JP2012107789A - 低揮発分燃料バーナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】補助燃焼手段を運用し、低揮発分燃料を燃焼させることを可能とする低揮発分燃料バーナ装置を提供する。
【解決手段】炉壁面１に形成された凹孔３と、凹孔３と同心に配設され炉心側先端が開口された有底筒状のチャンバ６と、チャンバ６の底部に偏心した位置に開口する微粉燃料混合流噴出管９及び３次空気噴出管１１と、３次空気噴出管１１の軸心上に設けられ、先端がチャンバ６の先端部に達する補助燃焼用バーナ１９と、チャンバ６と凹孔３との間に形成されるリング状空間の噴出部１２とを具備し、燃焼開始時には補助燃焼用バーナ１９による補助燃焼が行われ、定常燃焼では微粉燃料混合流噴出管１１から噴出される低揮発分微粉燃料混合流１７による燃焼が行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は低揮発分燃料バーナ装置に関するものである。

近年、ボイラに用いられる燃料として揮発分の少ない燃料、例えば無煙炭、半無煙炭或はオイルコークスが供されており、バーナ装置も低揮発分の燃料を燃焼させる能力が要求されている。

低揮発分の燃料微粉、例えば微粉炭を燃焼させる低揮発分微粉炭バーナ装置としては、特許文献１に示されるものがある。

特許文献１に示される低揮発分燃料用バーナ装置は、バーナにチャンバを設け、チャンバ内に微粉炭、１次空気混合流を噴出すると共に、炉内の高温ガスをチャンバ内に誘引する内部循環流を発生させ、内部循環流によって微粉炭を早期に加熱して揮発成分を放出させる様にし、低揮発分微粉炭であっても自立燃焼が可能としたものである。

一方、特許文献１に示される低揮発分燃料用バーナ装置は、燃焼炉が定常状態（高温状態）で用いられるものであり、燃焼開始から燃焼炉が所定温度に達する迄は、オイルバーナ等の補助燃焼手段による補助燃焼を別途必要とする。

特開２００８−１３８９０１号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、別途用いる補助燃焼手段を運用し、低揮発分燃料を燃焼させることを可能とする低揮発分燃料バーナ装置を提供するものである。

本発明は、炉壁面に形成された凹孔と、該凹孔と同心に配設され炉心側先端が開口された有底筒状のチャンバと、該チャンバの底部に偏心した位置に開口する微粉燃料混合流噴出管及び３次空気噴出管と、該３次空気噴出管の軸心上に設けられ、先端が前記チャンバの先端部に達する補助燃焼用バーナと、前記チャンバと前記凹孔との間に形成されるリング状空間の噴出部とを具備し、燃焼開始時には前記補助燃焼用バーナによる補助燃焼が行われ、定常燃焼では前記微粉燃料混合流噴出管から噴出される低揮発分微粉燃料混合流による燃焼が行われる低揮発分燃料バーナ装置に係るものである。

又本発明は、前記補助燃焼、前記定常燃焼の内、少なくとも定常燃焼では、前記３次空気噴出管に３次空気が供給され、該３次空気により前記補助燃焼用バーナの冷却と前記チャンバ内の温度の調整がなされる低揮発分燃料バーナ装置に係るものである。

又本発明は、制御部を更に具備し、該制御部は前記補助燃焼用バーナによる補助燃焼と、前記微粉燃料混合流噴出管による微粉燃料燃焼を制御し、燃焼開始時には前記補助バーナによる補助燃焼を行い、炉内が所定温度に達すると、前記微粉燃料燃焼を開始させ、微粉燃料燃焼と補助燃焼との混合燃焼を実施し、前記微粉燃料混合流による自立燃焼が可能となった状態で前記補助燃焼を停止させ、定常燃焼に移行する低揮発分燃料バーナ装置に係るものである。

