JPS6349125B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、予備加熱された石炭と水の懸濁液が
バーナーの焚口に導かれる、石炭と水の懸濁液を
燃焼させる方法および該方法も実施するためのバ
ーナーに関する。

液体又は気体状の燃料と同様に、石炭の運搬や
燃焼過程の取扱いを行うことができる様にするた
め、粉炭を水を用いて導管内を運搬しそして乾燥
過程の後で発熱設備の中で燃焼させることが公知
になつている。しかし石炭乾燥過程を接続された
導管内運搬の方法は経済的なものではないことが
証明される。

従つて、石炭と水の懸濁液を直接燃焼させるこ
とが研究された。これについてはツアイトシユリ
フト「グリユツクアウフ」、1973、830頁以下に記
載の「発電所における石炭と水の懸濁液の製造、
運搬および燃焼」、ハーゲマン他（Hagemann
und andere，“Herstellung，Transport und
Verbrennung von kohle／Wasser―Suspension
im Kraftwerk”Zeitschrift“GLＵ¨CKAUF”，
1973，Seiten 830ff.）を参照されたい。直接燃焼
の場合には石炭と水の懸濁液の状態は決定的な意
味を持つている。即ち石炭の運搬も石炭と水の懸
濁液の燃焼も最良の状態で行われなければならな
い。懸濁液を燃焼室の内部に分布させるため噴霧
器が用いられるが、しかし該噴霧器は石炭と水の
懸濁液を通過させるため摩耗がはげしい。飛散皿
の回転数が毎分約6000回転の回転式噴霧器が有効
であるとされている。加熱圧力式噴霧器も使用さ
れ、石炭と水の懸濁液は圧力のもとに飽和蒸気温
度まで加熱されて該噴霧器に導かれる。懸濁液を
150℃から200℃の範囲の温度に加熱するため沈澱
物が生じ、これらは熱交換器およびこれに続く装
置に付着しそして工程を阻害する。石炭と水の懸
濁液を蒸気熱交換器の中で加熱することも公知で
ある。しかしこの場合には懸濁液の水の量が増加
するという不都合なことが発生しそのことは熱量
の損失を招く。更に欠点として挙げられること
は、燃焼可能な物質の大量が熱に変換されずに排
出されることである。

本発明の目的は、熱交換器又は熱交換器に続い
て配置されている装置に沈澱を生ずることなく、
燃焼室の中に供給される石炭粉と水蒸気と空気と
の混合物が、化学量論的な燃焼が行われる様に調
節されることが可能な方法を提供することであ
る。

上記の目的は本発明により特許請求の範囲第１
項に記載されている特徴を有する方法によつて達
成される。即ち予備加熱された石炭と水の懸濁液
の中に、該懸濁液が未だバーナーの焚口に到達し
ない前に、加熱された燃焼空気が導入される。燃
焼空気に含まれている熱量は、燃焼空気が石炭と
水の懸濁液の中に導入された時、懸濁液の水を蒸
発させるために充分な量になつている。この際供
給される燃焼空気の量は、石炭粉と水蒸気と空気
の混合物が大体において化学量論的割合いを形成
する様に調節されている。

即ち、加熱された燃焼空気を石炭と水の懸濁液
の中に導入することによつて２つの事柄が達成さ
れる。１つは石炭と水の懸濁液が望ましくない沈
澱が発生しない温度でバーナー焚口に供給される
ことである。燃焼過程に必要な懸濁液の水の蒸発
は、バーナーの焚口に到達しない前に導入される
燃焼空気によつて行われる。もう１つは適当に予
備加熱された燃焼空気を導入することによつて、
燃焼室の燃焼過程がほとんど完全に行われそして
燃焼していない部分が排気ガスと共に排出される
ことがないか又は燃焼していない部分がほんの僅
かの量だけしか排出されない様に調節することが
同時に可能になることである。

上記の方法を実施するためには、特許請求の範
囲第２項に記載した特徴ある構造を持つバーナー
が最も適合している。即ち、予備加熱された石炭
と水の懸濁液をバーナー焚口に導く供給導管に、
バーナー焚口に到達しない前方の所に、加熱され
た燃焼空気を導く燃焼空気暗渠が接続されてい
る。供給導管の流動空間と燃焼空気暗渠とは、接
続位置において、燃焼空気を透過させる多孔質の
壁で隔てられている。燃焼空気を石炭と水の懸濁
液の中に吹き込むため、燃焼空気暗渠内の圧力は
供給導管の中を運搬される懸濁液の量に依存して
望み通りに調節可能であり、この様にしてバーナ
ー焚口の所から燃焼可能で且つ化学量論的に燃焼
する石炭粉と水蒸気と空気の混合物が流出する。

