JP6246708B2

JP6246708B2 - 燃焼バーナおよびボイラ

Info

Publication number: JP6246708B2
Application number: JP2014258076A
Authority: JP
Inventors: 幸洋冨永; 今田　潤司; 潤司今田; 功一武居
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2017-12-13
Anticipated expiration: 2034-12-19
Also published as: JP2016118329A

Description

本発明は、微粉燃料の燃焼バーナおよび微粉燃料焚きボイラに関する。

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、この火炉の炉壁に複数の燃焼バーナが火炉の周方向に沿って配置されるとともに、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、すなわち、燃料と搬送用空気である１次空気との混合気である燃料ガスが供給されるとともに、高温の２次空気が供給され、この燃料ガスと２次空気とが火炉内に吹き込まれることで火炎を形成し、この火炉内で燃焼可能としている。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。

このような石炭焚きボイラでは、一般的に、炉内脱硝技術が採用されている。すなわち、炉壁に複数の燃焼バーナを設け、この燃焼バーナの上方に追加空気ノズルを設けて２段燃焼を行っている。したがって、燃焼バーナは、燃料ガスを火炉に吹き込むとともに燃焼用空気である２次空気を火炉に吹き込み、着火することで火炎を形成する。また、追加燃焼用空気ノズルは、追加燃焼用空気を火炉に吹き込み、燃焼制御を行う。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、追加燃焼用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。

このような火炉にて、燃焼雰囲気や還元雰囲気にある領域では、低酸素領域で、かつ、高温領域となることから、腐食成分である硫化水素（Ｈ₂Ｓ）が発生しやすく、炉壁の内面に腐食が発生する可能性がある。また、炉壁に溶融灰が付着することにより、あるいは、炉壁への溶融灰の付着が少なすぎることにより、伝熱・燃焼障害等を引き起こす可能性もある。

そこで、従来、炉壁に隣接したバーナ本体の向きまたはバーナ燃料ノズルの燃料噴射方向を調節して、火炎が炉壁を直撃しないようにすることで、炉壁の腐食を防止する硫黄含有燃料の燃焼装置が知られている（たとえば、特許文献１）。また、微粉燃料管内にひねり板を設け、微粉燃料を炉の内側に偏らせたり、炉壁寄りの空気量を増やす工夫をしたりすることで、炉壁への溶融灰の付着を防ぐ微粉状燃料燃焼バーナが知られている（たとえば、特許文献２）。あるいは、微粉炭混合気ノズル内に、微粉炭濃度分布調整用ブロックと、その下流側に微粉炭混合気の流束回転板とを備え、微粉炭のノズル断面内分布を変化させて、溶融灰の付着場所もしくは付着量を制御可能とした微粉炭バーナが知られている（たとえば、特許文献３）。

特開平１１−２２９１５号公報特開平１０−２７４４０３号公報特開２００５−１５６０１５号公報

しかしながら、特許文献１のように、バーナ本体の向きを調整したり、バーナ燃料ノズルの燃料噴射方向を調節したりすることで、バーナの構造が複雑になるとともに、製造コストが増加してしまう可能性がある。また、特許文献２または特許文献３のように、炉壁への溶融灰の付着を防ぐ、あるいは、溶融灰の付着場所もしくは付着量を制御可能とすべく、燃料ガスを供給する管内にひねり板や流速回転板を設けることによって、ひねりを有する板を管に三次元的に施工する必要がある。したがって、バーナの構造が複雑になるとともに、施工が難しくなり、製造コストが増加してしまう可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で炉壁の腐食を抑制するとともに炉壁への溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図る燃焼バーナおよびボイラを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る燃焼バーナは、固体燃料と空気とを混合した燃料ガスを火炉内に噴出口から噴出する燃焼バーナであって、鉛直方向に沿って設置され、前記燃料ガスの流れを水平方向に曲げる湾曲部を有する燃料供給管と、該湾曲部よりも前記燃料ガスの流れ方向の下流側に位置し、上方と下方とに前記燃料供給管の流路を二分する上流側板と、該上流側板よりも前記燃料ガスの流れ方向の下流側に位置し、前記火炉の壁寄りである炉壁側と前記火炉の内部寄りである炉内側とに前記流路を二分する下流側板と、を備え、前記流路を前記噴射口から見たときに、前記流路の前記燃料ガスの流れ方向に直交する断面は、前記上流側板の下流端部と前記下流側板の上流端部とで四分され、上方および下方の炉壁側の断面積の和に対する上方かつ炉壁側の断面積の比が、上方および下方の炉内側の断面積の和に対する上方かつ炉内側の断面積の比よりも小さいことを特徴とする。

このような構成によれば、簡単な構成で炉壁の腐食を抑制するとともに炉壁への溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。