本発明によれば、炉壁面に形成された凹孔と、該凹孔と同心に配設され炉心側先端が開口された有底筒状のチャンバと、該チャンバの底部に偏心した位置に開口する微粉燃料混合流噴出管及び３次空気噴出管と、該３次空気噴出管の軸心上に設けられ、先端が前記チャンバの先端部に達する補助燃焼用バーナと、前記チャンバと前記凹孔との間に形成されるリング状空間の噴出部とを具備し、燃焼開始時には前記補助燃焼用バーナによる補助燃焼が行われ、定常燃焼では前記微粉燃料混合流噴出管から噴出される低揮発分微粉燃料混合流による燃焼が行われるので、低揮発分燃料バーナ装置単体で補助燃焼を経て低揮発分微粉燃料単体での定常燃焼を可能とするという優れた効果を発揮する。

本発明の実施例に係る低揮発分微粉炭バーナ装置の概略断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明の実施例である低揮発分微粉炭バーナ装置の概略を示している。

図１中、１は微粉炭焚きボイラの炉壁であり、耐火煉瓦又は水冷壁管等の耐熱材料により構成されている。前記炉壁１の所要箇所に、所要数の低揮発分燃料バーナ装置である微粉炭バーナ装置２が設けられる。

前記炉壁１には該炉壁１を貫通する凹孔３が設けられ、該凹孔３の炉内側周縁部は炉心に向って拡径するテーパ部４が形成されている。

前記炉壁１の外周側には該炉壁１の外周面と所要の間隔を隔ててバーナカバー５が設けられ、前記凹孔３と同心に設けられたバーナチャンバ６が前記バーナカバー５に支持される。

該バーナチャンバ６は水平な軸心を有する概略円筒形状であり、基端部（炉心から離反する側）近傍で前記バーナカバー５に固着されている。前記バーナチャンバ６の先端部は炉心に向って拡径するテーパ形状のスカート部７となっており、基端部は底部８によって閉塞されている。

前記バーナチャンバ６の軸心と平行な微粉炭混合流噴出管９が前記底部８に開口され、前記微粉炭混合流噴出管９からは微粉炭と所要温度に加熱された第１次燃焼用空気との微粉炭混合流１７が噴出される。又、前記底部８には前記バーナチャンバ６の軸心と平行な、３次空気噴出管１１が開口し、該３次空気噴出管１１からは３次空気としての温度調節用空気１０が噴出される。尚、低揮発分燃料微粉として微粉炭を例示したが、オイルコークス等の低揮発分燃料微粉であっても同様である。

前記微粉炭混合流噴出管９の開口位置、及び前記３次空気噴出管１１の開口位置は前記バーナチャンバ６の軸心に対して偏心しており、又前記微粉炭混合流噴出管９の開口位置、及び前記３次空気噴出管１１の開口位置は前記バーナチャンバ６の軸心に関して反対側に偏心している。

前記スカート部７と前記テーパ部４との間にはテーパリング状の２次空気噴出部１２が形成される。又、前記炉壁１と前記バーナカバー５との間に形成される空間１３、前記バーナチャンバ６と前記凹孔３との間に形成される空間１４によって２次空気導通路１５が構成され、該２次空気導通路１５は前記２次空気噴出部１２に連通している。

前記空間１３には前記凹孔３の周囲に所要間隔で可変旋回羽根１６が配設され、該可変旋回羽根１６は前記凹孔３の中心線と平行な回転軸を有し、該回転軸を中心として全ての可変旋回羽根１６が同期して回転する様になっている。前記可変旋回羽根１６には旋回羽根駆動装置１８が連結され、該旋回羽根駆動装置１８によって前記可変旋回羽根１６の角度が調整される様になっており、前記旋回羽根駆動装置１８は制御部２４によって駆動が制御される。

前記３次空気噴出管１１の軸心上にオイルガン１９が設けられ、該オイルガン１９の先端は前記スカート部７迄達している。

前記微粉炭混合流噴出管９は微粉炭ミル２１に接続され、該微粉炭ミル２１は粉砕した微粉炭を１次空気と共に前記微粉炭混合流噴出管９に供給し、前記制御部２４によって前記微粉炭ミル２１の稼働状態が制御されることで、前記微粉炭混合流１７の供給停止が制御される。

