JPH09112816A - アフタエア供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アフタエアと燃焼ガスとの混合をボイラ火炉
内で充分に行ない、未燃分、ＣＯを少なくする。 【解決手段】 アフタエアポ−ト３内のスリーブ１２の
先端にアフタエアを炉壁７にそってほぼ水平方向に噴射
する偏流器１９を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はボイラの火炉内へ二
次燃焼用のアフタエアを供給する燃焼装置に係り、特に
未燃分燃料（未燃分）を含む燃焼ガスとアフタエアの混
合を促進するのに好適なアフタエア供給装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】火力発電の事業用ボイラ、各種産業用ボ
イラなどでは、燃料を燃焼させ熱エネルギを取り出すた
めにボイラ火炉が用いられる。

【０００３】これらのボイラ火炉に対しては、熱エネル
ギを有効利用する観点から燃料を完全に燃焼させるこ
と、環境保護の観点からは窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸
化炭素（ＣＯ）、未燃分燃料（未燃分）の排出量が少な
いことが要求される。

【０００４】これらの要求事項を満たす燃焼技術の一つ
に二段燃焼法がある。

【０００５】図８は二段燃焼法を採用したボイラの火炉
を示す概略構成図である。

【０００６】図８において、ボイラ火炉１にはバーナ２
とアフタエアポ−ト３が設けられ、バーナ２からはボイ
ラ火炉１内へ燃料と燃焼用空気が投入され、アフタエア
ポ−ト３からはアフタエアのみが噴流４として投入され
る。

【０００７】一方、バーナ２からの燃焼ガス５はアフタ
エアポ−ト３からのアフタエアによって完全燃焼し、火
炉出口６から排出される。

【０００８】バーナ２からの燃料を完全燃焼させめため
に必要な空気量を論理空気量と呼ぶが、この二段燃焼法
においてはバーナ２からの燃焼用空気量は理論空気量よ
りも若干少ない量（多くの場合理論空気量の６０〜９５
％）、バーナ２からの燃焼用空気量とアフタエアポ−ト
３からのアフタエア量を合せたものは理論空気量よりも
若干多い量（多くの場合理論空気量の１０５〜１２０
％）に設定して燃焼させている。

【０００９】このように空気量を設定すると、燃焼ガス
５はバーナ２とアフタエアポ−ト３の間においては、燃
焼用空気量に対して燃料量が過剰な還元雰囲気となり、
燃焼により発生したＮＯｘは無害な窒素に還元されるた
めに、ＮＯｘ排出量の少ない燃焼ができる。

【００１０】しかしながら、この還元雰囲気においては
未燃分が残りＣＯが発生する。

【００１１】この未燃分とＣＯを完全燃焼させるめたに
アフタエアポ−ト３からアフタエアが供給される。

【００１２】図９は図８のＡ部を拡大した従来技術のア
フタエア供給装置の拡大図である。

【００１３】図９において、１はボイラ火炉、３はアフ
タエアポ−トで図８のものと同一のものを示す。

【００１４】７は炉壁、８は風箱、９は旋回発生器、１
０は旋回空気通路、１１は旋回空気流、１２はスリー
ブ、１３は直進空気通路、１４は直進空気流、１５はダ
ンパである。

【００１５】このような構造において、スリーブ１２の
外側の旋回空気流１１は旋回発生器９によって任意の旋
回強度に調節され、アフタエアポ−ト３を通ってボイラ
火炉１に導かれる。スリーブ１２の内側の直進空気流１
４は、直進空気通路１３を通ってボイラ火炉１へ導かれ
る。旋回空気流１１と直進空気流１４の流量比率は旋回
発生器９とダンパ１５の抵抗差によって任意に調節され
る。スリーブ１２の外周における旋回空気流１１の旋回
強度と、旋回空気流１１と直進空気流１４の流量比率を
調節することにより、アフタエアはボイラ火炉１の横断
面において広がりと貫通力の両方を調整することができ
るが、旋回空気流１１による広がりはさむほど期待でき
ない。

【００１６】つまり、旋回空気流１１は旋回発生器９に
よる旋回力を増すと旋回空気流１１の拡がり角度は増す
が、軸方向への噴出速度は減衰する。

【００１７】逆に旋回発生器９による旋回空気流１１の
旋回力を減少させれば旋回空気流１１の拡がり角度は小
さくなり、軸方向への噴出速度は増加する。

【００１８】すなわち、旋回力が強い場合には旋回空気
流１１はボイラ火炉１の幅方向に広がるが軸方向の速度
ベクトルが小さくなり、ボイラ火炉１の奥行方向の貫通
力が低下する。一方旋回力が弱い場合には、軸方向の速
度ベクトルは大きくなりボイラ火炉１の奥行方向の貫通
力は増強されるが、旋回空気流１１の広がりは小さくな
る。つまり、旋回空気流１１のみでは、ボイラ火炉１の
断面全体に亘るアフタエアの広がりを調整することはで
きない。