また、本発明の他の態様に係る燃焼バーナは、前記流路の前記燃料ガスの流れ方向に直交する断面は、前記下流側板の上流端部を含む位置において円形または四隅に曲線部を設けた矩形であり、かつ、前記噴出口を含む位置において四隅に曲線部を設けた矩形または矩形であり、前記上流側板の上流端部は、前記上流側板の下流端部よりも下方に位置し、前記上流側板の下流端部は、前記流路の中心軸よりも上方に位置し、前記下流側板の上流端部は、前記流路の中心軸よりも路壁側に位置することを特徴とする。

このような構成によれば、流路の燃料ガスの流れ方向に直交する断面が、下流側板の上流端部を含む位置において円形または四隅に曲線部を設けた矩形であり、かつ、噴出口を含む位置において四隅に曲線部を設けた矩形または矩形である燃料供給管の場合、簡単な構成で炉壁の腐食を抑制するとともに炉壁への溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。

また、本発明の他の態様に係る燃焼バーナは、前記流路の前記燃料ガスの流れ方向に直交する断面は、前記湾曲部の下流端部から前記噴出口までの前記燃料供給管を含むいずれの位置においても円形であり、前記上流側板の上流端部は、前記上流側板の下流端部よりも下方に位置し、前記上流側板の下流端部は、前記流路の中心軸よりも上方に位置し、前記下流側板の上流端部は、前記流路の中心軸よりも路壁側に位置することを特徴とする。

このような構成によれば、流路の燃料ガスの流れ方向に直交する断面が、湾曲部の下流端部から前記噴出口までの燃料供給管を含むいずれの位置においても円形である燃料供給管の場合、簡単な構成で炉壁の腐食を抑制するとともに炉壁への溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。

また、本発明の他の態様に係る燃焼バーナは、前記湾曲部直前の前記燃料供給管の内側に設けられた濃淡分離機を備えることを特徴とする。

このような構成によれば、簡単な構成で炉壁の腐食を抑制するとともに炉壁への溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。また、濃淡分離機により微粉燃料濃度が高い領域と低い領域とに流路をより確実に分けることができる。

また、本発明の他の態様に係る燃焼バーナは、前記上流側板は、前記燃料ガスの流れ方向に沿って上方に凸の湾曲板であることを特徴とする。

このような構成によれば、簡単な構成で炉壁の腐食を抑制するとともに炉壁への溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。また、上流側板が燃料ガスの流れ方向に沿って上方に凸の湾曲板であることで、上流側板によって、燃料ガスの剥離を抑制しつつ、上方の微粉燃料濃度が高い領域と下方の微粉燃料濃度が低い領域とに流路を分けることができる。

また、本発明の他の態様に係る燃焼バーナは、前記下流側板の下流端部は、前記下流側板の上流端部よりも炉内側に位置することを特徴とする。

このような構成によれば、簡単な構成で炉壁の腐食を抑制するとともに炉壁への溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。また、下流側板によって、微粉燃料濃度が高い燃料ガスの流れを炉内側に偏らせることができる。

また、本発明の他の態様に係る燃焼バーナは、前記下流側板は、前記燃料ガスの流れ方向に沿って炉壁側に凸の湾曲板であることを特徴とする。

このような構成によれば、簡単な構成で炉壁の腐食を抑制するとともに炉壁への溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。また、下流側板が燃料ガスの流れ方向に沿って炉壁側に凸の湾曲板であることで、下流側板によって、燃料ガスの剥離を抑制しつつ、微粉燃料濃度が高い燃料ガスの流れを炉内側に偏らせることができる。

また、本発明の他の態様に係る燃焼バーナは、前記下流側板の下流端部は、前記燃料ガスの流れ方向の途中で炉内側に偏向する偏向部であることを特徴とする。

このような構成によれば、簡単な構成で炉壁の腐食を抑制するとともに炉壁への溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。また、偏向部によって、微粉燃料濃度が高い燃料ガスの流れを炉内側に偏らせることができる。

また、本発明の他の態様に係る燃焼バーナは、前記下流側板よりも下流側に位置する第１の偏向板を備え、前記第１の偏向板の上流端部は、前記下流側板の下流端部に接し、前記下流側板の下流端部は、前記第１の偏向板の下流端部よりも炉内側に位置することを特徴とする。

このような構成によれば、簡単な構成で炉壁の腐食を抑制するとともに炉壁への溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。また、第１の偏向板によって、微粉燃料濃度が高い燃料ガスの流れを炉内側に偏らせることができる。

また、本発明の他の態様に係る燃焼バーナは、前記噴出口付近の燃料供給管内部の炉壁側に設けられた第２の偏向板を備え、前記第１の偏向板による前記燃料ガスの炉内側への偏向に沿って、前記第２の偏向板の下流端部が前記第２の偏向板の上流端部よりも炉内側に位置することを特徴とする。

このような構成によれば、簡単な構成で炉壁の腐食を抑制するとともに炉壁への溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。また、第１の偏向板によって、微粉燃料濃度が高い燃料ガスの流れを炉内側に偏らせるとともに、第２の偏向板によって微粉燃料濃度が低い燃料ガスの流れも炉内側に偏らせることができ、火炎をより炉壁から遠ざけることができる。

