特許 5986895 ボイラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5986895

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年9月6日

(54)【発明の名称】ボイラ

(51)【国際特許分類】

   F23C 3/00 20060101AFI20160823BHJP

   F23C 99/00 20060101ALI20160823BHJP

【ＦＩ】

   F23C3/00ZAB

   F23C99/00 323

   F23C99/00 305

【請求項の数】6

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-248781(P2012-248781)

(22)【出願日】2012年11月12日

(65)【公開番号】特開2014-95539(P2014-95539A)

(43)【公開日】2014年5月22日

【審査請求日】2015年2月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】有賀 健

(72)【発明者】

【氏名】岡元 章泰

(72)【発明者】

【氏名】松本 啓吾

(72)【発明者】

【氏名】冨永 幸洋

【審査官】 藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−０６９４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６０５８８５５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特表平０３−５０２２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６３−０８６５０９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０１−２００１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２０１４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３１８８９８７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 国際公開第０２／０３９０１８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｃ ３／００

Ｆ２３Ｃ ６／０４

Ｆ２３Ｃ ９９／００

Ｆ２３Ｍ ３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中空形状をなして鉛直方向に沿って設置される火炉と、
前記火炉内に鉛直方向に沿って配置される第１隔壁と、
前記火炉内に前記第１隔壁の上端から水平方向に沿って配置される第２隔壁と、
前記第１隔壁と前記第２隔壁とで区画される燃焼領域に向けて固体燃料と空気を混合した燃料ガスを吹き込むことで火炎を形成可能な燃焼バーナと、
前記燃焼領域と前記第１隔壁を隔てて反対側に設けられる還元領域の上方に向けて追加空気を吹き込む空気ノズルと、
前記火炉の上部に設けられて内部の熱を回収する熱交換器と、
を有することを特徴とするボイラ。

【請求項2】

前記燃焼領域は、火炉壁と前記第１隔壁と上方の前記第２隔壁とで区画され、下方が開放されて前記還元領域に連通されることを特徴とする請求項１に記載のボイラ。

【請求項3】

前記燃焼バーナは、前記第１隔壁に対向する火炉壁または前記第１隔壁に隣接する火炉壁に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載のボイラ。

【請求項4】

前記第１隔壁は、下端部が前記燃焼バーナより鉛直方向における下方まで延設されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のボイラ。

【請求項5】

前記熱交換器は、前記第２隔壁の上方に配置され、前記還元領域の燃焼ガスを前記熱交換器側に導くキッカが設けられることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のボイラ。

【請求項6】

前記火炉は、上部が水平方向をなす煙道に連結され、該煙道側に前記還元領域が設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のボイラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、固体燃料と空気を燃焼させることで蒸気を生成するボイラに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来の石炭焚きボイラは、中空形状をなして鉛直方向に設置される火炉を有し、この火炉壁に複数の燃焼バーナが周方向に沿って配設されると共に、上下方向に複数段にわたって配置されている。この燃焼バーナは、石炭が粉砕された微粉炭（燃料）と１次空気との混合気が供給されると共に、高温の２次空気が供給され、この混合気と２次空気を火炉内に吹き込むことで火炎を形成し、この火炉内で燃焼可能となっている。そして、この火炉は、上部に煙道が連結され、この煙道に排ガスの熱を回収するための過熱器、再熱器、節炭器などが設けられており、火炉での燃焼により発生した排ガスと水との間で熱交換が行われ、蒸気を生成することができる。

【0003】

このような石炭焚きボイラでは、一般的に、２段燃焼方式が採用されている。即ち、火炉壁に複数の燃焼バーナを設け、この燃焼バーナにより微粉炭と１次空気との混合気を火炉内に供給可能とすると共に、高温の２次空気を火炉内に供給可能としている。また、この燃焼バーナの上方に追加空気ノズルを設け、この追加空気ノズルにより高温の追加空気を火炉内に供給可能としている。従って、燃焼バーナは、微粉炭と搬送用空気とが混合した微粉燃料混合気を火炉に吹き込むと共に燃焼用空気を火炉に吹き込み、このときに着火することで火炎を形成することができる。また、追加空気ノズルは、追加空気を火炉に吹き込み、燃焼制御を行うことができる。

