を用 い て 説明 す る 。 1 次ス リ ー ブ 3 2内 を 1 5〜 2 0 3 の 流速で供給さ れた微粉炭 3 3及び 1 次空気 3 4の混合流 が 1 次ス リ ー プ 3 2内 に 設置 し て あ る耐熱及ぴ耐摩耗性 に 優れ た セ ラ ミ ッ ク ス製の旋回羽根 3 6に よ り 旋回を か け ら れ 、 第 1 図 に 示 す よ う に 1 次ス リ ー プ 3 2の径大部 3 7の内周面 に 微粉炭濃度の高い点火領域 3 9が形成さ れる 。
    [0043] 安定着火 さ せ る た め に は第 3図 に 示す よ う に 拾炭釐 に 応 じ て 適正 な Cノ Aを設定 オ る必要が あ る が 、 本実施例 で は レ ー ザに よ る C Z A検出器 4 2を用 いて 径大部 3 7 内 の微粉炭稳度を検出 し 、 その検出信号 に 応 じ て 旋回羽 根 3 6の開度を 開度調節器 4 3 、 制御装置 4 5 に よ り 制 御 す る よ う に なっ て い る 。 な お旋回羽根 3 6 に よ っ て旋 回をかけ すぎる と圧損が高 く なる た め 、 GZAが
    [0044] 0. 5 ≤ 〇 Ζ Α ^ 2の範囲 に な る よ う に 旋回羽根 3 6の 開度を制御す れば実用 上問題 はない 。
    [0045] 安定着火さ せ るた め の別の影轡因子 と し て 第 3図 に 示 す空気流速条件があるが 、 本実施例で は微粉炭パ ー ナ 4 , 5 , 6 , 7 . 8 , 9の 出口 、 つ ま り 、 1 次ス リ ー ブ 3 2 の先端 に 径大部 3 7を設け てそ の径を広げる こ と に よ り 、 1 5〜 2 0 m Z sの 流速 を 1 0 mz s以下に 減速さ せ て いる。 さ ら に第 1 図 に示すよう に混合流が保炎-器 38に 衝突するこ と によ り 、 保炎器 38の近傍に循環う-ず流 4 0が形成される。 この捃環うず流 40の空気流速は絶対 値で 0〜 5 mZ sの低流速領域であ り点火及び保炎に適 5 した領域である 。 すなわち徴粉炭パーナ 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9の出口内周面に微粉炭濃度が高く 且つ低流速な微 粉炭直接点火に最適な点火領域 39が形成される。
    [0046] 次に この点火領域 39内 に設定 して いる Ί , 000〜
    [0047] 1；* 2 Ώ Ό v m m^せ ¾^セラミ^^ク ナ ¾ Ί ひ に径大部 3 7の微粉炭 33の粒子が街突する こ と によ り 、 截粉炭 33中の揮発分が連 的に着火 し、 循環うず流 4 0内に火炎 46を形成する。 さ ら に この火炎 46の伝ば によ り供給された微粉炭 33全体に着火するのである。
    [0048] この様に本発明の実施例に よれば、 従来のプラズマィ グナ早タ よる ，管の'よう サ一マ H O Xを^ Τ¾ させる こ とな く 確実に安定 した微粉炭へ直接点火が可能 である。
    [0049] 以上本発明の実施例において は旋回羽根 3 6に よって 微粉炭旗度を高く するよう''に 1 たが、 本 WWは本実施例 0 に限定されるものではな く 、 別置のビンからの微粉炭を
    [0050] 1次スリ ーブ 3 2内に供給 して微粉炭濃度を高く てもよ く、 ま 1 ¾ —プ 3^51% β ; ^空養 舶 し て 1次ス リ ーブ 3 2内の微粉炭澳度を高く してもよい。
    [0051] 産業上の利用可能性
    [0052] 5 本発^によ ^ぼ、 醫 に寵 :する ^で る ので 、 軽油 、 重油 、 ガス な ど の補助燃料が不必要 に な り 、 し かも点火時の サー マル N 0 X も減少す る 。 ま た本発明 の微粉炭直接点火バ ー ナ を微粉炭焚ポイ ラ に適用 す れぱ、 燃料系铳を従来の 軽油 、 重油 、 微粉炭等の 3 系統か ら 微 粉炭の 1 系統に 統合する こ と が可能 と な り 付帯設備及び 燃料供給面で の メ ン テ ナ ン スが不必要 に な る。
    权利要求:
    Claims請求の範囲
    1. 微粉炭供給源 （ 1 8 ) と 、 徴粉炭を酸素の存在 下で点火する徴粉炭パー ナ （ 4 , 5 , 6， 7 , 8 , 9 ) と 、 微粉炭を徴粉炭供給源から 微粉炭バー ナヘ搬送する ための気流を生 じ て微粉炭 と気体と の混合流を微粉炭パ ー ナ に供給する た めの搬送手段 （ 2 3 , 5 0 ) と を包含 する徴粉炭点火バ ー ナ裝置に おいて 、 前記搬送手段に よ つ、:て教暴炭 一 Hへ洪 れ 混^^流 議 m 高 く な り 、 かつその混合流の流速が遅く なつ た点火領域 ( 3 9 ) を微粉炭パー ナ内 _に形成するための点火領域形 成手段 （ 3 6 , 3 7 ) と 、 前記点火領域にある混合流中 の微粉炭に点火す る た めの点火手段 （ 4 1 ) と を備えて いる こ とを特徴 と する微粉炭点火パ ーナ装置。
    2. 誓 15-点^ ^領«^¾竽殺 、' 瘐 一ナ P¾ に設け ら れた旋回羽根 （ 3 6 ) を包含 し 、 こ の旋回羽根 が 、 微粉炭パ ー ナ内の混合流 に旋回 エネルギを与え る こ と に よつ て、 徴粉炭パーナの出口部分の内周部付近に導 かれる 合流 ·の 粉赞儀度 啬め 囉成に なってお り 、 その微粉炭パー ナの出口部分の内周部付近が前記点 火頜域 （ 3 9 ) に なっ て い る こ とを特徴 と する、 請求の mm ^m ^火 一 ^ ^
    3. 前記点火頜域形成手段が、 前記微粉炭パ ー ナ に 設け ら れていて徴粉炭パ ーナ中の混合流の流速を遅 く す
    ° 1 H ·^ - . ¥ ^ ^ ω ¾l 21 it s ¾ 1 ¾ Mr し ^ S¾
    21 00/L8df/lDd Z9W0/88 Ο
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    引用文献:
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    法律状态:
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    1988-05-31| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1987906447 Country of ref document: EP |
    1988-10-05| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1987906447 Country of ref document: EP |
    1992-01-02| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1987906447 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP61/231107||1986-10-01||
    JP23110786A|JPS6387508A|1986-10-01|1986-10-01|Pulverized coal igniting burner|DE19873775757| DE3775757D1|1986-10-01|1987-09-30|Brennervorrichtung zum zuenden von staubkohle.|
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