また、本発明の他の態様に係る燃焼バーナは、前記下流側板の下流端部は、前記噴出口に位置することを特徴とする。

このような構成によれば、簡単な構成で炉壁の腐食を抑制するとともに炉壁への溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。また、下流側板との下流端部が噴出口に位置することにより、燃料ガスが噴出口から噴出直前するまで、微粉燃料濃度が高い領域と低い領域とに流路をより確実に分けることができる。

また、本発明の一態様に係るボイラは、中空形状をなして鉛直方向に沿って設置される火炉と、少なくとも１つの、本発明の一態様に係る燃焼バーナと、前記燃焼バーナよりも上方で追加空気を前記火炉内に向けて吹き込む追加空気ノズルと、を有することを特徴とする。

本発明の燃焼バーナおよびこれを備えるボイラによれば、簡単な構成で炉壁の腐食を抑制するとともに炉壁への溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。

図１は、燃焼バーナを有する微粉燃料焚きボイラを表す概略構成図である。図２は、微粉燃料焚きボイラにおける燃焼バーナを表す平面図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る燃焼バーナの概略構成図である。図４は、本発明の第１実施形態に係る燃料供給管の断面図（図３に示すＡ−Ａ部）である。図５は、本発明の第１実施形態に係る燃料供給管の断面図（図３に示すＢ−Ｂ部）である。図６は、本発明の第１実施形態に係る燃料供給管の断面図（図３に示すＣ−Ｃ部）である。図７は、本発明の第１実施形態に係る燃料供給管の正面図である。図８は、本発明の第１実施形態に係る燃料供給管内の上流側板の配置を示す断面図である。図９は、本発明の第１実施形態に係る燃料供給管内の下流側板の配置を示す断面図である。図１０は、本発明の第１実施形態に係る燃燃焼バーナを有する微粉燃料焚きボイラにおける燃焼領域を表す平面図である。図１１は、本発明の第１実施形態に係る上流側板の第１変形例を含む燃料供給管の断面図（図３に示すＤ−Ｄ部）である。図１２は、本発明の第１実施形態に係る下流側板の第１変形例を含む燃料供給管の断面図（図３に示すＥ−Ｅ部）である。図１３は、本発明の第１実施形態に係る下流側板の第２変形例を含む燃料供給管の断面図（図３に示すＥ−Ｅ部）である。図１４は、本発明の第１実施形態に係る下流側板の第３変形例を含む燃料供給管の断面図（図３に示すＥ−Ｅ部）である。図１５は、本発明の第１実施形態に係る第１の偏向板を含む燃料供給管の断面図（図３に示すＥ−Ｅ部）である。図１６は、本発明の第１実施形態に係る第２の偏向板を含む燃料供給管の断面図（図３に示すＥ−Ｅ部）である。

本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも本発明に含まれる。本実施形態において、下方とは鉛直方向、すなわち重力の作用方向であり、上方とは鉛直方向とは反対方向、すなわち重力の作用方向とは反対方向である。

（第１実施形態）
図１は、微粉燃料焚きボイラを表す概略構成図である。微粉燃料焚きボイラは、微粉燃料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である。微粉燃料焚きボイラは、図１に示すように、たとえば、瀝青炭、亜瀝青炭などの石炭を粉砕した微粉炭を微粉燃料として用いる石炭焚きボイラ１０である。また、第１実施形態では石炭焚きボイラ１０およびその燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５としたが、微粉燃料として微粉炭のほか、バイオマスまたは石油コークス等を使用してもよい。

石炭焚きボイラ１０は、火炉１１と燃焼装置１３とを有している。火炉１１は、四角形の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を構成する炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが伝熱管により構成されている。

燃焼装置１３は、この火炉１１を構成する炉壁の下部に設けられている。この燃焼装置１３は、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに装着された複数の燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５を有している。そして、燃焼装置１３は、火炉１１の周方向に沿って４個の燃焼バーナが均等間隔で配設されたものを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、この燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、ＣＣＦ（ＣｉｒｃｕｌａｒＣｏｒｎｅｒＦｉｒｉｎｇ）燃焼方式であり、火炉１１の形状や一つの段における燃焼バーナの数、段数はこの構成に限定されるものではない。また、第１実施形態では、燃焼バーナの形態をＣＣＦ燃焼方式としたが、ＣＵＦ（ＣｉｒｃｕｌａｒＵｌｔｒａＦｉｒｉｎｇ）燃焼方式としてもよい。

各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、燃料供給管２６，２７，２８，２９，３０を介してミルなどの微粉炭機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いる。したがって、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る。粉砕された石炭は、搬送用空気である１次空気により分級される。分級された微粉炭は、１次空気とともに燃料供給管２６，２７，２８，２９，３０から燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５に供給される。

火炉１１は、各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５の装着位置に風箱３６が設けられている。風箱３６には空気ダクト３７の一端部が連結されている。空気ダクト３７は、他端部に送風機３８が装着されている。したがって、送風機３８により送られた燃焼用空気を空気ダクト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。

