JP6201470B2

JP6201470B2 - ボイラ装置

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Publication number: JP6201470B2
Application number: JP2013146881A
Authority: JP
Inventors: 田村　雅人; 雅人田村; 修三渡邉
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2033-07-12
Also published as: JP2015017789A

Description

本発明は、多量の水分を含有する含水物を燃料とし、ボイラ効率の向上を図るボイラ装置に関するものである。

近年、ボイラの燃料として、高水分含有のバイオマスや、高水分含有の褐炭等の低品位炭等の含水物を用いることが求められている。

従来、ボイラの燃料として高含水物を用いる場合、先ず、乾燥機で乾燥させたあと、微粉砕機により３００μｍ以下迄粉砕し、微粉砕した微粉をバーナに供給してボイラの火炉で燃焼させている。

従来のボイラ装置として、ビーターミル（粗粉砕機）を用いるものがある。粗粉砕機にはボイラの火炉から抽出された燃焼ガスの一部が導入される様になっており、粗粉砕機により粗粉砕されつつ燃焼ガスにより乾燥され、乾燥した粗粉が微粉砕機により更に粉砕され、微粉が生成される。

上記した従来のボイラ装置の場合、ボイラの火炉内の熱により含水物の水分を蒸発させる構成となっているので、ボイラ効率が悪いという問題があった。

又、従来のボイラ装置の他の例として、乾燥装置を用いるものがある。乾燥装置により原炭が乾燥され、乾燥された原炭を微粉炭機により微粉砕することで乾燥した微粉が生成されるが、微粉炭機は粗粉砕機と比べて消費動力が大きく、ランニングコストが掛る。

尚、特許文献１には、低品位炭乾燥システムで乾燥された製品炭をミルにより微粉炭に粉砕し、石炭ガス化炉でガス化してガス化ガスを生成し、該ガス化ガスをガス精製した後、ガスタービンの燃焼器で燃焼して高温高圧の燃焼ガスを生成する石炭ガス化複合発電システムが開示されている。

特開２０１１−２１４８１２号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、ボイラ効率を向上させると共に、コストの低減を図るボイラ装置を提供するものである。

本発明は、塊状の含水物を粗粉に粗粉砕する粉砕機と、前記粗粉を乾燥させ乾燥粗粉を供給する乾燥システムと、火炉の炉壁に設けられ前記粗粉を燃料とし、着火源としてプラズマトーチを有するバーナと、１次空気を導入し前記粗粉を前記１次空気と混合された粗粉混合流として前記バーナに供給する搬送媒体供給手段とを具備するボイラ装置に係るものである。

又本発明は、前記バーナはノズル本体と該ノズル本体の先端部を囲む様に設けられた燃焼用空気調整装置を具備し、前記ノズル本体は内筒ノズルと、該内筒ノズルと同心に設けられた外筒ノズルと、先端が燃料導通空間の先端に近接する様に設けられた前記プラズマトーチとを有し、前記内筒ノズルと前記外筒ノズルとの間に前記燃料導通空間が形成され、該燃料導通空間に粗粉混合流が供給され、該粗粉混合流は前記燃料導通空間よりリング状に噴出され、前記プラズマトーチによって形成されるプラズマが前記粗粉混合流と交差する様構成されたボイラ装置に係るものである。

又本発明は、前記粗粉混合流は常温の１次空気を搬送媒体とし、前記燃焼用空気調整装置からはボイラ起動時は常温の２次燃焼用空気が供給され、前記内筒ノズルからは常温の３次燃焼用空気が供給されるボイラ装置に係るものである。

又本発明は、前記燃料導通空間の先端部の少なくとも一部が、前記ノズル本体の中心に向う様、前記外筒ノズル、前記内筒ノズルが構成され、前記プラズマトーチによって形成される前記プラズマが前記粗粉混合流と交差する様構成されたボイラ装置に係るものである。