【0004】

このとき、火炉では、２次空気の供給量が微粉炭の供給量に対して理論空気量未満となるように設定されることで、内部が還元雰囲気に保持され、微粉炭の燃焼により発生したＮＯｘが還元され、その後、追加空気が追加供給されることで微粉炭の酸化燃焼が完結され、微粉炭の燃焼によるＮＯｘの発生量が低減される。

【0005】

このような問題を解決するものとして、例えば、下記特許文献１、２に記載されたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平０５−２８８３０５号公報

【特許文献2】特開２０１２−１２２７２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従来の石炭焚きボイラにあっては、２段燃焼方式を採用することから、火炉壁に対して複数の燃焼バーナを設けると共に、この燃焼バーナより上方に追加空気ノズルを設けている。そのため、火炉の高さが高くなってしまい、ボイラの建設コストが増加してしまうという問題がある。

【0008】

本発明は上述した課題を解決するものであり、有害物質の発生を抑制可能とすると共に火炉の高さを抑制して建設コストの低減を可能とするボイラを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の目的を達成するための本発明のボイラは、中空形状をなして鉛直方向に沿って設置される火炉と、前記火炉内に鉛直方向に沿って配置される第１隔壁と、前記火炉内に前記第１隔壁の上端から水平方向に沿って配置される第２隔壁と、前記第１隔壁と前記第２隔壁とで区画される燃焼領域に向けて固体燃料と空気を混合した燃料ガスを吹き込むことで火炎を形成可能な燃焼バーナと、前記燃焼領域と前記第１隔壁を隔てて反対側に設けられる還元領域の上方に向けて追加空気を吹き込む空気ノズルと、前記火炉の上部に設けられて内部の熱を回収する熱交換器と、を有することを特徴とするものである。

【0010】

従って、火炉内に第１隔壁と第２隔壁により燃焼領域が区画され、この燃焼領域に隣接して還元領域が設けられていることから、燃焼バーナが燃焼領域に燃料ガスを吹き込むことで火炎が形成され、発生した燃焼ガスは、燃焼領域から下方に流れて還元領域に至り、この還元領域を上昇した後、空気ノズルから追加空気が供給される。このとき、燃料ガスは、空気量が微粉炭量に対して理論空気量未満となるように設定されることで、燃焼領域に続いて還元領域が形成され、ここで、微粉炭の燃焼により発生した有害物質が還元され、その後、追加空気により微粉炭の酸化燃焼が完結され、微粉炭の燃焼による有害物質の発生量を抑制することができる。その結果、燃焼領域に対して還元領域を十分長く確保することで、有害物質の発生を確実に抑制することができるだけでなく、火炉の高さを抑制して建設コストを低減することができる。

【0011】

本発明のボイラでは、前記燃焼領域は、火炉壁と前記第１隔壁と上方の前記第２隔壁とで区画され、下方が開放されて前記還元領域に連通されることを特徴としている。

【0012】

従って、燃焼バーナから燃焼領域に噴射された燃料ガスは、ここで燃焼して燃焼ガスとなり、燃焼領域の下方から還元領域に流れ、この還元領域を上昇することとなり、簡単な構成で還元領域を十分に長くすることができる。