ここで、燃焼装置１３について詳細に説明する。図２は、微粉燃料焚きボイラにおける燃焼領域を表す平面図である。この燃焼装置１３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。

燃焼バーナ２１は、図２に示すように、火炉１１における４つの角部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ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、燃料供給管２６から分岐した各分岐管２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄが連結されるとともに、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。

したがって、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１次空気とが混合した燃料ガスが吹き込まれるとともに、その燃料ガスの外側に２次空気を吹き込む。各燃焼バーナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄからの燃料ガスに着火することで、４つの火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を形成することができる。この火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４は、図２に示すように、火炉１１の上方から見て反時計回り方向に旋回する火炎旋回流となる。すなわち、火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４はそれぞれ、火炉１１の中央部よりも炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに偏った位置に燃料ガスが各燃焼バーナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄから噴射されることにより形成される。このとき、燃料ガスの流れ方向ＧＦの中心軸は火炉１１の炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ寄りに偏っている。火炉１１の炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ寄りを炉壁側、その反対側である火炉１１の内部寄りを炉内側とする。火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の旋回方向は、火炉１１の上方から見て反時計回り方向に限定されず、時計回り方向であってもよい。

また、図１に示すように、火炉１１は、燃焼装置１３の上段部に追加燃焼用空気供給装置４１が設けられている。この追加燃焼用空気供給装置４１は、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに装着された複数の追加燃焼用空気ノズル４２，４３を有している。この追加燃焼用空気ノズル４２，４３は、火炉１１の周方向に沿って４個が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２セット、つまり、２段配置されている。すなわち、追加燃焼用空気ノズル４２，４３は、火炉１１における燃焼バーナ２１の装着位置よりも上方に配置されている。この追加燃焼用空気供給装置４１は、火炉１１に対して追加燃焼用空気（ＯｖｅｒＦｉｒｅＡｉｒ）を吹き込むものである。すなわち、追加燃焼用空気ノズル４２，４３は、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５と同様に、火炉１１における４つの角部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに設けられる複数の追加燃焼用空気ノズルから構成されており、火炎旋回流と同様の追加燃焼用空気旋回流を形成する。そして、この追加空気ノズル４２，４３は、風箱のダンパによって追加燃焼用空気の流量が調整される。

そして、各追加燃焼用空気ノズル４２，４３は、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５が吹き込んだ燃料ガスの上方に追加燃焼用空気を吹き込むことができる。

火炉１１は、燃焼装置１３よりも上方に追加空気供給装置５１が設けられている。この追加空気供給装置５１は、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに装着された複数の追加空気ノズル５２を有している。この追加空気ノズル５２は、火炉１１の周方向に沿って４個が均等間隔で配設されたものが１セット、つまり、１段配置されている。すなわち、追加空気ノズル５２は、火炉１１における燃焼バーナ２１の装着位置よりも所定距離だけ上方に配置されている。この追加空気供給装置５１は、火炉１１に対して追加空気（ＡｄｄｉｔｉｏｎａｌＡｉｒ）を吹き込むものである。すなわち、追加空気ノズル５２は、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５と同様に、火炉１１における４つの角部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに設けられる複数の追加空気ノズルから構成されており、火炎旋回流と同様の追加空気旋回流を形成する。そして、この追加空気ノズル５２は、空気ダクト３７から分岐した分岐空気ダクト５３の端部が連結されている。

したがって、送風機３８により送られた燃焼用空気を分岐空気ダクト５３から追加空気供給装置５１に供給することができる。そして、追加空気ノズル５２は、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５が吹き込んだ燃料ガスおよび追加燃焼用空気ノズル４２，４３が吹き込んだ追加燃焼用空気の所定距離だけ上方に追加空気を吹き込むことができる。

なお、本実施形態の燃焼装置１３を構成する各燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、図示しないが、上下のバーナ間に油燃料を噴射可能な油ノズルと、この油ノズルの外側に燃料ガスを噴射可能な燃料ノズルと、この燃料ノズルの外側に２次空気を噴射可能な２次空気ノズルとを有している。したがって、ボイラ起動時に、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、その後、燃料ガスと２次空気とを火炉１１内に噴射して図２に示す火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４を形成している。

図１に示すように、火炉１１は、上部に煙道７０が連結されており、この煙道７０に、対流伝熱部として燃焼ガスの熱を回収するための過熱器７１，７２、再熱器７３，７４および節炭器７５，７６，７７が設けられている。対流伝熱部は、火炉１１での燃焼で発生した排ガスと水との間で熱交換を行う。

煙道７０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７８が連結されている。この排ガス管７８は、空気ダクト３７との間にエアヒータ７９が設けられ、空気ダクト３７を流れる燃焼用空気と、排ガス管７８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。