更に又本発明は、前記粗粉混合流は、搬送媒体の空気量が、搬送中の粗粉が自然発火することを抑止する様に設定された高濃度粗粉混合流であるボイラ装置に係るものである。

本発明によれば、塊状の含水物を粗粉に粗粉砕する粉砕機と、前記粗粉を乾燥させ乾燥粗粉を供給する乾燥システムと、火炉の炉壁に設けられ前記粗粉を燃料とし、着火源としてプラズマトーチを有するバーナと、１次空気を導入し前記粗粉を前記１次空気と混合された粗粉混合流として前記バーナに供給する搬送媒体供給手段とを具備するので、前記含水物を微粉砕する為の微粉砕機を必要とせず、装置構成を簡略化及びコストの低減を図ることができると共に、前記火炉内に水分を持込まずボイラ効率を図ることができるという優れた効果を発揮する。

本発明の実施例に係るボイラ装置を示す概略図である。本発明の実施例に係るボイラ装置に適用される含水物乾燥システムを示す概略図である。（Ａ）は第１の実施例に係るバーナの概略断面図、（Ｂ）は第１の実施例に於ける粗粉混合流とプラズマとの関係を示す部分図である。第２の実施例に係るバーナの概略断面図である。第３の実施例に於ける粗粉混合流とプラズマとの関係を示す部分図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

先ず、図１に於いて、本発明の実施例に係る含水物乾燥システムが適用されるボイラ装置１について説明する。

図１中、２は該ボイラ装置１の火炉を示し、３は該火炉２の炉壁に設けられたバーナを示している。前記火炉２の炉壁には、炉内からの輻射熱を吸収する伝熱管（図示せず）が設けられ、又前記火炉２の上方には、発生した蒸気を過熱する為のスーパヒータ（過熱蒸気発生器）４が設けられている。

又、図１中、５は多量の水分を含有しているバイオマスや低品位炭等の含水物を乾燥させる含水物乾燥システムを示している。含水物、例えば塊状の褐炭６が前記含水物乾燥システム５に供給されると、該含水物乾燥システム５にて前記褐炭６の粗粉砕及び乾燥が行われ、粗粉炭（乾燥粗粉）である乾燥褐炭７として前記バーナ３に供給される。

該バーナ３に前記乾燥褐炭７が供給されることで、前記バーナ３にて前記乾燥褐炭７が燃焼され、前記火炉２内に火炎が形成される。燃焼により生じた燃焼排ガス８は、前記火炉２内を加熱し、又前記スーパヒータ４と熱交換をし、煙道９を介して排気される様になっている。

次に、図２に於いて、前記含水物乾燥システム５について説明する。

図２中、１１は塊状の前記褐炭６を所定の粒径、例えば２ｍｍ以下の粗粉炭に粉砕する粉砕機を示している。尚、該粉砕機１１としては、例えばハンマーミル等が使用される。

又、図２中、１２は粉砕された前記褐炭６を乾燥させる乾燥室１３が内部に形成された乾燥装置を示し、前記乾燥室１３の側壁の上部に褐炭供給ライン１４が接続されている。
該褐炭供給ライン１４の途中には前記粉砕機１１が設けられ、該粉砕機１１の下流側には、粉砕された前記褐炭６を貯溜可能な褐炭ホッパ１５が接続され、該褐炭ホッパ１５の下流側には前記乾燥室１３への前記褐炭６の切出し量を調整する切出し装置１６が接続されている。前記粉砕機１１、前記褐炭供給ライン１４、前記褐炭ホッパ１５、前記切出し装置１６により含水物供給手段が構成される。

又、前記乾燥室１３の他の側壁の下部には褐炭排出ライン１７が接続され、該褐炭排出ライン１７は第１搬送ライン１８の中途部に接続されている。該第１搬送ライン１８には該第１搬送ライン１８に第１搬送用空気１９を供給するブロア２１が設けられている。該ブロア２１より搬送媒体として前記第１搬送用空気１９が供給されることで、前記乾燥装置１２により乾燥された粗粉炭である前記乾燥褐炭７が、前記第１搬送ライン１８を介して前記第１搬送用空気１９と一体に搬送される様になっている。

