JPS61213406A - 蒸気ボイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、石炭を燃料とする蒸気ボイラの改良に係り、
とりわけ、半燃焼ガス化炉とボイラの燃焼室とを直結し
た蒸気ボイラに関する。

（従来の技術） 最近、石油価格の高騰と価格不安定の問題から、供給量
が無尽蔵で安定供給できると共に価格的にも安価な石炭
が燃料として見直されて来ている。

そこで、蒸気ボイラに於ても、従来から使われていた微
粉炭焚ボイラやストーカ焚ボイラや流動床ボイラが復活
されて来ている。

とりわけ、この中でも流動床ボイラは、低温燃焼に依る
低ＮＯｘ化と石灰混入に依る脱硫が可能な事から他の型
式のボイラよし注目されている。

ところが、流動床ボイラは、実際に於ては次の様な難点
があった。

（１）低温燃焼に依る為に未燃炭の飛散が多く、燃焼効
率が低い。

飛散した未燃炭は、揮発分が燃焼した残りの固定炭素と
灰とから成っているのでそのままでは再燃焼が難しく、
これ専用の高温流動床を別途必要とする。

（２）　　給炭は、上方からスプレッダに依り散布ｆる
方法と、炉床から空気輸送に依って押込む方法があるが
、前者は、均一散布が必要であって散布状態が片寄ると
燃焼に支障を来たすと共に、後者は、空気輸送管の摩耗
が激しく構造も複雑である。

（３）　　大きな固形石炭が投入された時には、炉底に
溜って完全燃焼が難しく、取出しも困難である。

（４）内部には、温度を下げる為に層内伝熱管が設けら
れるが、これが摩耗し易く、その対策が難しい。

（５）流動用の空気を高圧にせねばならないので、高圧
ブロワの消費動力が大きい。

（６）　　部分負荷に対応する為に内部を仕切らねばな
らず、大型になるほど構造が複雑になる。

そこで、本発明者は、前記の様な流動床ボイラの難点を
解決する為に、第２図に示すテスト装置５０を作製して
実験を行なった。

第２図に於て、５１は石炭供給フィーダ、５２はロード
状の半燃焼ガス化炉、５３は空気ノズル、５４は高圧ブ
ロワ、５５は煙道、５６はサイクロン、５７はボックス
、５８は燃焼室、５９は押込通風機、６０は二次空気ノ
ズル、６１は煙突である。

而して、約７ｆｉ以下に粗砕した石炭を石炭供給フィー
ダ５１に依り半燃焼ガス化炉５２に供給し、高圧ブロワ
５４に依り空気を半燃焼ガス化炉５２の炉底部分に設け
た空気ノズル５３から求心方向に吹込む。

最初は、半燃焼ガス化炉５２に設けた始動用の重油バー
ナ（図示せず）に依り重油を燃焼させ、次に石炭の一部
と重油との混焼状態にし、石炭の一部が約９００℃で燃
焼し始めると重油バーナを切る。

半燃焼ガス化炉５２には、石炭の燃焼に必要な全空気量
より少ない空気しか供給しないので、炉内では石炭の一
部の燃焼に依り石炭の残部が熱分解し、これに依り発生
したガスが煙道５６からサイクロン５６を経て燃焼室５
８へ噴出され、ここで押込通風機５９からの二次空気が
二次空気ノズル６０を経て与えられる事に依りガス燃焼
し、煙突６１から放出される。サイクロン５６で捕集さ
れた煤塵は、その下のボックス５７内に溜る。