【0013】

本発明のボイラでは、前記燃焼バーナは、前記第１隔壁に対向する火炉壁または前記第１隔壁に隣接する火炉壁に設けられることを特徴としている。

【0014】

従って、燃焼バーナを第１隔壁の近傍の火炉壁に設けることで、この領域に燃焼領域を確保することができる。

【0015】

本発明のボイラでは、前記第１隔壁は、下端部が前記燃焼バーナより鉛直方向における下方まで延設されることを特徴としている。

【0016】

従って、第１隔壁を燃焼バーナより下方まで延設することで、燃焼領域と還元領域を適正に区画することができる。

【0017】

本発明のボイラでは、前記熱交換器は、前記第２隔壁の上方に配置され、前記還元領域の燃焼ガスを前記熱交換器側に導くキッカが設けられることを特徴としている。

【0018】

従って、還元領域を上昇した燃焼ガスは、キッカにより熱交換器に導かれることとなり、熱交換効率を向上することができる。

【0019】

本発明のボイラでは、前記火炉は、上部が水平方向をなす煙道に連結され、該煙道側に前記還元領域が設けられることを特徴としている。

【0020】

従って、還元領域を上昇した燃焼ガスを適正に煙道に流して熱交換器による熱交換効率を向上することができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明のボイラによれば、火炉内に鉛直方向に沿って第１隔壁を配置すると共に、第１隔壁の上端から水平方向に沿って第２隔壁を配置することで、燃焼領域と還元領域を区画し、この燃焼領域に向けて燃料ガスを吹き込む燃焼バーナと、還元領域の上方に向けて追加空気を吹き込む空気ノズルとを設けるので、燃焼領域に対して還元領域を十分長く確保することで、有害物質（ＮＯｘ）の発生を確実に抑制することができるだけでなく、火炉の高さを抑制して建設コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、本発明の一実施例に係る石炭焚きボイラを表す概略構成図である。

【図2】図２は、本実施例の石炭焚きボイラにおける火炉の平面図である。

【図3】図３は、本実施例の石炭焚きボイラにおける異なる燃焼装置を表す平面図である。

【図4】図４は、ＮＯｘ還元領域における燃焼ガスの滞留時間に対するＮＯｘ発生量を表すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下に添付図面を参照して、本発明に係るボイラの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

【実施例】

【0024】

図１は、本発明の一実施例に係る石炭焚きボイラを表す概略構成図、図２は、本実施例の石炭焚きボイラにおける火炉の平面図、図３は、本実施例の石炭焚きボイラにおける異なる燃焼装置を表す平面図、図４は、ＮＯｘ還元領域における燃焼ガスの滞留時間に対するＮＯｘ発生量を表すグラフである。

【0025】

本実施例のボイラは、石炭（瀝青炭、亜瀝青炭など）を粉砕した微粉炭を微粉燃料として用い、この微粉炭を燃焼バーナにより燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収することが可能な微粉炭焚きボイラである。

【0026】

この本実施例において、図１及び図２に示すように、石炭焚きボイラ１０は、コンベンショナルボイラであって、火炉１１と燃焼装置１２とを有している。火炉１１は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置され、この火炉１１を構成する火炉壁が伝熱管により構成されている。

【0027】

また、火炉１１は、内部に鉛直方向に沿う第１隔壁６１が配置されている。この第１隔壁６１は、火炉壁と同様に、伝熱管により構成されており、左右の側部が火炉壁に固定され、上端部が火炉１１の所定高さまで上方に延出され、下端部が火炉１１の所定高さまで下方に延出されている。また、火炉１１は、内部にこの第１隔壁６１の上端部から水平方向に沿って第２隔壁６２が配置されている。この第２隔壁６２は、火炉壁や第１隔壁６１と同様に、伝熱管により構成されており、左右の側部が火炉壁に固定され、一端部が第１隔壁６１の上端部に固定され、他端部が火炉壁に固定されている。

【0028】

即ち、火炉１１は、内部に鉛直方向に沿う第１隔壁６１が配置されると共に、第１隔壁６１の上端部から水平方向に沿って第２隔壁６２が配置されていることで、燃焼領域Ａと還元領域Ｂが第１隔壁６１を隔てて水平方向に並んで区画されている。

【0029】

具体的に説明すると、火炉１１は、４つの火炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄにより形成された矩形断面に形成され、第１隔壁６１は、火炉壁１１ａ，１１ｂと平行をなし、左右の側部が火炉壁１１ｃ，１１ｄに固定されことで、燃焼領域Ａと還元領域Ｂが区画されている。この場合、燃焼領域Ａと還元領域Ｂの通路面積は、ほぼ同様に設定されている。第２隔壁６２第１隔壁６１の上端部に固定されると共に、火炉壁１１ａ，１１ｃ，１１ｄに固定されることで、燃焼領域Ａの上方を閉塞している。