尚、前記ブロア２１より供給される前記第１搬送用空気１９は、常温、例えば６０℃以下となっており、前記乾燥褐炭７が搬送中に発火するのを防止している。

前記第１搬送ライン１８には、粒径の大きい前記乾燥褐炭７と前記第１搬送用空気１９とを分離させるサイクロン等の第１分離装置２２が設けられ、該第１分離装置２２の下流側には、該第１分離装置２２により分離された前記第１搬送用空気１９から、更に前記乾燥褐炭７の微粉末を分離させるバグフィルタ等の第２分離装置２３が設けられている。

又、該第２分離装置２３には排気ライン２４が接続され、該排気ライン２４を介して前記第１分離装置２２、前記第２分離装置２３により前記乾燥褐炭７が分離された前記第１搬送用空気１９が外部に排気される様になっている。

前記第１分離装置２２の下方にロータリバルブ２５が設けられ、又前記第２分離装置２３の下方にはロータリバルブ２６，２７が設けられており、前記第１分離装置２２、前記第２分離装置２３はそれぞれ前記ロータリバルブ２５〜２７を介して、前記乾燥褐炭７を貯留する貯溜容器であるバンカ２８に接続されている。該バンカ２８の下方には、該バンカ２８に貯留された前記乾燥褐炭７から、所定量の該乾燥褐炭７を第２搬送ライン２９に送給する計量器３１が設けられている。

前記第２搬送ライン２９には、該第２搬送ライン２９内に１次空気である第２搬送用空気３２を供給する搬送媒体供給手段としてのブロア３３が設けられている。該ブロア３３より前記第２搬送用空気３２が供給されることで、該第２搬送用空気３２が前記計量器３１より切出された前記乾燥褐炭７と一体となり、前記第２搬送ライン２９を介して粗粉混合流４７（図３参照）として前記バーナ３に搬送される様になっている。

尚、前記ブロア３３より供給される前記第２搬送用空気３２は、常温であり、更に搬送媒体として機能する最小限の流量として、前記乾燥褐炭７が搬送中に発火するのを防止すると共に、常温空気によるボイラ効率低下を抑制している。

次に、図３に於いて、本発明の第１の実施例に係る前記バーナ３の一例について説明する。

図３中、３５は前記火炉２の炉壁を示している。前記バーナ３はボイラの前記火炉２下部の壁面に沿って水平方向に所要数、且つ複数段配設される様になっている。

前記炉壁３５にスロート３６が設けられ、前記炉壁３５の反火炉２側にウインドボックス３７が取付けられ、該ウインドボックス３７の内部に前記バーナ３が前記スロート３６と同心に設けられている。又、前記ウインドボックス３７には燃焼用空気供給路３８が接続されている。前記ウインドボックス３７の先端部（火炉２内側の端部）には燃焼用空気調整装置である２次空気調整装置３９が設けられ、該２次空気調整装置３９は前記スロート３６と同心となっている。

前記バーナ３は、ノズル本体４１と前記２次空気調整装置３９とを具備し、該２次空気調整装置３９は前記ノズル本体４１の先端部（炉内側の端部）を囲む様に設けられている。

前記ノズル本体４１は、同心多重筒状に設けられた外筒ノズル４２と内筒ノズル４３、及び該内筒ノズル４３の内部に収納されたプラズマトーチ４４とを具備している。

前記外筒ノズル４２、前記内筒ノズル４３の断面形状はそれぞれ円形であり、前記外筒ノズル４２と前記内筒ノズル４３との間には、中空筒状の空間で前記火炉２側端が開放された燃料導通空間４５が形成される。

該燃料導通空間４５の断面積（流路面積）と、前記内筒ノズル４３の断面積（流路面積）との比は、該内筒ノズル４３の断面積が前記燃料導通空間４５の断面積より、１０倍以下の任意の倍数、好ましくは、１：５〜１：１０となっており、前記内筒ノズル４３の断面積が前記燃料導通空間４５の断面積より際だって大きく設定される。従って、前記燃料導通空間４５は前記内筒ノズル４３の周囲に形成された細いリング形状となっている。