【００１９】図１０は図８の横断面を示すもので、アフ
タエアのフローパターンを示す説明図である。

【００２０】図１０において、符号１，３，７は図８、
図９のものと同一のものを示す。

【００２１】４はアフタエアの噴流で、図９における旋
回空気流１１と直進空気流１４を加えたものを示す。

【００２２】１６は図８におけるアフタエアの噴流４と
燃焼ガス５の混合が充分な混合領域で、図１０では白抜
きで示している。

【００２３】１７，１８はアフタエアの噴流４が届かな
い領域で、噴流間未混合領域、側壁未混合領域で、図１
０では斜線で示している。

【００２４】図１０にはボイラ火炉１の炉壁（前、後
壁）７にアフタエアポ−ト３をそれぞれ４個ずつ配置し
た場合のアフタエアのフローパターンを示した。

【００２５】図１０において白抜きで示した部分は図８
のアフタエアの噴流４と燃焼ガス５の混合が良好な混合
領域１６で、この混合領域１６では未燃分、ＣＯの発生
は少ない。

【００２６】しかしながら、図１０の斜線で示した部分
は図８のアフタエアの噴流４と燃焼ガス５の混合が不充
分な領域で、アフタエアポ−ト３，３間には噴流間未混
合領域１７、アフタエアポ−ト３と炉壁（側壁）７との
間には側壁未混合領域１８が成形され、この噴流間未混
合領域１７、側壁未混合領域１８では未燃分、ＣＯの発
生が多くなる。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】従来技術のアフタエア
供給装置においては、アフタエアと燃焼ガスとの混合が
不充分なために未燃分、ＣＯを少なくすることができな
い。

【００２８】本発明はかかる従来技術の欠点を解消しよ
うとするもので、その目的とするところは、アフタエア
と燃焼ガスとの混合を充分行なうことができ、しかも未
燃分、ＣＯを少なくすることができるアフタエア供給装
置を得ようとするものである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の目的を達
成するために、スリーブの先端にアフタエアを炉壁にそ
ってほぼ水平方向に噴射する偏流器を設けたものであ
る。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明は前述のような構成になっ
ており、アフタエアポ−ト間の噴流間未混合領域やアフ
タエアポ−トと炉壁間の側壁未混合領域へ偏流器によっ
てアフタエアを供給することができるので、未燃分やＣ
Ｏの発生を少なくすることができる。

【００３１】図１は本発明の具体例に係るアフタエア供
給装置の断面図、図２は図１の正面図、図３はアフタエ
ア供給装置をボイラに取付けた状態を示す斜視図、図４
はアフタエアのフローパターンを示す説明図である。

【００３２】図１から図４において、符号１から符号１
８までは従来のものと同一のものを示す。

【００３３】１９はスリーブ１２の先端に設けた偏流
器、２０は偏流流路、２１は偏流空気流、２２は外スリ
ーブ、２３は偏流調整器、２４は偏流操作棒である。

【００３４】この様な構造において、アフタエアポ−ト
３内はスリーブ１２，１２、外スリーブ２２によって直
進空気通路１３、旋回空気通路１０および偏流流路２０
に分けられ、それぞれの流路には直進空気流１４、旋回
空気流１１、偏流空気流２１が供給される。

【００３５】そして、直進空気流１４はダンパ１５で制
御されて、ボイラ火炉１へ供給され、旋回空気流１１は
旋回発生器９により旋回力が与えられてボイラ火炉１へ
供給される。

【００３６】また、偏流空気流２１は偏流器１９、外ス
リーブ２２、偏流調整器２３、偏流操作棒２４により炉
壁７に沿ってほぼ水平方向に供給される。

【００３７】この様に偏流空気流２１が図１および図２
に示すように炉壁７に沿ってほぼ水平方向に供給される
ので、図１０で説明したアフタエアポ−ト３，３間の噴
流間未混合領域１７やアフタエアポ−ト３と炉壁（側
壁）７間の側壁未混合領域１８へアフタエアを供給する
ことができ、未燃分やＣＯを減少させることができる。

【００３８】これまでは本発明の具体例に係るアフタエ
ア供給装置についてのみ説明したが、これを実際のボイ
ラ火炉に適用した様子を図３を用いて、また、偏流空気
流のフローパターンを図４を用いて説明する。