【0030】

即ち、燃焼領域Ａは、火炉壁１１ａ，１１ｃ，１１ｄと側方の第１隔壁６１と上方の第２隔壁６２とで区画され、下方が開放されている。一方、還元領域Ｂは、火炉壁１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと側方の第１隔壁６１とで区画され、上方及び下方が開放されている。そして、燃焼領域Ａと還元領域Ｂとは、下方に連通している。

【0031】

燃焼装置１２は、この火炉１１を構成する火炉壁（伝熱管）の下部に設けられている。具体的に、燃焼装置１２は、火炉壁１１ａ，１１ｃ，１１ｄと第１隔壁６１と第２隔壁６２とで区画さ燃焼領域Ａに向けて固体燃料と空気を混合した燃料ガスを吹き込むことで火炎を形成可能な複数の燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５を有している。そして、この燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、第１隔壁６１に対向する火炉壁１１ａに設けられている。本実施例にて、この燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、火炉壁１１ａの水平方向に沿って４個均等間隔で配設されたものが１セットとして、鉛直方向に沿って５セット、つまり、５段配置されている。なお、火炉の形状や一つの段における燃焼バーナの数、段数はこの実施例に限定されるものではない。

【0032】

この場合、第１隔壁６１は、下端部が燃焼装置１２（燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５）より鉛直方向における下方まで延設されている。即ち、火炉１１は、下端部にホッパ１１ｅが設けられており、第１隔壁６１の下端部がこのホッパ１１ｅ内まで延設されている。

【0033】

そして、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０を介して微粉炭機（ミル）３１，３２，３３，３４，３５に連結されている。この微粉炭機３１，３２，３３，３４，３５は、図示しないが、ハウジング内に鉛直方向に沿った回転軸心をもって粉砕テーブルが駆動回転可能に支持され、この粉砕テーブルの上方に対向して複数の粉砕ローラが粉砕テーブルの回転に連動して回転可能に支持されて構成されている。従って、石炭が複数の粉砕ローラと粉砕テーブルとの間に投入されると、ここで所定の大きさまで粉砕され、搬送空気（１次空気）により分級された微粉炭を微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０から燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給することができる。

【0034】

また、火炉１１は、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５の装着位置に風箱３６が設けられており、この風箱３６に空気ダクト３７の一端部が連結されており、この空気ダクト３７は、他端部に送風機３８が装着されている。更に、火炉１１は、還元領域Ｂの上方に向けて追加空気を吹き込むアディショナル空気ノズル（空気ノズル）３９が設けられており、このアディショナル空気ノズル３９に空気ダクト３７から分岐した分岐空気ダクト４０の端部が連結されている。

【0035】

従って、送風機３８により送られた燃焼用空気（２次空気）を空気ダクト３７から風箱３６に供給し、この風箱３６から各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給することができると共に、送風機３８により送られた燃焼用空気（追加空気）を分岐空気ダクト４０からアディショナル空気ノズル３９に供給することができる。

【0036】

ここで、燃焼装置１２について詳細に説明するが、この燃焼装置１２を構成する各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、ほぼ同様の構成をなしていることから、最上段に位置する燃焼バーナ２１についてのみ説明する。

【0037】

燃焼バーナ２１は、火炉１１における１つの火炉壁１１ａに設けられる燃焼バーナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄから構成されている。各燃焼バーナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、微粉炭供給管２６から分岐した各分岐管２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄが連結されると共に、空気ダクト３７から分岐した各分岐管３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄが連結されている。

【0038】

従って、火炉１１の各角部にある各燃焼バーナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、火炉１１に対して、微粉炭と搬送用空気が混合した微粉燃料混合気を吹き込むと共に、その微粉燃料混合気の外側に燃焼用空気を吹き込む。そして、各燃焼バーナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄからの微粉燃料混合気に着火することで、４つの火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を形成することができ、この火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４は、火炉１１の上方から見て（図２にて）第１隔壁６１に向かう火炎となる。