前記外筒ノズル４２の基部（前記反火炉２側の端部）には褐炭供給管４６が連通され、該褐炭供給管４６は、前記第２搬送ライン２９（図２参照）を介して前記計量器３１（図２参照）及び前記バンカ２８（図２参照）に接続されている。前記計量器３１及び前記バンカ２８からは、前記第２搬送用空気３２（図２参照）を搬送媒体として前記乾燥褐炭７が供給され、前記第２搬送用空気３２と前記乾燥褐炭７の混合流である粗粉混合流４７は、前記褐炭供給管４６を介して前記燃料導通空間４５に流入し、該燃料導通空間４５を流動して該燃料導通空間４５の先端から噴出される。

前記内筒ノズル４３の基部には、３次空気導入管４８の一端が開口し、該３次空気導入管４８の他端は前記燃焼用空気供給路３８に開口し、前記ウインドボックス３７に供給される２次燃焼用空気４９の一部を取入れ、燃焼用補助空気即ち３次燃焼用空気５１として前記内筒ノズル４３に導いている。又、前記３次空気導入管４８の途中には、３次空気調整装置としてのダンパ５０が設けられ、前記３次燃焼用空気５１の流量調整を行う様になっている。前記ダンパ５０はユニット化され、前記３次空気導入管４８に対して着脱が可能となっている。

前記２次空気調整装置３９は、前記ノズル本体４１の先端部を収納する補助空気調整機構５２と、該補助空気調整機構５２の外側に同心多重に設けられた主空気調整機構５３から構成されている。

主ダクト５４が、前記ノズル本体４１と同心に設けられる。前記主ダクト５４は先端に向って縮径し、前記スロート３６に連続する様になっている。又、前記主ダクト５４の内部に、該主ダクト５４と同心に副ダクト５５が設けられる。該副ダクト５５は、略前記主ダクト５４と相似形であり、先端に向って縮径する形状を有し、前記主ダクト５４と前記副ダクト５５との間に２次空気導出空間５６が形成される。又、前記副ダクト５５と前記ノズル本体４１との間には副２次空気導出空間５７が形成される。

前記主ダクト５４と前記副ダクト５５とに共通に対峙する区画壁板５８が、前記ノズル本体４１と同心に設けられる。

前記主ダクト５４の周辺部と前記区画壁板５８との間に、円周等間隔で回転可能に多数のアウタ空気ベーン５９が設けられ、該アウタ空気ベーン５９は、リンク機構（図示せず）を介して同期回動可能であり、空気流れに対する傾斜角を変更可能となっている。

前記副ダクト５５の周辺部と前記区画壁板５８との間に、円周等間隔で回転可能に多数のインナ空気ベーン６１が設けられ、該インナ空気ベーン６１は、前記アウタ空気ベーン５９と同様にリンク機構（図示せず）を介して同期回動可能であり、空気流れに対する傾斜角を変更可能となっている。

前記主ダクト５４、前記アウタ空気ベーン５９等により前記主空気調整機構５３が構成され、前記副ダクト５５、前記インナ空気ベーン６１により前記補助空気調整機構５２が構成される。

尚、前記主ダクト５４の先端は、前記スロート３６に連続し、前記副ダクト５５の先端は前記炉壁３５の内壁面から後退した位置にあり、前記外筒ノズル４２と前記内筒ノズル４３の先端は同位置であり、前記外筒ノズル４２、前記内筒ノズル４３の先端は、前記副ダクト５５の先端近傍となっている。

前記ノズル本体４１について更に説明する。

該ノズル本体４１は、前記ウインドボックス３７を反火炉２側から貫通し、又先端部が前記区画壁板５８を貫通した状態で設けられる。

前記外筒ノズル４２の先端部側には円形の先端側フランジ６２が設けられ、該先端側フランジ６２は前記区画壁板５８に反火炉２側から当接する様になっており、前記先端側フランジ６２が前記区画壁板５８に当接することで、前記ノズル本体４１の先端が位置決めされる構造となっている。又、前記先端側フランジ６２は、前記区画壁板５８の外筒ノズル貫通部を閉塞する様になっている。

又、前記ノズル本体４１が前記ウインドボックス３７の壁部６３を貫通する部分には、円筒形状のノズルホルダ６４が設けられている。該ノズルホルダ６４の内径は、前記先端側フランジ６２の外径より大きくなっている。