燃焼空気が供給導管の中に侵入した時、石炭粉
と水蒸気と空気の混合物が強く膨脹するのを考慮
に入れ、本発明の形成においては、特許請求の範
囲第３項に記載した如く、供給導管の流動断面積
は燃焼空気流入点において、懸濁液流動の方向に
向つて増大する様になつている。

石炭と水の懸濁液の供給導管ばかりでなく燃焼
空気暗渠も復熱装置に接続され、該装置は導管又
は暗渠の中を導かれている媒質を、燃焼室から流
出する排ガスと熱交換して加熱する。これについ
ては特許請求の範囲第４項に記載されている。

本発明は次の記述において、添付図に略図によ
つて示されている実施例により詳細に説明され
る。

添付図において略図により示されている石炭と
水の懸濁液のためのバーナーは、バーナーの焚口
１の所に導かれている石炭と水の懸濁液の供給導
管２を所有しており、該供給導管は復熱装置４の
熱交換区域３に接続されている。熱交換区域にお
いて石炭と水の懸濁液はほぼ水の蒸発温度まで加
熱される。図示の実施例では石炭と水の懸濁液は
ほぼ100℃の温度まで加熱される。

バーナー焚口１の前方で供給導管２に燃焼空気
暗渠５が接続されている。接続位置には多孔質の
壁６が挿入されており、該壁を燃焼空気が透過可
能になつている。燃焼空気は燃焼空気暗渠５の中
に送風機７により押し込まれ、該送風機は燃焼空
気を加熱する復熱装置４の熱交換区域８の前方に
配置されている。復熱装置４の燃焼空気出口の所
における燃焼空気の温度は、多孔質の壁６を通過
して化学量論的に混合されている点火可能な石炭
粉と水蒸気と空気との混合物を調整するために、
石炭と水の懸濁液の中に導入される燃焼空気に含
まれている熱量が、石炭と水の懸濁液に含まれて
いる水を完全に蒸発させるに充分なものになつて
いる。供給導管２の内部の石炭と水の懸濁液の温
度が100℃であるためには、供給導管２に流れ込
む燃焼空気は約500℃まで加熱されるのが合目的
である。

添付図に示されている実施例では供給導管２の
バーナー焚口１の所の流動方向断面は、石炭粉と
水蒸気と空気との混合物が燃焼室の中に自由に吹
き込まれることが可能な如き形状になつている。
焚口１の所に摩耗のはげしい付加的なノズル板を
配置する必要がない。供給導管２と壁部材６は陶
磁器材料によつて造られる。供給導管と壁部材と
はまた、摩耗されない表面を持つている金属材料
又は双方の材料を用いて、即ち陶磁器並びに金属
材料から成る構成部材によつて形成される。

第１図に示されている実施例では、供給導管２
と燃焼空気導管５とを有する円筒形のバーナーヘ
ツド１０が挿入されている。バーナー焚口１の所
で供給導管２はリング状の流入断面を所有してい
る。

第３図は、石炭粉と水蒸気と空気との混合物の
ためのスリツト状の流動暗渠を有するバーナーヘ
ツド１１を示している。第４図に示したバーナー
ヘツド１１の縦断面図から明らかな如く、バーナ
ーヘツド１１は多数の流動暗渠１２を所有し、こ
れら暗渠の間には夫々、燃焼空気のためのスリツ
ト状の流動暗渠１３が配置されている。流動暗渠
１２と流動暗渠１３とはバーナーヘツド１１の中
を相互に平行に走行している。これら流動暗渠の
間の分離壁１４は、燃焼空気を透過させる多孔質
の材料から成り立つている。流動暗渠１３はバー
ナー焚口１の所で閉鎖され、従つて送風機７によ
り流動暗渠１３の中に押し込められる燃焼空気は
多孔質の分離壁１４を透過して流動暗渠１２の内
部を流動している石炭と水の懸濁液の中に侵入す
る。燃焼空気のための流動暗渠１３はバーナー焚
口と反対側のバーナーヘツドの端面で開放されて
おりそしてこの位置で、燃焼空気を加熱する復熱
装置４に接続されている。石炭と水の懸濁液のた
めの流動暗渠１２は供給導管２に接続する部分１
５に側方に開口した流入開口を所有している。