【0039】

そのため、燃焼装置１２にて、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、微粉炭と１次空気とを混合した微粉燃料混合気（燃料ガス）を火炉１１内の燃焼領域Ａに吹き込み可能であると共に、２次空気を火炉１１内の燃焼領域Ａに吹き込み可能となっている。そして、図示しない点火トーチにより微粉燃料混合気に点火することで、燃焼領域Ａに火炎を形成することができる。

【0040】

すると、燃焼領域Ａで発生した燃焼ガスは、この燃焼領域Ａを下方に流れ、第１隔壁６１の下端部を迂回して還元領域Ｂに流れ、この還元領域Ｂを上昇する。そして、燃焼ガスが還元領域Ｂを通過したとき、アディショナル空気ノズル３９は、追加空気を火炉１１内における還元領域Ｂの上方を流れる燃焼ガスに吹き込み可能となっている。

【0041】

なお、一般的に、ボイラの起動時には、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、油燃料を火炉１１内に噴射して火炎を形成している。

【0042】

火炉１１は、上部に水平方向に沿った煙道５０が連結されており、この煙道５０に、対流伝熱部として排ガスの熱を回収するための過熱器（スーパーヒータ）５１，５２、再熱器５３，５４、節炭器（エコノマイザ）５５，５６，５７が設けられており、火炉１１での燃焼で発生した排ガスと水との間で熱交換が行われる。

【0043】

本実施例にて、火炉１１は、火炉壁１１ｄの上部側に水平方向をなす煙道５０が連結されており、火炉壁１１ａ側に燃焼領域Ａが区画され、火炉壁１１ｄ側に還元領域Ｂが区画されている。即ち、煙道５０側に還元領域Ｂが設けられている。そして、火炉１１は、上部における第２隔壁６２（燃焼領域Ａ）側に過熱器（熱交換器）５１，５２が配置され、火炉壁１１ｄ側に還元領域Ｂを上昇する燃焼ガスを過熱器５１，５２に導くキッカ６３が設けられている。

【0044】

従って、燃焼ガスが還元領域Ｂを通過して火炉１１まで上昇すると、火炉壁１１ｄ側を上昇する燃焼ガスは、キッカ６３により火炉壁１１ａ側に送り出され、過熱器５１，５２に導かれる。

【0045】

煙道５０は、その下流側に熱交換を行った排ガスが排出される排ガス管５８が連結されている。この排ガス管５８は、空気ダクト３７との間にエアヒータ５９が設けられ、空気ダクト３７を流れる空気と、排ガス管５８を流れる排ガスとの間で熱交換を行い、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給する燃焼用空気を昇温することができる。

【0046】

なお、排ガス管５８は、図示しないが、脱硝装置、電気集塵機、誘引送風機、脱硫装置が設けられ、下流端部に煙突が設けられている。

【0047】

従って、微粉炭機３１，３２，３３，３４，３５が駆動すると、生成された微粉炭が搬送用空気と共に微粉炭供給管２６，２７，２８，２９，３０を通して燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給される。また、エアヒータ５９により加熱された燃焼用空気が空気ダクト３７から風箱３６を介して各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給されると共に、分岐空気ダクト４０からアディショナル空気ノズル３９に供給される。

【0048】

すると、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、微粉炭と搬送用空気とが混合した微粉燃料混合気を火炉１１の燃焼領域Ａに吹き込むと共に燃焼用空気を火炉１１の燃焼領域Ａに吹き込み、このときに着火することで、この燃焼領域Ａで火炎を形成することができる。そして、燃焼領域Ａで微粉燃料混合気と燃焼用空気が燃焼して発生した燃焼ガスは、燃焼領域Ａの側方及び上方が閉塞されていることから下方に流れ、第１隔壁６１の下端部を迂回して還元領域Ｂに流れ、この還元領域Ｂを上昇する。

【0049】

アディショナル空気ノズル３９は、還元領域Ｂを通過して上昇する燃焼ガスに対して追加空気を吹き込み、燃焼制御を行うことができる。この火炉１１では、燃焼領域Ａで微粉燃料混合気と燃焼用空気とが燃焼して火炎が生じ、この燃焼領域Ａで火炎が生じると、燃焼ガス（排ガス）が燃焼領域Ａから還元領域Ｂに移動して上昇し、煙道５０に排出される。