前記ノズル本体４１の基端部側には、前記ノズルホルダ６４に当接する円形の基端側フランジ６５が設けられ、該基端側フランジ６５は前記ノズルホルダ６４に反火炉２側から当接し、前記基端側フランジ６５はボルト等の固着具によって前記ノズルホルダ６４に固定される。而して、前記外筒ノズル４２は前記基端側フランジ６５、前記ノズルホルダ６４を介して前記ウインドボックス３７に固定される様になっている。

前記ノズル本体４１の基端には外筒端板６６が固着され、前記ノズル本体４１の基端が閉塞されている。

前記内筒ノズル４３は、前記外筒ノズル４２の内部に反火炉２側から挿入されて設けられる。

前記内筒ノズル４３の前記３次空気導入管４８が連通する位置より先端側に、内筒ノズル固定フランジ６７が設けられており、該内筒ノズル固定フランジ６７が前記外筒端板６６に当接し、前記内筒ノズル固定フランジ６７と前記外筒端板６６とがボルト等の固着具により固定され、前記内筒ノズル４３は前記外筒ノズル４２に取付けられる様になっている。

前記内筒ノズル４３の基端には内筒端板６８が固着され、該内筒端板６８によって前記内筒ノズル４３の基端が閉塞される。前記内筒端板６８には、筒体のプラズマトーチホルダ６９が設けられている。該プラズマトーチホルダ６９の軸心は、前記内筒端板６８の中心から外れた位置を通過し、且つ前記内筒ノズル４３の軸心に対して傾斜している。

図示では、前記プラズマトーチホルダ６９の軸心は、前記内筒端板６８の中心から下側に外れた位置を通過しており、又軸心は先端に向って上昇する様に傾斜している。

前記プラズマトーチ４４は、前記プラズマトーチホルダ６９に挿通され、該プラズマトーチホルダ６９を介して前記内筒端板６８に支持される。従って、取付けられた前記プラズマトーチ４４は、軸心が先端に向って上昇する様に傾斜する。

又、前記プラズマトーチ４４の先端は、前記内筒ノズル４３の先端と一致、或は略一致した状態であり、且つ、前記プラズマトーチ４４の先端は、前記内筒ノズル４３の内面に接触するか、略接触する様に近接した状態となる。

尚、先端の位置調整は、前記プラズマトーチ４４を前記プラズマトーチホルダ６９に対してスライドさせることで行われる。

以下、作用について説明する。

先ず、未粉砕の塊状の前記褐炭６が前記粉砕機１１に投入される。前記褐炭６は前記粉砕機１１にて粒径が２ｍｍ以下程度となる様粗粉砕され、該粉砕機１１により粉砕された前記褐炭６が前記褐炭ホッパ１５に貯留される。該褐炭ホッパ１５に貯留された前記褐炭６は、前記切出し装置１６により切出し量を調整され、前記褐炭供給ライン１４を介して前記乾燥装置１２の前記乾燥室１３内に投入される。

該乾燥室１３内に投入された前記褐炭６は、前記乾燥室１３内で蒸気等の流動媒体が供給されることで流動化し、前記褐炭排出ライン１７に向って流動する過程で加熱され、乾燥される。

前記乾燥室１３より排出された前記乾燥褐炭（粗粉炭）７は、前記褐炭排出ライン１７を介して前記第１搬送ライン１８に導入される。前記ブロア２１より前記第１搬送ライン１８に前記第１搬送用空気１９が供給されることで、前記乾燥褐炭７は前記第１搬送用空気１９と一体となって前記第１分離装置２２へと搬送される。

この時、前記第１搬送用空気１９は前記乾燥褐炭７の自然発火を防止する様、常温、例えば６０℃以下となっている。

前記第１分離装置２２では、前記乾燥褐炭７のうち、粒径の大きい該乾燥褐炭７が前記第１搬送用空気１９から分離され、粒径の大きい前記乾燥褐炭７が分離された前記第１搬送用空気１９は、前記第２分離装置２３へと送給される。