この様なテスト装置５ｏは、実験の結果、次の様な利用
がある事が判明した。

（１）供給する石炭の粒度は、約７ｍ以下という□様に
可成り大きいが、サイクロンで捕集された煤塵は、サブ
ミクロンと呼ばれる細かい粒径のものばかりである。

何故なら、微粉炭の様にミルで粉砕しなくても、半燃焼
ガス化炉内で熱分解中に自動的に粉破されて非常に細か
い粒子となるがらである。

つまり、半燃焼ガス化炉は、ミルの役目を果すと共に、
ミルの様な大きな動力と複雑な付属機器システムを必要
としない。

（２）　　給炭の均一散布や炉床がらの押込の必要がな
い。

つまり、半燃焼ガス化炉は、ロード状を呈しているので
、石炭供給フィーダに依り単に供給すれば良い。

（３）半燃焼ガス化炉内の温度コントロールは、約９０
０℃を保つ様に空気ノズルからの空気量を調節すれば良
く、複雑な署内伝熱管を必要としない。

（４）石炭の燃焼に必要な全空気量を供給せずに、部分
燃焼に必要な空気を供給すれば良いので、高圧ブロワの
容量が小さくて済み、消費動力も少なくなる。

（５）部分負荷に対して内部を仕切ったり或は複雑な構
造にする必要がなく、石炭と空気の供給量を調節するだ
けで良い。

（６）　　熱分解に依り発生したガスは、低カロリーガ
スニ属するが、約１０００〜１２０　ＱＫｃａｌ／Ｎ−
あり、充分自然で燃焼が可能である。

（７）　　半燃焼ガス化炉内では、完全なる還元反応が
行なわれるのでＮ　Ｏｘの発生はないと共に、燃焼室で
の再燃焼時にはガス燃焼であるので低ＮＯｘ運転が容易
に行なえる。

この様にテスト装置は、従来の流動床ボイラに比較して
上述の利点がある事が判明したが、実際に応用する場合
には次の様な問題があった。

（１）　　テスト装置のサイクロンで捕集した煤塵は、
非常に粒子が細かく、空中に放置するだけで自由に飛散
する。

従って、これを処分する際には取扱いが困難であると共
に、揮発分が殆んどない固定炭素と灰とから成っている
のでこのままでは再ガス化が難しい。

この為に、テスト装置の様にサイクロンを用いるのは問
題である。

（２）他方、一般的なガス化炉では、熱分解に依って発
生したガスを洗浄する事に依り煤塵を取除いてクリーン
ガスとし、これを燃料として使用している。

ところが、洗浄に依り比較的発熱量の高い煤塵が除去さ
れると共に、発生ガス自身の保有熱量が可成り削減され
るので熱量のロスが多く、然も、洗浄後の洗浄水を処理
する為に設備と運転の費用が多く掛るという問題があっ
た。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、叙上の問題点に鑑み、これを解消する為に創
案されたもので、その目的とする処は、石炭を粗砕して
供給するだけでこれを完全に燃焼でき、熱損失が極めて
少ない蒸気ボイラを提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の蒸気ボイラは、粗砕した石炭を供給する石炭供
給フィーダと、石炭供給フィーダからの石炭の一部を燃
焼させてガス化に必要な温度に保ちつつ石炭の残部を熱
分解に依り固定炭素を主体とする煤塵とガスとを発生さ
せるロード状の半燃焼ガス化炉と、半燃焼ガス化炉内の
石炭の流動と熱分解に必要な空気を噴出させる空気ノズ
ルと、半燃焼ガス化炉にその燃焼室が直結されてここで
半燃焼ガス化炉からの煤塵とガスとを同時にガス燃焼さ
せるボイラと、ボイラの燃焼室でのガス燃焼に必要な二
次空気を噴出させる二次空気ノズルとから構成した事に
特徴が存する。

つまり、石炭の一部を燃焼させると共にその燃焼に依り
石炭の残部を熱分解させる半燃焼ガス化炉と、燃焼室を
備えたボイラとを組合せ、とりわけ、半燃焼ガス化炉と
燃焼室とを直結したものである。

（作　　用） 半燃焼ガス化炉内には、石炭供給フィーダに依って粗砕
された石炭が供給されると共に、空気ノズルに依って空
気が噴出される。

半燃焼ガス化炉内では、空気ノズルから噴出゛する空気
に依って石炭が流動すると共に、石炭の一部が燃焼する
事に依りガス化に必要な温度に保たれ、これに依り石炭
の残部が熱分解される。

熱分解されると、固定炭素を主体にした煤塵とガスとが
発生し、これらはボイラの燃焼室に送られる。

ボイラの燃焼室では、二次空気ノズルから送られた二次
空気に依り前記煤塵とガスとが同時にガス燃焼される。

そして、ガス燃焼に依り発生した燃焼ガスに依りボイラ
内に於て蒸気が発生する。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例を、図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の実施例に係る蒸気ボイラの概要構造
を示す略式図である。

蒸気ボイラ１は、石炭供給フィーダ２、半燃焼ガス化炉
３、空気ノズル４、ボイラ５、二次空気ノズル６とから
その主要部が構成されている。

石炭供給フィーダ２は、粗砕した石炭を供給するもので
、半燃焼ガス化炉３の中程側部に設けられている。

半燃焼ガス化炉３は、石炭供給フィーダ２からの石炭の
一部を燃焼させてガス化に必要な温度に保ちつつ石炭の
残部を熱分解する事に依り固定炭素を主体とした煤塵と
ガスとを発生させるロード状のものであり、炉内温度は
、約９００℃に保たれる。