尚、微粉炭は一旦微粉炭ビンに貯留して、定量を供給器等にて切出し、搬送する系統も考えられる。この場合、供給器からの微粉炭搬送管（図示せず）は前記微粉炭混合流噴出管９に接続される。

前記３次空気噴出管１１は、空気流量調整部２２を介して燃焼空気供給源（図示せず）に接続され、前記制御部２４は前記空気流量調整部２２を制御し、前記３次空気噴出管１１から噴出される温度調節用空気１０の流量を制御している。

前記オイルガン１９は、油流量調整部２３を介して燃料油供給源（図示せず）に接続され、前記制御部２４は前記油流量調整部２３を制御し、燃料油の供給停止、或は前記オイルガン１９から噴出される燃料油の流量調整の制御を行う。

而して、前記制御部２４は、燃焼の始動から、補助燃焼、定常燃焼に円滑に移行する様、前記旋回羽根駆動装置１８、前記微粉炭ミル２１、前記空気流量調整部２２、前記油流量調整部２３を制御する。

以下、作動を説明する。

炉の始動時には、前記オイルガン１９が着火され、該オイルガン１９による補助燃焼が開始される。補助燃焼の状態では、前記微粉炭ミル２１は停止され、前記微粉炭混合流１７の供給も停止されている。又、前記空気流量調整部２２により、前記３次空気噴出管１１への温度調節用空気１０の供給が制御されている。

前記旋回羽根駆動装置１８により前記可変旋回羽根１６の角度が調整され、所定の旋回流が与えられて２次空気が前記２次空気噴出部１２より噴出される。前記油流量調整部２３により、流量調整された燃料油が前記オイルガン１９より噴出され、補助燃焼が行われる。該補助燃焼に於いて、前記オイルガン１９は前記バーナチャンバ６の内部から燃料油を噴出するので、低揮発分微粉炭バーナ装置の略中心部に燃料油を噴出することができ、安定した補助燃焼が実現できる。

炉内が所定温度に達したら、前記制御部２４は前記微粉炭ミル２１を駆動し、前記微粉炭混合流１７を前記微粉炭混合流噴出管９に供給すると共に前記空気流量調整部２２を制御して所定流量の温度調節用空気１０を供給する。該温度調節用空気１０は、前記オイルガン１９に沿って流れ、該オイルガン１９を冷却する。

前記微粉炭混合流噴出管９より噴出された微粉炭混合流１７は、前記２次空気噴出部１２からの２次空気と混合され、前記オイルガン１９による油燃焼で着火され、微粉炭燃焼（定常燃焼）が開始される。即ち、微粉炭の自立燃焼が成立する迄、燃料油による補助燃焼と微粉炭燃焼との混燃状態が継続される。又、前記オイルガン１９の周囲には温度調節用空気１０が流通しているので、オイルコークス等が前記オイルガン１９に付着することが防止される。

尚、前記オイルガン１９による補助燃焼は、微粉炭燃焼が安定する迄継続される。

微粉炭燃焼が開始され、前記微粉炭混合流１７が前記バーナチャンバ６内部の偏心した部分で噴出することから、内部循環流２５が発生し、炉内の高温の排ガスが前記バーナチャンバ６の内部に誘引され、前記微粉炭混合流１７の微粉炭が加熱され、揮発分の発生が促進され、微粉炭が自立燃焼（定常燃焼）する。

前記制御部２４は、微粉炭の自立燃焼が安定すると、前記オイルガン１９への燃料油の供給を停止し、補助燃焼が停止される。前記自立燃焼の検出は、火炎の温度、火炎の燃焼状態、ボイラ火炉の流体温度、燃焼用空気温度のいずれか、又は複数をセンサ（図示せず）で検出することで行われる。前記制御部２４は、燃焼開始の補助燃焼から、補助燃焼、微粉炭燃焼の混燃状態を経て、定常燃焼に移行させるので、低揮発燃料の燃焼を確実に、又円滑に実行することができる。