【0050】

このとき、火炉１１では、空気の供給量が微粉炭の供給量に対して理論空気量未満となるように設定されることで、内部、つまり、還元領域Ｂが還元雰囲気に保持される。そして、微粉炭の燃焼により発生したＮＯｘがこの還元領域Ｂで還元され、その後、追加空気（アディショナルエア）が追加供給されることで微粉炭の酸化燃焼が完結され、微粉炭の燃焼によるＮＯｘの発生量が低減される。即ち、火炉１１は、燃焼装置１２（燃焼領域Ａとアディショナル空気ノズル３９との間に還元領域Ｂが形成される。

【0051】

そして、図示しない給水ポンプから供給された水は、節炭器５５，５６，５７によって予熱された後、図示しない蒸気ドラムに供給され火炉壁の各水管（図示せず）に供給される間に加熱されて飽和蒸気となり、図示しない蒸気ドラムに送り込まれる。更に、図示しない蒸気ドラムの飽和蒸気は過熱器５１，５２に導入され、燃焼ガスによって過熱される。過熱器５１，５２で生成された過熱蒸気は、図示しない発電プラント（例えば、タービン等）に供給される。また、タービンでの膨張過程の中途で取り出した蒸気は、再熱器５３，５４に導入され、再度過熱されてタービンに戻される。なお、火炉１１をドラム型（蒸気ドラム）として説明したが、この構造に限定されるものではない。

【0052】

その後、煙道５０の節炭器５５，５６，５７を通過した排ガスは、排ガス管５８にて、図示しない脱硝装置にて、触媒によりＮＯｘなどの有害物質が除去され、電気集塵機で粒子状物質が除去され、脱硫装置により硫黄分が除去された後、煙突から大気中に排出される。

【0053】

なお、上述した実施例にて、燃焼装置１２は、燃焼バーナ２１（２２，２３，２４，２５）にて、火炉１１における第１隔壁６１に対向する１つの火炉壁１１ａに４個の燃焼バーナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを並列に配置して構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、図３に示すように、燃焼装置７０にて、燃焼バーナ７１は、火炉１１における２つの火炉壁１１ｃ，１１ｄに設けられる燃焼バーナ７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄから構成されている。２個の燃焼バーナ７１ａ，７１ｂは、火炉１１における第１隔壁６１に隣接する１つの火炉壁１１ｃに設けられ、燃焼バーナ７１ｃ，７１ｄは、火炉１１における第１隔壁６１に隣接する１つの火炉壁１１ｄに設けられている。そして、各燃焼バーナ７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄは、微粉炭供給管２６から分岐した各分岐管２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄが連結されると共に、空気ダクト３７から分岐した各分岐管３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄが連結されている。

【0054】

このように本実施例のボイラにあっては、火炉１１内に鉛直方向に沿って第１隔壁６１を配置すると共に、第１隔壁６１の上端から水平方向に沿って第２隔壁６２を配置することで、燃焼領域Ａと還元領域Ｂを水平方向に第１隔壁６１を隔てて区画し、燃焼領域Ａに向けて燃料ガスを吹き込むことで火炎を形成可能な燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５と、還元領域Ｂの上方に向けて追加空気を吹き込むアディショナル空気ノズル３９を設けている。

【0055】

従って、水平方向に隣接する燃焼領域Ａと還元領域Ｂが連続して設けられていることから、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５が燃焼領域Ａに燃料ガスを吹き込むことで火炎が形成され、発生した燃焼ガスは、燃焼領域Ａから下方に流れて還元領域Ｂに至り、この還元領域Ｂを上昇した後、アディショナル空気ノズル３９から追加空気が供給される。このとき、燃料ガスは、２次空気量が微粉炭量に対して理論空気量未満となるように設定されることで、燃焼領域Ａに続いて還元領域Ｂが形成され、ここで、微粉炭の燃焼により発生したＮＯｘが還元され、その後、追加空気により微粉炭の酸化燃焼が完結され、微粉炭の燃焼によるＮＯｘの発生量を抑制することができる。その結果、燃焼領域Ａに対して還元領域Ｂを十分長く確保することで、ＮＯｘの発生を確実に抑制することができるだけでなく、火炉１１の高さを抑制して建設コストを低減することができる。