又、該第２分離装置２３では、前記第１分離装置２２では分離しきれなかった、前記乾燥褐炭７の微粉末が前記第１搬送用空気１９から分離され、前記乾燥褐炭７の微粉末が分離された前記第１搬送用空気１９は、前記排気ライン２４を介して外部へ排気される。

前記第１分離装置２２、前記第２分離装置２３で前記第１搬送用空気１９から分離された前記乾燥褐炭７は、前記ロータリバルブ２５，２６，２７を介して前記バンカ２８へと送給され、該バンカ２８に前記乾燥褐炭７が貯留される。

前記バンカ２８に貯留された前記乾燥褐炭７は、前記計量器３１により所定の重量が切出され、前記第２搬送ライン２９に送給される。前記ブロア３３より前記第２搬送ライン２９に前記第２搬送用空気３２（１次空気）が供給されることで、前記乾燥褐炭７と前記第２搬送用空気３２とが混合され、前記粗粉混合流４７として前記バーナ３へと送給される。

この時、前記第２搬送用空気３２は、前記乾燥褐炭７の自然発火を防止する様常温であり、更に搬送媒体として機能する最小限の流量となっている。本実施例では、前記粗粉混合流４７の空気／粗粉炭質量比（Ａ／Ｃ）を、０．０１以上０．５以下の高濃度粗粉混合流となる様、前記ブロア３３より供給される前記第２搬送用空気３２の流量が調整され、前記計量器３１により前記バンカ２８から切出される前記乾燥褐炭７の切出し量が調整される。

又、前記２次燃焼用空気４９は、ボイラ起動時は常温の状態で供給され、該２次燃焼用空気４９が分流される前記３次燃焼用空気５１も常温である。

燃焼用空気として、前記２次燃焼用空気４９が前記ウインドボックス３７を介し、前記主空気調整機構５３、前記補助空気調整機構５２を経て前記スロート３６に噴出される。

又、前記２次燃焼用空気４９は、前記主空気調整機構５３、前記補助空気調整機構５２を通過する過程で、前記アウタ空気ベーン５９、前記インナ空気ベーン６１の角度が調整され、旋回流の強さが調整され、風量調整される。

又、前記３次空気導入管４８で分流された前記３次燃焼用空気５１が、前記内筒ノズル４３より前記スロート３６に向って噴出される。

又、高濃度の前記粗粉混合流４７が前記燃料導通空間４５に供給され、更に前記燃料導通空間４５を先端に向って流動し、先端から前記スロート３６に向って薄肉のリング状に噴出される。

上記した様に、前記粗粉混合流４７を搬送する前記第２搬送用空気３２は、流量が少なくなっている為、前記粗粉混合流４７を燃焼させるには充分な燃焼用空気を供給する必要がある。

前記内筒ノズル４３の断面積は、前記燃料導通空間４５の断面積に対して充分大きい。
従って、リング状に噴出された前記粗粉混合流４７の内部には、前記内筒ノズル４３から噴出された前記３次燃焼用空気５１が供給され、前記粗粉混合流４７の外周からは前記主空気調整機構５３、前記補助空気調整機構５２からの前記２次燃焼用空気４９が供給される。従って、前記粗粉混合流４７が燃焼する為の充分な燃焼用空気が供給される。

ここで、前記２次燃焼用空気４９と前記３次燃焼用空気５１の流量比率を例示すると、２次燃焼用空気流量：３次燃焼用空気流量＝８：２〜５：５である。尚、瀝青炭等の高品位炭を粉砕した微粉炭を燃料とする従来のバーナでは、３次燃焼用空気の割合はせいぜい５％以下となっている。

前記プラズマトーチ４４から火炎（プラズマ）７１が発せられ、該プラズマ７１により前記粗粉炭混合流４７の着火が行われる。

尚、前記プラズマトーチ４４の軸心は、前記ノズル本体４１の軸心に対して傾斜しており、前記プラズマ７１が前記粗粉混合流４７の流れと交差する様に設定されている。特に、該プラズマ７１の高温域が、前記粗粉混合流４７に交差する様に、前記プラズマトーチ４４の先端位置、傾斜が設定されている。