そして、排ガス管７８は、図示しないが、脱硝装置、電気集塵機、誘引送風機および脱硫装置が設けられ、下流端部に煙突が設けられている。

このように構成された石炭焚きボイラ１０は、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である１次空気とともに燃料供給管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、加熱された燃焼用空気である２次空気が空気ダクト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。また、加熱された燃焼用空気が空気ダクト３７から分岐した分岐空気ダクト５３により追加燃焼用空気ノズル４３および追加空気ノズル５２に供給される。

すると、燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５は、微粉炭と１次空気とが混合した燃料ガスと２次空気とが火炉１１に吹き込まれて着火することで、火炉１１内の燃焼領域Ａに火炎旋回流を形成することができる。また、このとき、追加燃焼用空気ノズル４２，４３は、追加燃焼用空気が火炉１１に吹き込まれることで、燃焼領域Ａを適正に形成することができる。この火炉１１では、燃料ガスと２次空気および追加燃焼用空気が燃焼して火炎旋回流が生じる。燃焼領域Ａで火炎旋回流が生じると、燃焼ガスは、火炉１１内を旋回しながら上昇して還元領域Ｂに至る。

このとき、火炉１１が備える燃焼バーナ２１，２２，２３，２４，２５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、燃焼領域Ａの上方の還元領域Ｂが還元雰囲気に保持される。そのため、微粉炭の燃焼により発生したＮＯｘがこの還元領域Ｂで還元される。

追加空気ノズル５２は、追加空気を火炉１１の還元領域Ｂの上方に吹き込む。すると、燃焼完結領域Ｃで、燃焼ガスと追加空気とが反応す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。

ところで、燃焼領域Ａおよび還元領域Ｂでは、空気不足により酸素濃度が低く、かつ、火炎と炉壁との距離が近く高温となることから、低酸素かつ高温領域が形成される。そのため、腐食成分である硫化水素（Ｈ₂Ｓ）が発生しやすく、炉壁の内面に腐食が発生する可能性がある。また、燃焼領域Ａや還元領域Ｂでは、炉壁近傍でフライアッシュが溶融し、炉壁に溶融灰が付着することにより、伝熱・燃焼障害等を引き起こす可能性もある。

つぎに、第１実施形態に係る燃焼バーナ２１についてより詳細に説明する。なお、火炉１１の各角部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄにある各燃焼バーナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、配置位置が異なるのみで同様の構造である。以下、配置に関係のない点について説明する場合、燃焼バーナ２１として説明する。

図３は、本発明の第１実施形態に係る燃焼バーナの概略構成図である。図４乃至図７は、本発明の第１実施形態に係る燃料供給管の各断面図および正面図である。図８は、本発明の第１実施形態に係る燃料供給管内の上流側板の配置を示す断面図である。図９は、本発明の第１実施形態に係る燃料供給管内の下流側板の配置を示す断面図である。図１０は、本発明の第１実施形態に係る燃燃焼バーナを有する微粉燃料焚きボイラにおける燃焼領域を表す平面図である。

第１実施形態に係る燃焼バーナ２１は、図３に示すように、鉛直方向に沿って設置された燃料供給管２６と、燃料供給管２６の一部である湾曲部８２と、湾曲部８２よりも燃料ガスの流れ方向ＧＦの下流側に位置し、燃料供給管２６内に配設された上流側板８３と、上流側板８３よりも燃料ガスの流れ方向ＧＦの下流側に位置し、燃料供給管２６内に配設された下流側板８４と、を備える。

燃料供給管２６は、鉛直方向に沿って設置され、燃料ガスの流れを水平方向に曲げる湾曲部８２を有する。湾曲部８２は、ほぼ９０度湾曲している。燃料供給管２６は、燃料ガスの流れ方向ＧＦの下流端部に、微粉炭と１次空気とを混合した燃料ガスを火炉１１内に吹き出すため、噴出口８１を有する。図３において、右側が火炉１１への出口である噴出口８１である。湾曲部８２よりも燃料ガスの流れ方向ＧＦの下流側において、水平方向の軸Ｘ、鉛直方向の軸Ｙとすると、燃料供給管２６の流路ＧＰの中心軸Ｚは、Ｘ軸とＹ軸のとの交点を通過する。すなわち、図３乃至図９に示すように、Ｘ軸正方向が炉内側、その反対のＸ軸負方向が炉壁側であり、Ｙ軸正方向が上方、その反対のＹ軸負方向が下方である。

上流側板８３は、燃料供給管２６内に配設され、湾曲部８２よりも燃料ガスの流れ方向ＧＦの下流側に位置する。上流側板８３は、燃料供給管２６の流路ＧＰを上方と下方とに二分する。図４乃至図６において、上流側板８３は、上方と下方とに燃料供給管２６の流路ＧＰを二分する水平な板としたが、この構成に限られるものではなく、図８に示すように、水平方向から所定の角度θだけ傾いた板であっても良い。ただし、水平方向に対する傾きを示す角度θは−４５度以上または４５度以下である。