【0056】

即ち、図４に示すように、ＮＯｘ還元領域における燃焼ガスの滞留時間が長くなると、ＮＯｘ発生量が減少することとなる。

【0057】

本実施例のボイラでは、燃焼領域Ａを火炉壁１１ａ，１１ｃ，１１ｄと第１隔壁６１と上方の第２隔壁６２とで区画して形成し、下方を開放して還元領域Ｂに連通している。従って、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５から燃焼領域Ａに噴射された燃料ガスは、ここで燃焼して燃焼ガスとなり、燃焼領域Ａの下方から還元領域Ｂに流れ、この還元領域Ｂを上昇することとなり、簡単な構成で還元領域Ｂを十分に長く確保することができる。

【0058】

本実施例のボイラでは、燃焼バーナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを第１隔壁６１に対向する火炉壁１１ａに設けている。従って、燃焼バーナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、燃料ガスを第１隔壁６１に向けて噴射することとなり、この領域に燃焼領域Ａを安定して確保することができる。また、燃焼バーナ７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄを第１隔壁６１に隣接する火炉壁１１ｃ，１１ｄに設けている。従って、燃焼バーナ７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄは、燃料ガスを互いに対向して噴射することとなり、この領域に燃焼領域Ａを安定して確保することができる。

【0059】

本実施例のボイラでは、第１隔壁６１の下端部を燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５より鉛直方向における下方まで延設している。従って、燃焼領域Ａと還元領域Ｂを適正に区画することができる。

【0060】

本実施例のボイラでは、過熱器５１，５２を燃焼領域Ａ（第２隔壁６２）の上方に配置し、還元領域Ｂの燃焼ガスを過熱器５１，５２側に導くキッカ６３を設けている。従って、還元領域Ｂを上昇した燃焼ガスは、キッカ６３により過熱器５１，５２に導かれることとなり、過熱器５１，５２により熱交換効率を向上することができる。

【0061】

本実施例のボイラでは、火炉１１における火炉壁１１ｄの上部側に水平方向をなす煙道５０を連結し、火炉壁１１ａ側に燃焼領域Ａを区画し、火炉壁１１ｄ（煙道５０）側に還元領域Ｂを区画し、この還元領域Ｂに燃焼ガスを過熱器５１，５２に導くキッカ６３を設けている。従って、還元領域Ｂを上昇した燃焼ガスは、キッカ６３により適正に過熱器５１，５２に導かれた後、適正に煙道５０に流れることとなり、過熱器５１，５２により熱交換効率を向上することができる。

【0062】

なお、上述した実施例では、燃焼領域と還元領域の通路面積をほぼ同様としたが、火炉の形状や燃焼装置の構成、燃焼バーナの数や性能などに応じて燃焼領域と還元領域のいずれか一方を大きく設定してもよい。

【0063】

また、上述した実施例では、本発明のボイラを石炭焚きボイラとしたが、燃料としては、バイオマスや石油コークスを使用するボイラであってもよい。

【符号の説明】

【0064】

１０ 石炭焚きボイラ
１１ 火炉
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 火炉壁
１２ 燃焼装置
２１，２２，２３，２４，２５ 燃焼バーナ
２６，２７，２８，２９，３０ 微粉炭供給管
３１，３２，３３，３４，３５ 微粉炭機
３６ 風箱
３７ 空気ダクト
３９ アディショナル空気ノズル（空気ノズル）
４０ 分岐空気ダクト
５０ 煙道
５１，５２ 過熱器（熱交換器）
５３，５４ 再熱器（熱交換器）
５５，５６，５７ 節炭器（熱交換器）
６１ 第１隔壁
６２ 第２隔壁
６３ キッカ
Ａ 燃焼領域
Ｂ 還元領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】