第５図に示されている実施例ではバーナーヘツ
ド１６がバーナー焚口１に向つて開かれている漏
斗状に形成されている。漏斗の壁６は燃焼空気を
透過させる多孔質の材料から成り立つている。漏
斗状のバーナーヘツド１６の内部に挿入されてい
る核１７は、石炭粉と水蒸気と空気との混合物を
バーナー焚口１に導く供給導管２が、混合物の流
動方向に見て、次第に増大する流動断面積を持つ
様な形状を持つている。供給導管２を上記の如き
形状にした理由は、供給導管２の中に燃焼空気が
侵入した時に水が蒸発することにより、石炭粉と
水蒸気と空気との混合物が著るしく膨脹すること
を考慮に入れた結果である。燃焼空気を壁部材６
の長手方向に亘つて一様に供給導管２の中に侵入
させるため、燃焼空気暗渠５の流動断面は、供給
導管２の内部に侵入する燃焼空気の量に応じて狭
くなつている。

添付図に示されている実施例において使用され
ている復熱装置は何れも同一の構造を持つてい
る。この復熱装置はドイツ国特許第2707290号明
細書又はドイツ国特許公開第2739807号公報によ
り公知のものである。この復熱装置は、スリツト
状の断面を有する相互に平行に導かれている多数
の流動暗渠を所有し、これらの暗渠は延長してい
る両側面に沿つて互に隣接する様に配置されてい
る。このことは第２図に示されている断面により
明らかである。図示の実施例では復熱装置４の流
動暗渠１８の中を燃焼空気が流動し、流動暗渠１
９の中を、側方の排ガス流入口２０から復熱装置
に流入する排ガスが燃焼空気と反対向きに流動し
ている。このことについては第３および４図を参
照されたい。排ガスは、燃焼空気が加熱される熱
交換区域８を貫流するばかりでなく、復熱装置４
の熱交換区域３をも貫流し、石炭と水の懸濁液を
加熱する。石炭と水の懸濁液は、実施例の場合に
は金属膜を有する隔膜ポンプが用いられている輸
送ポンプ２１により、供給導管２２を介して、熱
交換区域３の内部において燃焼空気の流動暗渠１
８に対して同列に配置されている流動暗渠２３の
中に運ばれる。流動暗渠２３と流動暗渠１８との
間には、熱交換区域３および８を分離している中
間壁２４が挿入されている。

熱交換区域３の中で排ガスはそれの露点温度以
下に冷却される。復熱装置４の終端の排ガス排出
口２５の所にはこの理由から凝縮物流出孔２７を
備えた槽２６が設けられている。排ガス導管２８
は排ガスを運び去るために役立つている。

第５図に示されている実施例では若干箇の復熱
装置４′乃至４′′′′がバーナー内部に配置されてい
る。この際熱交換区域３を形成している復熱装置
４，４′′′′も、熱交換区域８を形成している復
熱装置４′，４″も平行に接続されている。復熱装
置４′乃至４′′′′は前述した復熱装置４と同じ構造
を持つている。復熱装置４′，４″又は４，４
′′′′の代りに、ドイツ国特許公開第2739807号公報
により公知になつている如き円筒形の復熱装置を
用いることも可能である。熱交換のために使用さ
れる媒質の供給および排出のため、第５図の実施
例では平行に接続されている復熱装置を連結する
蒐集暗渠２９，２９′，２９″が設けられている。
予備加熱された石炭と水の懸濁液の供給導管２は
バーナー内部の中央を導かれている。

図示の実施例でバーナーは燃焼室の壁３０を貫
通し、図には特に記号を付されていない燃焼室の
中に突出している。復熱装置の排ガス流入口２０
は燃焼室の内部に位置する。従つて排ガスはボイ
ラー空間で熱を引渡した後で復熱装置４に流入す
ることができる。