空気ノズル４は、半燃焼ガス化炉３内の石炭の流動と熱
分解に必要な空気を噴出させるものであり、半燃焼ガス
化炉３の下部とこれより上方の側部とに設けられている
。

ボイラ５は、半燃焼ガス化炉３にその燃焼室゛　　７が
直結されてここで半燃焼ガス化炉３からの煤塵とガスと
を同時にガス燃焼させるものであり、燃焼室７の他に過
熱器８、ボイラ本体９、エコノマイザ１０、エアヒータ
１１を備えて居ね、燃焼室７と半燃焼ガス化炉３の上部
とは煙道１２に依抄連結されている。

二次空気ノズル６は、ボイラ５の燃焼室７でのガス燃焼
に必要な二次空気を噴出させるもので、燃焼室７と煙道
１２との繋ぎ部分と、これより下方の燃焼室７の側部と
に夫々設けられている。

１３は集塵器、１４は誘引通風機、１５は煙突、１６は
押込通風機、１７は高圧ブロワ、１８はガス再循環通風
機、１９〜２５は配管である。

石炭は、約７＋ａ＋以下に粗砕されて石炭供給フィーダ
２に依り半燃焼ガス化炉３内に供給される。

一方、押込通風機１６からの空気は、エアヒータ１１で
熱風と為された後に高圧ブロワ１７に依り昇圧されて空
気ノズル４から半燃焼ガス化炉３内の下部に噴出される
。

最初は、半燃焼ガス化炉３に設けた始動用の重油バーナ
（図示せず）で重油を燃焼させ、次に石炭の一部と重油
との混焼状態にし、石炭の一部が約９００℃で燃焼し始
めると、重油バーナを切る。

空気ノズル４からの空気は、石炭の燃焼に必要な全空気
量より少ないものしか供給しないので、半燃焼ガス化炉
３内では石炭の一部が燃焼して約９００℃の温度に保た
れ、これに依り石炭の残部が熱分解される。

熱分解中は、空気ノズル４からの空気の噴出に依り粒子
の大きい石炭が何回も上下しながら流動して自動的に粉
砕され、固定炭素を主体にした煤塵とガスとになる。

半燃焼ガス化炉３で発生した一煤塵とガスとは、煙道１
２を経てボイラ５の燃焼室７内に噴出される。

この時、押込通風機１６から供給された二次空気が二次
空気ノズル６から噴出して接触するので、ガス燃焼が起
る。

ガス燃焼した燃焼ガスは、ボイラ５の過熱器８→ボイラ
本体９→エコノマイザ１０→エアヒータ１１→集塵器１
３→誘引通風機１４→煙突１５を経て排出される。

他方、集塵器１３の出口からの一部のガスは、配管２３
→ガス再循環通風機１８→配管２４→高圧ブロワ１７→
配管２１を経て空気ノズル４に供給されると共に、ガス
再循環通風機１８から配管２４→配管２５を経て二次空
気ノズル６に供給され、低ＮＯｘ化を図る様にしている
。

（発明の効果） 以上既述した如く本発明に依れば、次の様な優れた効果
を奏する事ができる。

（１）　　半燃焼ガス化炉をボイラの燃焼室に直結して
いるので、発生ガスの保有熱量をそのままボイラに持込
む事ができ、熱損失がない。

（２）　　煤塵は、固定炭素と灰とから成るが、ガス燃
焼時の火焔の中で容易に完全燃焼を行ない、未燃炭の飛
散に依る損失が殆んどない。

即ち、この燃焼過程を微粉炭燃焼と比較すると、微粉炭
燃焼の場合は、バーナから炉内に吹込まれると石炭粒子
が高い輻射熱に依り先ずガス化反応が起や、次にガスに
着火して高温で燃焼し、残９の固定炭素粒子が輝いて燃
える行程をたどる。

これＩこ対して本発明の場合は、半燃焼ガス化炉内で既
にガスと固定炭素とに分離して居９、微粉炭燃焼に於け
る第一行程が終った状態でボイラの燃焼室に噴出される
ので、このガスと固定炭素との着火燃焼は極めて容易に
行なわれ、微粉炭燃焼はどの滞溜時間も不要で、小さい
燃焼室で対応できる。

