燃料の完全燃焼を達成するために、ボイラー炉内で十分な空気供給と適切な空気と燃料の混合が主な要件です。適切な燃焼のために燃料粒子の適切な供給も維持する必要があります。
燃焼は蒸気ボイラーの指定温度を生成し、それを一貫して維持しなければなりません。
さらに、蒸気ボイラーの焚き方は、システムが容易に操作でき、また運用とメンテナンスが最小限であるべきです。石炭を燃料とする蒸気ボイラーの焚き方には主に2つの方法があります。一つは固体燃料焚き、もう一つは粉砕燃料焚きです。
それぞれについて順に説明します。
主に2種類の固体燃料焚きシステムがあります。
手動焚き
機械式ストローク焚き
小型のボイラーは手動焚きシステムで動作させることができます。このシステムは過去に石炭エンジンの機関車を駆動するために一般的に使用されていました。ここでは、シャベルを使用して頻繁に石炭片を炉内に入れます。
石炭を機械式ストーカーを使用して蒸気ボイラーの炉内に入れることで、ボイラーの焚き方は機械式ストーカー焚きと呼ばれます。主に2種類の機械式ストーカー焚きシステムがあります。
ここでは、格子上で燃焼が行われます。一次空気は格子の下から供給されます。二次空気は格子の上から供給されます。石炭が燃え尽きると、新しい石炭によって押し出されます。新しい石炭は、図のようにラムを使用して格子上に押し出されます。
点火は一次空気の流れに対して下方に発生します。揮発成分はベッドを通って完全に燃焼されます。燃焼率は高いです。軽い灰分と燃焼ガスは一次空気とともに大気中に飛散します。重い灰分は格子上に落ち、最終的には灰坑に落ちます。
ここでは、石炭は鎖状の格子上でゆっくりと前方に移動しながら燃焼されます。石炭は炉内の最初の端から最後の端まで移動する間に燃焼します。燃焼が終わると、重い灰分は重力により灰坑に落下します。格子チェーンはコンベヤーベルトのように動き、軽い灰分粒子と燃焼ガスは一次空気とともに飛散します。
石炭の最大の熱量を得るためには、石炭を細かい粉末に粉砕し、十分な空気と混合します。この石炭粉末と空気の混合物を蒸気ボイラーの炉内に供給することで、最も効率的な燃焼プロセスを達成します。粉砕燃料焚きは最も現代的で効率的なボイラー焚き方法です。
粉砕により、石炭の表面積が大幅に増加し、この方法では燃焼に必要な空気が非常に少ないです。必要な空気と燃料の量が少ないため、このボイラー焚き方法での熱損失は非常に少ないです。したがって、指定された温度に簡単に到達できます。最も効率的な粉砕石炭焚きは、蒸気ボイラーの全体的な効率を向上させます。軽い石炭粉塵の取り扱いは、重い石炭片よりもはるかに簡単であり、炉への燃料供給を制御することでボイラーの出力を容易に制御することができます。したがって、システム負荷の変動を滑らかに対応することができます。
これらの利点に加えて、粉砕石炭焚きシステムには多くの欠点があります。例えば
このプラントの設置初期コストが非常に高くなります。
初期コストだけでなく、別途粉砕プラントを設置および運転する必要があるため、運転コストも非常に高くなります。
高温により排気ガスによる熱損失が大きくなります。
このタイプのボイラー焚き方法は常に爆発のリスクがあります。
また、排気ガスから微細な灰分粒子をろ過することは困難かつ高価です。さらに、粉砕システムでは排気ガス中の灰分粒子の量がより多くなります。
粉砕プロセスについて以下に簡単に説明します。
まず、石炭は予備的なクラッシャーで粉砕されます。石炭は2.5 cm以下に粉砕されます。
その後、この粉砕された石炭は磁気セパレータを通過して、石炭から鉄分を除去します。鉄分を取り除く必要があります。そうでないと、粉砕中に鉄粒子が火花を引き起こし、不要な火災の危険性が生じます。
その後、粉砕された石炭は粉砕前に適切に乾燥させます。乾燥後の水分含有量は2%未満に保たなければなりません。
次に、石炭はボールミルで微粒子に粉砕されます。このプロセスは粉砕と呼ばれています。
この粉砕された石炭は、空気と一緒に吹き込まれて液体として炉内に供給されます。
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