[发明专利]粉煤生物质混烧燃烧器和燃料燃烧方法

说明书

技术领域

本发明涉及使生物质燃料与粉煤一起燃烧的粉煤生物质混烧燃烧器和燃料燃烧方法。

背景技术

近年来，希望计划性地推进实行地球温室化的对策。最近，在日本被排出的温室效应气体中，起源于能源的CO₂约占90%。而且，处于下述状况：全部发电之中，燃煤火力发电排出50%的CO₂。因此，对于燃煤火力发电设备，要求促进环境负荷低的新能源的利用。

由于有机物在地球上自然地反复分解、吸收、释放进行循环，所以在燃烧有机物时排出的CO₂通过确保同量的CO₂吸收源，能够使收支均衡。这样，由于生物质是碳中性的燃料，因此，生物质发电作为能实现化石燃料的节约和CO₂排放量的削减的新能源寄予着较大的期待。作为容易收集的生物质，有木质颗粒、木质片等。

另外，生物质燃料的氮成分的含量少，因此在燃煤锅炉中将生物质作为辅助燃料来使用时，能够谋求燃烧排气的低NOx化。

在这样的状况下，为了推进新能源等的利用，在燃煤火力发电用锅炉中，寻求将生物质作为辅助燃料来利用的生物质混烧方式的引入。

作为使用生物质的锅炉，有使混合有粉煤和生物质燃料的粉体燃料进行燃烧的混烧锅炉。代表性的方式是：利用以往的粉煤燃烧锅炉，在例如辊磨机等将煤进行微粉碎的磨机中加入生物质原料来制造粉煤和生物质的混合燃料，使其乘着运送空气在粉煤燃烧器中燃烧。

为了提高燃烧器的燃烧效率，在辊磨机中，将煤磨成为通常为200μm以下、优选为70μm左右的粉煤。此时，将煤和生物质原料一起处理，生物质燃料也微细地粉碎。制造出的混合燃料制品粒度恶化，100μm以上的粗的成分增加，制品燃料的粒度分布向粗的一方和细的一方两方扩展。另外，为了将生物质原料微粉碎，需要很大的动力，使单位消费资源增加。

此外，生物质燃料与煤燃烧特性不同。例如，挥发分是煤的2倍。发热量，在木质颗粒的情况下是煤的2/3，在木质片的情况下是煤的1/2。另外，灰分，在木质颗粒和木质片的情况下是煤的1/10以下。另一方面，生物质燃料与粉煤，燃烧所需的空气量不同。因此，在用一定的空气量将两者混烧时，根据可燃烧的粉煤与生物质的混合比，燃烧未必成为适当的状态。推定为：使用了粉煤燃烧器的锅炉中的生物质燃料混合比（热量比）的工业实际值为3%，极限（界限）为5%左右。

为了得到生物质燃料的高的混烧率，考虑并设生物质专烧燃烧器使粉煤和生物质燃料分别燃烧。

生物质燃料，粉碎得越细，粉碎所需要的动力就越增大，使单位消费资源增加。另一方面，生物质燃料，如果是相同的粒径，则比煤容易燃烧，所以不需要减小粉碎粒。

在并用粉煤专烧燃烧器和生物质专烧燃烧器时，能够与粉煤独立地在适于生物质燃料的条件下运行粉碎机。另外，能够选择相对于粉煤燃料合适的混烧比例来运行锅炉。

专利文献1中公开了适用于利用分别开的系统将粉煤和生物质燃料分别投入火炉使其燃烧的混烧锅炉的生物质专烧燃烧器。所公开的生物质专烧燃烧器的生物质燃料喷出喷嘴具备：分散装置，其被设置在喷嘴内的中心部中央，防止生物质燃料的偏流；文丘里管（Venturi），其被设置在喷嘴内的上游部，用于使燃料的流速上升，使生物质燃料粒子与分散装置碰撞；稳焰器，其被设置在喷嘴的前端，是使生物质燃料的流动急剧扩大的阶段状扩大结构；以及燃烧用空气喷嘴，其被设置在喷嘴的外侧，供给二次空气的旋转流。

生物质专烧燃烧器，为了使规定量的生物质燃料燃烧而进行了最佳化，能够根据在适用的火炉中所要求的生物质燃料处理量来决定设置数量。在专利文献1中记载有实现了混烧率为15％的实施例。

另外，在专利文献2中公开了使用了粉煤和生物质燃料的混烧燃烧器的锅炉、和转用起动用或辅助用燃烧器作为间歇地供给生物质燃料使其燃烧的生物质燃料燃烧用燃烧器使用的锅炉。但是，专利文献2中没有记载生物质专烧燃烧器的具体方式、使用上的问题、解决方法等。

再者，专利文献3公开了一种粉煤专烧燃烧器。所公开的燃烧器是适合于与生物质燃料相比发热量大、燃烧所需的空气量大、比重大、最佳粒度小的粉煤的燃烧器。因此，无法原样地转用于生物质燃料。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2005－291534号公报

专利文献2：日本特开2005－291524号公报

专利文献3：日本特开平9－26112号公报

发明内容