（３）　　ボイラの燃焼室では、ガス燃焼が主体となる
ので、少ない空気過剰率で燃焼できると共に、その燃焼
制御も二次空気の使い方に依り容易に行なえ、然も、低
ＮＯｘ化を図る事ができる。勿論、半燃焼ガス化炉内か
らはＮＯＸが発生しない。

（４）脱硫に於ては、半燃焼ガス化炉内に炭酸カルシウ
ムを送入するか、或は、ボイラの燃焼室にこれを吹込む
事に依り達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る蒸気ボイラの概要構造
を示す略式図。 第２図は、本発明者が先に作製して実験したテスト装置
の概要構造を示す略式図である。 ｌ・・・・・・蒸気ボイラ ２・・・・・・石炭供給フィーダ ３・・・・・・半燃焼ガス化炉 ４・・・・・・空気ノズル ５・・・・・・ボ　イ　ラ ６・・・・・・二次空気ノズル ７・・・・・・燃焼室 出願代理人　弁理士　岩　越　重　雄 他１名 手続補正書（自発） 昭和６０年５月１５日 １、　事件の表示　　特願昭６０−５５５１３号２　発
明の名称　　蒸気ボイラ ａ　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　大阪市北区堂島浜１丁目３番２３号氏名　株式
会社　タ　り　マ 代表者　福　１）順　吉 屯代理人 ５、　補正の対象 （１）明細書の「特許請求の範囲」の欄ａ　補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙の通り補正する０（２）明
細書第６頁第１８行目の「自然」を「自燃」に訂正する
。 （３）明細書第１４頁第１行目と第２行目の間に次の文
章を加入する。 「尚、大型ボイラになった場合には、バランス上、ロー
ド状の半燃焼ガス化炉３とボイラ５との一体化が困難に
なる恐れがある。 従って、この様な場合には、第３図に示す如く、角型の
流動層とボイラ５とを一体化してコンパクトな設計にす
るのが望ましい。 第３図に於て、２は石炭ホッパ２６とロータリダンパ２
７とスクリュフィーダ２８と石炭投射装置２９とから成
る石炭供給フィーダ、３は角型流動層式半燃焼ガス化炉
、４は管寄せ３０を備えた流動用の空気ノズルである。 ３１は砂と灰の排出装置、３２は篩装置、３３は固形物
取出用水封コンベア、３４は砂再投入装置、３５は灰排
出用水封コンベアであり、その他は第１図と同様である
。 この様な蒸気ボイラ１の原理とメリットは、前述のロー
ド方式と何ら変らない。」 （４）明細書第１５頁第１７行目と第１８行目の間に次
の文章を加入する。 「第３図は、本発明の他の実施例に係る蒸気ボイラの概
要構造を示す略式図である。」（５）第３図を別紙の通
り追加する。 特許請求の範囲 （１）粗砕した石炭を供給する石炭供給フィーダと、石
炭供給フィーダからの石炭の一部を燃焼させてガス化に
必要な温度に保ちつつ石炭の残部を熱分解に依り固定炭
素を主体とする煤塵とガスとを発生させるロード状の半
燃焼ガス化炉又は流動床と、半燃焼ガス化炉内の石炭の
流動と熱分解に必要な空気を噴出させる空気ノズルと、
半燃焼ガス化炉にその燃焼室が直結されてここで半燃焼
ガス化炉からの煤塵とガスとを同時にガス燃焼させるボ
イラと、ボイラの燃焼室でのガス燃焼に必要な二次空気
を噴出させる二次空気ノズルとから構成した事を特徴と
する蒸気ボ′イラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 粗砕した石炭を供給する石炭供給フィーダと、石炭供給
   フィーダからの石炭の一部を燃焼させてガス化に必要な
   温度に保ちつつ石炭の残部を熱分解に依り固定炭素を主
   体とする煤塵とガスとを発生させるロード状の半燃焼ガ
   ス化炉と、半燃焼ガス化炉内の石炭の流動と熱分解に必
   要な空気を噴出させる空気ノズルと、半燃焼ガス化炉に
   その燃焼室が直結されてここで半燃焼ガス化炉からの煤
   塵とガスとを同時にガス燃焼させるボイラと、ボイラの
   燃焼室でのガス燃焼に必要な二次空気を噴出させる二次
   空気ノズルとから構成した事を特徴とする蒸気ボイラ。