本実施例では、燃料として供給される前記乾燥褐炭７の径が２ｍｍ以下程度の粗粉であり、更に燃焼用空気の温度が常温と、従来のバーナの燃焼用空気の温度（２００℃〜３００℃）に比して低くなっている。然し乍ら、前記乾燥褐炭７は揮発分が多いこと、又着火源として前記プラズマトーチ４４を用いており、該プラズマトーチ４４のプラズマが高温（中心部は６０００℃）であることから、前記乾燥褐炭７の粒径が大きく、燃焼用空気の温度が常温であっても、着火が可能であり、又燃焼が定常的に維持される。

尚、ボイラの起動後、前記火炉２が加熱され、燃焼用空気の温度が所定温度以上、例えば１２０℃以上迄上昇した後は、加熱された燃焼用空気及び前記火炉２からの輻射熱により燃焼が定常的に維持されるので、前記プラズマ７１を消すことができる。

上述の様に、第１の実施例の前記ボイラ装置１では、燃料として揮発分の多い前記乾燥褐炭７を用い、着火手段として高温の前記プラズマ７１を用いているので、２ｍｍ以下程度の乾燥褐炭（粗粉炭）７であっても着火及び燃焼の維持が可能となっている。

従って、前記乾燥褐炭７を微粉砕する為の竪型ローラミル等の微粉砕機を必要とせず、又粗粉砕の為の前記粉砕機１１は微粉砕機よりも消費動力が少ないので、装置構成を簡略化できると共に、コストの低減を図ることができる。

又、第１の実施例の前記ボイラ装置１では、水分を含有する前記褐炭６を前記乾燥装置１２にて乾燥させ、前記乾燥褐炭７として前記バーナ３に供給しているので、前記火炉２内に水分が持込まれ、該火炉２内で水分が蒸発することによる該火炉２内の温度低下を防止することができ、ボイラ効率を向上させることができる。

又、前記乾燥装置１２にて乾燥させた前記乾燥褐炭７を前記バンカ２８に貯留し、前記計量器３１が前記乾燥褐炭７の切出し量を調整しているので、前記バーナ３に安定して粗粉混合流４７を供給することができ、前記バーナ３の燃焼が維持される。

又、ボイラ起動時は、前記２次燃焼用空気４９、前記３次燃焼用空気５１は常温でよいので、前記２次燃焼用空気４９、前記３次燃焼用空気５１を加熱する為の機構が不要となり、装置を簡略化することができる。

又、第１の実施例の前記バーナ３では、前記ダンパ５０を前記３次空気導入管４８から切離し、前記内筒ノズル固定フランジ６７と前記外筒端板６６との固定を解除することで、前記内筒ノズル４３を反火炉２側に引出すことができる。又、前記基端側フランジ６５と前記ノズルホルダ６４との固定を解除することで、前記外筒ノズル４２を反火炉２側に引出すことができる。又、前記プラズマトーチ４４についても、反火炉２側に引出すことができる。

従って、前記ノズル本体４１について、組立て、分解、保守は全て前記ウインドボックス３７の外部から行うことができ、作業性がよい。

次に、図４に於いて、本発明の第２の実施例に係るバーナ３について説明する。尚、図４中、図３中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

第１の実施例に於いては、プラズマトーチ４４を内筒ノズル４３の内部に設けたが、第２の実施例では、前記プラズマトーチ４４をノズル本体４１の外部に設けている。

壁部６３のノズルホルダ６４の上方を貫通し、又区画壁板５８を貫通して前記プラズマトーチ４４が設けられる。該プラズマトーチ４４の軸心は、先端に向う程前記ノズル本体４１の軸心に接近する様傾斜しており、前記プラズマトーチ４４の先端は、外筒ノズル４２の先端と一致、又は略一致している。更に、前記プラズマトーチ４４の先端が、前記外筒ノズル４２の先端に接する、或は略接する程度に接近している。

又、前記プラズマトーチ４４の傾斜は、該プラズマトーチ４４によって形成されるプラズマ７１（特に高温域）が燃料導通空間４５から噴出される粗粉混合流４７と交差する角度に設定されている。