下流側板８４は、燃料供給管２６内に配設され、上流側板８３よりも燃料ガスの流れ方向ＧＦの下流側に位置する。下流側板８４は、燃料供給管２６の流路ＧＰを火炉１１の炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ寄りである炉壁側と火炉１１の内部寄りである炉内側とに二分する。図６または図７において、下流側板８４は、炉壁側と炉内側とに燃料供給管２６の流路ＧＰを二分する鉛直な板としたが、この構成に限られるものではなく、図９に示すように、鉛直方向から所定の角度φだけ傾いた板であっても良い。ただし、鉛直方向に対する傾きを示す角度φは−４５度以上または４５度以下である。

燃料供給管２６の流路ＧＰを噴射口８１から見たときに、流路ＧＰの燃料ガスの流れ方向ＧＦに直交する断面は、上流側板８３の下流端部８３ｂと下流側板８４の上流端部８４ａとで四分される。なお、上流側板８３の下流端部８３ｂと下流側板８４の上流端部８４ａとは接していてもよいし、離れていてもよい。

第１実施形態に係る燃焼バーナ２１では、上流側板８３の下流端部８３ｂと下流側板８４の上流端部８４ａとで四分された流路ＧＰの断面に関して、上方および下方の炉壁側の断面積の和に対する上方かつ炉壁側の断面積の比が、上方および下方の炉内側の断面積の和に対する上方かつ炉内側の断面積の比よりも小さい。すなわち、図６に示すように、上方かつ炉内側の断面積Ｓ１、上方かつ炉壁側の断面積Ｓ２、下方かつ炉壁側の断面積Ｓ３、下方かつ炉内側の断面積Ｓ４とすると、炉壁側の断面積の比Ｓ２／（Ｓ２＋Ｓ３）は炉内側の断面積の比Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ４）よりも小さい。

燃料供給管２６内の鉛直方向の燃料ガスの流れは、湾曲部８２の前ではほぼ均一な微粉炭濃度分布を呈している。そして、燃料ガスの流れは、湾曲部８２によって水平方向に曲げられるために生じた遠心力により、湾曲部の外側、すなわち上方に微粉炭粒子は偏流し、微粉炭濃度分布に偏りが生まれる。したがって、流路ＧＰ内に、上方の微粉炭濃度が高い領域と下方の微粉炭濃度が低い領域とが生じる。しかしながら、従来の燃焼バーナでは、湾曲部８２における偏流によって微粉炭濃度分布に偏りが生じても、噴出口８１に至るまでにその偏りが是正されるため、噴出口における微粉炭濃度分布はほぼ均一であった。

これに対して、第１実施形態に係る燃焼バーナ２１は、図３または図４に示すように、湾曲部８２よりも下流側に上流側板８３が設けられていることで、上流側板８３によって、湾曲部における偏流によって生じた微粉炭濃度分布の偏りを利用して、上方の微粉炭濃度が高い領域と下方の微粉炭濃度が低い領域とに流路ＧＰを二分する。そして、上流側板８３よりも下流側に下流側板８４が設けられていることで、図６に示すように、下流側板８４の上流端部８４ａによって、上方の微粉炭濃度が高い領域と下方の微粉炭濃度が低い領域とを、それぞれさらに炉壁側と炉内側とに流路ＧＰを二分する。その後、下流側板８４によって隔てられた炉壁側の流路ＧＰあるいは炉内側の流路ＧＰを通過した燃料ガスがそれぞれ、噴出口８１から火炉１１内に噴出される。上述の通り、各燃焼バーナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、火炉１１の中央部よりもそれぞれ各炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに偏った位置に燃焼ガスを噴射することにより、火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４は、火炉１１の中央部よりも炉壁側に偏った位置に形成される。

このとき、流路ＧＰの断面積の比を考えると、図６に示すように、炉壁側の断面積の比Ｓ２／（Ｓ２＋Ｓ３）は炉内側の断面積の比Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ４）よりも小さい。四分された流路ＧＰのうち上方かつ炉内側の断面積Ｓ１と上方かつ炉壁側の断面積Ｓ２とを占める上方の領域は微粉炭濃度が同じで、下方の領域に比べて微粉炭濃度が高い。四分された流路ＧＰのうち下方かつ炉壁側の断面積Ｓ３と下方かつ炉内側の断面積Ｓ４Ｓ４とを占める下方の領域は濃度が同じで、上方の領域に比べて微粉炭濃度が低い。したがって、炉壁側の断面積の比が炉内側の断面積の比よりも小さいことで、噴出口８１における微粉炭濃度は、炉壁側の方が炉内側よりも小さい。換言すると、噴出口８１から噴出される燃料ガスは炉壁側の方が炉内側よりも微粉炭濃度が小さいので、火炎は、炉壁側の方が炉内側よりも空気を多く含む。

そのため、図１０に示すように、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに接近する火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の外側に高酸素領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を発生させることができる。これにより、上述の燃焼領域Ａや還元領域Ｂの炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ近傍が高酸素領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４となり、硫化水素の発生が抑制されることから、硫化水素による炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの内面に腐食が発生するのを抑制できる。また、上述の燃焼領域Ａや還元領域Ｂの炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ近傍が高酸素領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４となることで、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ近傍でフライアッシュが溶融するのを抑制でき、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに溶融灰が付着するのを抑制できるため、伝熱・燃焼障害等を抑制できる。