第１および３図に示されている実施例のバーナ
ーヘツド１０および１１の燃焼空気暗渠５は復熱
装置４の燃焼空気出口９から距離を隔てて配置さ
れている。この様な配置により形成された復熱装
置４と燃焼空気暗渠５の間の中間空間３１はガス
を集積するために用いられており、その際特にバ
ーナーヘツド１１では燃焼空気が個々の流動暗渠
１３に一様に分布するのを助けている。

石炭と水の懸濁液を導くバーナーの構成部材を
清掃するため、一定時間毎に水によつて洗浄され
る。このため輸送ポンプ２１は水道管３２に接続
可能になつている。第１図に示されている実施例
では、清掃は排ガスを導く復熱装置の暗渠につい
ても行うことができる様になつている。このため
復熱装置４の排ガス流入口２０の所に洗浄水導管
３３が接続され、該導管により洗浄水が排ガス流
動暗渠の中に導かれることが可能になつている。

バーナーの冷態起動のため石炭と水の懸濁液お
よび燃焼空気は電気加熱装置により、点火可能な
混合物となるために必要な温度まで加熱可能にな
つている。この電気加熱装置は添附図には示され
ていない。この装置は起動の過程のために必要と
されるのみである。石炭粉と水蒸気と空気との混
合物に点火され復熱装置に流入する排ガスが媒質
を加熱するに充分な温度に達した時、電気加熱装
置は作動を停止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は石炭と水の懸濁液のための円筒状のバ
ーナーヘツドを有するバーナーの縦断面図、第２
図は第１図に示したバーナーの復熱装置を第１図
の―線に沿つて切断した断面図、第３図は、
バーナー焚口に向つて石炭粉と水蒸気と空気との
混合物を導くスリツト状の流動暗渠を有するバー
ナーヘツドを有する石炭と水の懸濁液のためのバ
ーナーの縦断面図、第４図は第３図に示したバー
ナーを第３図の―線に沿つて切断した断面
図、第５図は漏斗状に開いたバーナーヘツドを有
する石炭と水の懸濁液のためのバーナーの縦断面
図である。図において、 １……バーナー焚口、２……供給導管、４……
復熱装置、５……燃焼空気暗渠、６……壁部材、
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予備加熱された石炭と水の懸濁液がバーナー
   の焚口に導かれる、石炭と水の懸濁液を燃焼させ
   る方法において、該懸濁液が未だバーナーの焚口
   に到達しない前に、点火可能な石炭粉と水蒸気と
   空気との混合物を形成するため、石炭と水の懸濁
   液に含まれている水を蒸発させることができる様
   に予備加熱された燃焼空気が石炭と水の懸濁液の
   中に導入されることを特徴とする方法。 ２ 予備加熱された石炭と水の懸濁液がバーナー
   の焚口に導かれる、石炭と水の懸濁液を燃焼させ
   る方法において、該懸濁液が未だバーナーの焚口
   に到達しない前に、点火可能な石炭粉と水蒸気と
   空気との混合物を形成するため、石炭と水の懸濁
   液に含まれている水を蒸発させることができる様
   に予備加熱された燃焼空気が石炭と水の懸濁液の
   中に導入される如き方法を実施するための予備加
   熱された石炭と水の懸濁液をバーナーの焚口に導
   く供給導管を有するバーナーにおいて、該供給導
   管２がバーナーの焚口１に到達しない前方の所
   に、加熱された燃焼空気を導く燃焼空気暗渠５が
   接続されていること、該接続位置は燃焼空気を透
   過させる多孔質の壁部材６によつて閉鎖されてい
   ることおよび燃焼空気暗渠５の内部の圧力は、燃
   焼空気が石炭と水の懸濁液の中に流入することが
   可能な如く調節されることを特徴とするバーナ
   ー。 ３ 特許請求の範囲第２項記載のバーナーにおい
   て、石炭と水の懸濁液の供給導管２は、少くとも
   燃焼空気が供給導管２に流入する範囲において、
   バーナー焚口１に向つて増大する流動断面積を持
   つていることを特徴とするバーナー。 ４ 特許請求の範囲第２項記載のバーナーにおい
   て、石炭と水の懸濁液の供給導管２ばかりでなく
   燃焼空気暗渠５も復熱装置４に接続され、該装置
   は導管又は暗渠２，５の中を導かれている媒質
   を、排ガスと熱交換して加熱することを特徴とす
   るバーナー。