【００３９】図３に示すように偏流空気流２１は燃焼ガ
ス５の流れ方向に対してほぼ直交するように供給され
る。

【００４０】従って、この炉壁７にそってほぼ水平方向
に供給された偏流空気流２１は図４に示す噴流間未混合
領域１７へは両側のアフタエアポ−ト３，３から、また
炉壁（側壁）７とアフタエアポ−ト３間の側壁未混合領
域１８へは側壁に最も近いアフタエアポ−ト３からそれ
ぞれ供給されて均一な混合が行なわれ、ＮＯｘ，ＣＯ、
未燃分の少ない燃焼を行なうことができる。

【００４１】図５は図１の他の具体例を示したアフタエ
ア供給装置を示す断面図で、図中の符号１から符号２４
までは図１のものと同一のものを示す。

【００４２】図１に示すアフタエア供給装置と図５に示
すアフタエア供給装置の異る点は、図１に示すアフタエ
ア供給装置では偏流器１９がアフタエアポ−ト３からボ
イラ火炉１に突出して配置されていたのに対し、図５の
アフタエア供給装置においては、偏流器１９がアフタエ
アポ−ト３内に収納されている点である。

【００４３】一般に固体壁面（炉壁７）に沿って噴出し
た噴流（偏流空気流２１）は、固体壁面（炉壁７）から
はがれずに流れる性質がある。

【００４４】これは流体力学の分野においてはコアンダ
効果と呼ばれるもので、従って図５に示すように偏流器
１９をアフタエアポ−ト３内に後退して配置しても、偏
流空気流２１は前述したコアンダ効果によって炉壁７に
沿って流れることになる。

【００４５】なお、図５に示す具体例においては図１で
説明した効果のほかに、下記の様な効果が得られる。

【００４６】図１のアフタエア供給装置のように偏流器
１９をボイラ火炉１へ突出して配置した場合、アフタエ
アポ−ト３の上部に位置する炉壁７に付着、推積したク
リンカが剥離、落下して偏流器１９を破損するおそれが
あるが、図５に示す偏流器１９においてはクリンカによ
る偏流器１９の破損事故が少なくなる。

【００４７】図６は図１、図５の他の具体例を示したア
フタエア供給装置を示す断面図で、図中の符号１から符
号２４までは図１、図５のものと同一のものを示す。

【００４８】図１、図５に示すアフタエア供給装置と図
６に示すアフタエア供給装置の異る点は、図１、図５に
示すアフタエア供給装置では直進空気流１４、旋回空気
流１１の外側に偏流器１９を配置したのに対し、図６の
アフタエア供給装置では直進流１４の外側に偏流器１９
を配置したもので、他の説明は図１、図５のものと同一
であるので説明は省略する。

【００４９】図７は図１、図５、図６の他の具体例を示
したアフタエア供給装置を示す断面図で、図中の符号１
から符号２４までは図１、図５、図６のものと同一のも
のを示す。

【００５０】図６に示すアフタエア供給装置と図７に示
すアフタエア供給装置の異る点は、図６に示すアフタエ
ア供給装置においては偏流器１９を直進空気流１４の外
側へ配置したのに対し、図７に示すアフタエア供給装置
においては偏流器１９を旋回空気流１１の外側に配置し
たもので、他の説明は図１、図５、図６のものと同一で
あるので説明は省略する。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、アフタエアと燃焼ガス
との混合を充分行なうことができ、しかも未燃分、ＣＯ
を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体例に係るアフタエア供給装置の断
面図である。

【図２】図１の正面図である。

【図３】本発明の具体例に係るアフタエア供給装置をボ
イラに取付けた状態を示す斜視図である。

【図４】アフタエアのフローパターンを示す説明図であ
る。

【図５】本発明の他の具体例に係るアフタエア供給装置
の断面図である。

【図６】本発明の他の具体例に係るアフタエア供給装置
の断面図である。

【図７】本発明の他の具体例に係るアフタエア供給装置
の断面図である。

【図８】二段燃焼法を採用したボイラの火炉を示す概略
構成図である。

【図９】図８のＡ部を拡大した従来技術のアフタエア供
給装置の拡大図である。

【図１０】アフタエアのフローパターンを示す説明図で
ある。

【符号の説明】

３ アフタエアポ−ト ７ 炉壁 １２ スリーブ １９ 偏流器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アフタエアポート内にスリーブを配置
   し、スリーブ内、外からアフタエアを供給して未燃分を
   燃焼させるものにおいて、 前記スリーブの先端にアフタエアを炉壁にそってほぼ水
   平方向に噴射する偏流器を設けたことを特徴とするアフ
   タエア供給装置。