さらに、噴出口での微粉炭濃度分布を制御すべく、燃料供給管内にひねり板または流速回転板を設ける従来の構成では、燃料ガスの流れに旋回が加えられることによって、燃料ガスの着火の不安定性が増す可能性がある。これに対して、本発明の第１実施形態に係る燃焼バーナ２１は、燃料供給管２６内に２枚の板を設けるだけなので、燃料ガスの流れの旋回を抑制することができ、燃料ガスの着火の不安定性を抑制できる。また、ひねりを有する板を管に三次元的に施工する必要がある従来の燃焼バーナの構成に比べて、燃焼バーナ２１は、燃料供給管２６に２枚の板を施工するのが容易となり、製造コストを低減することができる。

また、燃焼バーナ２１は、燃料供給管２６の流路ＧＰの燃料ガスの流れ方向ＧＦに直交する断面が、下流側板８４の上流端部８４ａを含む位置において円形または四隅に曲線部８６を設けた矩形であり、かつ、噴出口８１を含む位置において四隅に曲線部８６を設けた矩形または矩形であってもよい。すなわち、燃料供給管２６は、図４乃至図７に示すように、湾曲部８２の下流端部８２ｂから噴出口８１にかけて円管から四隅に曲線部８６を設けた矩形管または矩形管に連続的に変形する管である場合、図４乃至図６に示すように、上流側板８３の上流端部８３ａは、上流側板８３の下流端部８３ｂよりも下方に位置し、上流側板８３の下流端部８３ｂは、流路ＧＰの中心軸Ｚよりも上方に位置することが好ましい。また、下流側板８４の上流端部８４ａは、図６または図７に示すように、流路ＧＰの中心軸Ｚよりも路壁側に位置するのが好ましい。

上流側板８３の上流端部８３ａが上流側板８３の下流端部８３ｂよりも下方に位置することで、上流側板８３によって上方と下方に二分された流路ＧＰの断面のうち上方の断面が、下流側ほど小さくなる。これにより、微粉炭濃度が高い領域が下流側ほど流路ＧＰの上方に偏る。そして、下流側板８４の上流端部８４ａは、流路ＧＰの中心軸Ｚよりも路壁側に位置することで、炉壁側の断面積の比Ｓ２／（Ｓ２＋Ｓ３）を炉内側の断面積の比Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ４）よりも小さくできる。したがって、噴出口８１における微粉炭濃度は炉壁側の方が炉内側よりも小さくできるため、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに接近する火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の外側に高酸素領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を発生させることができる。その結果、燃焼バーナ２１は、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの腐食を抑制するとともに、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄへの溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。

また、燃焼バーナ２１は、燃料供給管２６の流路ＧＰの燃料ガスの流れ方向に直交する断面が、湾曲部８２の下流端部８２ｂから噴出口８１までの燃料供給管２６を含むいずれの位置においても円形であってもよい。すなわち、図示はしないが、燃料供給管２６は円管である場合、上流側板８３の上流端部８３ａは、上流側板８３の下流端部８３ｂよりも下方に位置し、上流側板８３の下流端部８３ｂは、流路ＧＰの中心軸Ｚよりも上方に位置するのが好ましい。また、下流側板８４の上流端部８４ａは、流路ＧＰの中心軸Ｚよりも路壁側に位置するのが好ましい。

上流側板８３の上流端部８３ａが上流側板８３の下流端部８３ｂよりも下方に位置することで、上流側板８３によって上方と下方に二分された流路ＧＰの断面のうち上方の断面が、下流側ほど小さくなる。これにより、微粉炭濃度が高い領域が下流側ほど流路ＧＰの上方に偏る。そして、下流側板８４の上流端部８４ａは、流路ＧＰの中心軸Ｚよりも路壁側に位置することで、炉壁側の断面積の比Ｓ２／（Ｓ２＋Ｓ３）を炉内側の断面積の比Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ４）よりも小さくできる。したがって、噴出口８１における微粉炭濃度は炉壁側の方が炉内側よりも小さくできるため、燃焼バーナ２１は、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに接近する火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の外側に高酸素領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を発生させることができる。その結果、燃焼バーナ２１は、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの腐食を抑制するとともに炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄへの溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。

また、燃焼バーナ２１は、湾曲部８２直前の燃料供給管２６の内側に濃淡分離機８７を備えていてもよい。このような構成により、図３に示すように、濃淡分離機８７に燃料ガスが衝突して、その下流側では濃淡分離機８７と反対側の微粉炭濃度が高くなり、濃淡分離機８７の下流側では微粉炭濃度が低くなる。すなわち、濃淡分離機８７よりも下流側で微粉炭濃度分布の偏りを生むことができる。この微粉炭濃度分布の偏りは、湾曲部８２における遠心力によって、さらに大きくなる。したがって、濃淡分離機８７の下流側にある上流側板８３と下流側板８４とによって、炉内側の微粉炭濃度が高い領域と炉壁側の微粉炭濃度が低い領域とに流路ＧＰをより確実に分けることができる。その結果、燃焼バーナ２１は、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに接近する火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の外側に高酸素領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を発生させ、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの腐食を抑制するとともに炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄへの溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。