而して、前記燃料導通空間４５から噴出される前記粗粉混合流４７は、前記プラズマトーチ４４によって着火され、又定常的に燃焼する。

第２の実施例に於いても、前記乾燥褐炭７の粒径が２ｍｍ以下程度と大きく、燃焼用空気の温度が常温でも、前記粗粉混合流４７に着火可能であり、又燃焼を定常的に維持できる。

尚、本発明では、前記燃料導通空間４５から噴出される前記粗粉混合流４７に、前記プラズマ７１の高温域が交差する様に構成されればよく、上記実施例の他に、図５に示される様に構成されてもよい。

外筒ノズル４２、内筒ノズル４３の一部を中心側に屈曲させ、前記燃料導通空間４５の先端部の一部が、中心側に向う様に屈曲させる。プラズマトーチ４４は、前記内筒ノズル４３の内部に該内筒ノズル４３と平行に、且つ該内筒ノズル４３の内壁面に近接させて設けられる。

前記プラズマトーチ４４から発せられる前記プラズマ７１は、前記内筒ノズル４３の軸心と平行に形成されるが、前記粗粉混合流４７が中心に向う様偏流されるので、該粗粉混合流４７と前記プラズマ７１が交差し、前記粗粉混合流４７が着火、燃焼する。尚、該粗粉混合流４７と前記プラズマ７１とをより確実に交差させる為、第１の実施例、又は第２の実施例と同様、前記プラズマトーチ４４を傾斜させてもよい。

又、前記燃料導通空間４５を中心側に屈曲させるのは全周であってもよく、一部に限定されるものではない。

１ボイラ装置２火炉
３バーナ５含水物乾燥システム
６褐炭（含水物）７乾燥褐炭
１１粉砕機１２乾燥装置（乾燥システム）
２８バンカ３１計量器
３２第２搬送用空気（１次空気）３３ブロア（搬送媒体供給手段）
３９２次空気調整装置４１ノズル本体
４２外筒ノズル４３内筒ノズル
４４プラズマトーチ４５燃料導通空間
４７粗粉混合流４９２次燃焼用空気
５１３次燃焼用空気７１プラズマ

Claims

塊状の含水物を粗粉に粗粉砕する粉砕機と、前記粗粉を乾燥させ乾燥粗粉を供給する乾燥システムと、火炉の炉壁に設けられ前記粗粉を燃料とし、着火源としてプラズマトーチを有するバーナと、１次空気を導入し前記粗粉を前記１次空気と混合された粗粉混合流として前記バーナに供給する搬送媒体供給手段とを具備し、前記バーナはノズル本体と該ノズル本体の先端部を囲む様に設けられた燃焼用空気調整装置を具備し、前記ノズル本体は内筒ノズルと、該内筒ノズルと同心に設けられた外筒ノズルと、前記内筒ノズルの内部に設けられ、軸心が前記内筒ノズルの軸心に対して傾斜し、先端が燃料導通空間の先端に近接する前記プラズマトーチとを有し、前記内筒ノズルと前記外筒ノズルとの間に前記燃料導通空間が形成され、該燃料導通空間に前記粗粉混合流が供給され、該粗粉混合流は前記燃料導通空間よりリング状に噴出され、前記プラズマトーチによって形成されるプラズマが前記粗粉混合流と交差する様構成されたことを特徴とするボイラ装置。
前記粗粉混合流は常温の１次空気を搬送媒体とし、前記燃焼用空気調整装置からはボイラ起動時は常温の２次燃焼用空気が供給され、前記内筒ノズルからは常温の３次燃焼用空気が供給される請求項１のボイラ装置。
前記燃料導通空間の先端部の少なくとも一部が、前記ノズル本体の中心に向う様、前記外筒ノズル、前記内筒ノズルが構成され、前記プラズマトーチによって形成される前記プラズマが前記粗粉混合流と交差する様構成された請求項１又は請求項２のボイラ装置。
前記粗粉混合流は、搬送媒体の空気量が、搬送中の粗粉が自然発火することを抑止する様に設定された高濃度粗粉混合流である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のボイラ装置。