尚、前記３次空気噴出管１１への温度調節用空気１０の供給は補助燃焼中継続される。前記内部循環流２５の発生により、前記バーナチャンバ６が高温になるが、前記温度調節用空気１０が前記オイルガン１９の周囲を流れることで、前記オイルガン１９を冷却し、該オイルガン１９の焼損が防止される。

又、前記内部循環流２５が多くなると前記バーナチャンバ６内部の温度がより高くなるが、前記バーナチャンバ６の内部の温度が高くなると、前記温度調節用空気１０の流量を増大させる。前記温度調節用空気１０の流量が多くなると、前記バーナチャンバ６内部が冷却されると共に前記内部循環流２５を炉内側に押出す作用が発生し、炉内の排ガスの誘引量が減少してやはり温度が低下する。而して、前記温度調節用空気１０を供給することで、前記オイルガン１９の冷却と前記バーナチャンバ６内部の温度調整が行える。尚、前記温度調節用空気１０は、補助燃焼、定常燃焼に拘らず常時流して前記オイルガン１９を冷却する様にしてもよい。

尚、揮発分が更に少なく、自立燃焼が不能な燃料については、微粉炭の燃焼に加えて前記オイルガン１９による補助燃焼を併用し、混燃状態を継続させ、従来燃料として使用できなかったものを燃焼させることが可能となる。

又、前記オイルガン１９を軸心に沿って進退可能に設け、微粉炭による定常燃焼が行われる様になったら前記オイルガン１９を後退させ、炉内からの加熱によるダメージを低減させる様にしてもよい。

又、前記３次空気噴出管１１に設けた補助燃焼用のバーナをオイルガンとしたが、補助燃焼用の燃料としてガスを用いてもよく、この場合、前記３次空気噴出管１１の内部にはガスバーナが設けられる。即ち、油、ガス等の常温で自立燃焼可能な流体燃料を燃焼させる補助燃焼用バーナが前記３次空気噴出管１１の内部に設けられればよい。

１ 炉壁
２ 微粉炭バーナ装置
３ 凹孔
６ バーナチャンバ
９ 微粉炭混合流噴出管
１０ 温度調節用空気
１１ ３次空気噴出管
１２ ２次空気噴出部
１６ 可変旋回羽根
１７ 微粉炭混合流
１９ オイルガン
２１ 微粉炭ミル
２２ 空気流量調整部
２３ 油流量調整部
２４ 制御部
２５ 内部循環流

Claims (3)

1. 炉壁面に形成された凹孔と、該凹孔と同心に配設され炉心側先端が開口された有底筒状のチャンバと、該チャンバの底部に偏心した位置に開口する微粉燃料混合流噴出管及び３次空気噴出管と、該３次空気噴出管の軸心上に設けられ、先端が前記チャンバの先端部に達する補助燃焼用バーナと、前記チャンバと前記凹孔との間に形成されるリング状空間の噴出部とを具備し、燃焼開始時には前記補助燃焼用バーナによる補助燃焼が行われ、定常燃焼では前記微粉燃料混合流噴出管から噴出される低揮発分微粉燃料混合流による燃焼が行われることを特徴とする低揮発分燃料バーナ装置。
2. 前記補助燃焼、前記定常燃焼の内、少なくとも定常燃焼では、前記３次空気噴出管に３次空気が供給され、該３次空気により前記補助燃焼用バーナの冷却と前記チャンバ内の温度の調整がなされる請求項１の低揮発分燃料バーナ装置。
3. 制御部を更に具備し、該制御部は前記補助燃焼用バーナによる補助燃焼と、前記微粉燃料混合流噴出管による微粉燃料燃焼を制御し、燃焼開始時には前記補助バーナによる補助燃焼を行い、炉内が所定温度に達すると、前記微粉燃料燃焼を開始させ、微粉燃料燃焼と補助燃焼との混合燃焼を実施し、前記微粉燃料混合流による自立燃焼が可能となった状態で前記補助燃焼を停止させ、定常燃焼に移行する請求項１又は請求項２の低揮発分燃料バーナ装置。

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