つぎに、図１１乃至図１６を用いて、本発明の第１実施形態に係る上流側板の変形例１０１、下流側板の変形例１０２，１０３、偏向部１０４、第１の偏向板１０５および第２の偏向板１０６について説明する。

図１１は、本発明の第１実施形態に係る上流側板の第１変形例を含む燃料供給管の断面図（図３に示すＤ−Ｄ部）である。図１１に示す上流側板１０１は、燃料ガスの流れ方向ＧＦに沿って上方に凸の湾曲板である。このような構成により、上流側板によって、燃料ガスの剥離を抑制しつつ、上方の微粉炭濃度が高い領域と下方の微粉炭濃度が低い領域とに流路ＧＰを分けることができる。その結果、燃焼バーナ２１は、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに接近する火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の外側に高酸素領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を発生させ、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの腐食を抑制するとともに炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄへの溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。

図１２は、本発明の第１実施形態に係る下流側板の第１変形例を含む燃料供給管の断面図（図３に示すＥ−Ｅ部）である。図１２に示す下流側板１０２は、下流端部１０２ｂが、上流端部１０２ａよりも炉内側に位置する。このような構成により、下流端部１０２ｂを含み、流路ＧＰの燃料ガスの流れ方向に直交する断面のうち炉内側の断面は、上流端部１０２ａを含み、流路ＧＰの燃料ガスの流れ方向に直交する断面のうち炉内側の断面よりも小さい。これにより、下流側板１０２によって、噴出口８１付近において微粉炭濃度が高い燃料ガスの流れをより炉内側に偏らせることができる。その結果、燃焼バーナ２１は、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに接近する火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の外側に高酸素領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４をより確実に発生させ、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの腐食を抑制するとともに炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄへの溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。

図１３は、本発明の第１実施形態に係る下流側板の第２変形例を含む燃料供給管の断面図（図３に示すＥ−Ｅ部）である。図１３に示す下流側板１０３は、燃料ガスの流れ方向ＧＦに沿って炉壁側に凸の湾曲板である。下流側板１０３は、下流端部１０３ｂが、上流端部１０３ａよりも炉内側に位置する。このような構成により、下流端部１０３ｂを含み、流路ＧＰの燃料ガスの流れ方向に直交する断面のうち炉内側の断面は、上流端部１０３ａを含み、流路ＧＰの燃料ガスの流れ方向に直交する断面のうち炉内側の断面よりも小さい。このこととともに、下流側板が燃料ガスの流れ方向ＧＦに沿って炉壁側に凸の湾曲板であることで、下流側板１０３によって、燃料ガスの剥離を抑制しつつ、噴出口８１付近において微粉炭濃度が高い燃料ガスの流れをより炉内側に偏らせることができる。その結果、燃焼バーナ２１は、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに接近する火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の外側に高酸素領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４をより確実に発生させ、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの腐食を抑制するとともに炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄへの溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。

図１４は、本発明の第１実施形態に係る下流側板の第３変形例を含む燃料供給管の断面図（図３に示すＥ−Ｅ部）である。図１４下流側板１０４は、燃料ガスの流れ方向ＧＦの途中で炉内側に偏向する偏向部１０４ｂを有する。下流側板１０４の下流端部に設けられた偏向部１０４ｂは、下流側板１０４の上流端部１０４ａよりも炉内側に位置する。このような構成により、下流端部１０４ｂを含み、流路ＧＰの燃料ガスの流れ方向に直交する断面のうち炉内側の断面は、上流端部１０４ａを含み、流路ＧＰの燃料ガスの流れ方向に直交する断面のうち炉内側の断面よりも小さい。これにより、偏向部１０４ｂによって、噴出口８１付近において微粉燃料濃度が高い燃料ガスの流れをより炉内側に偏らせることができる。その結果、燃焼バーナ２１は、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに接近する火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の外側に高酸素領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４をより確実に発生させ、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの腐食を抑制するとともに炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄへの溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。

図１５は、本発明の第１実施形態に係る第１の偏向板を含む燃料供給管の断面図（図３に示すＥ−Ｅ部）である。図１５に示すように、下流側板８４よりも下流側に位置する第１の偏向板１０５を備え、第１の偏向板１０５の上流端部１０５ａは、下流側板８４の下流端部８４ｂに接し、第１の偏向板１０５の下流端部１０５ｂは、下流側板８４の下流端部８４ｂよりも炉内側に位置する。このような構成により、第１の偏向板１０５の下流端部１０５ｂを含み、流路ＧＰの燃料ガスの流れ方向に直交する断面のうち炉内側の断面は、下流側板８４の上流端部８４ａを含み、流路ＧＰの燃料ガスの流れ方向に直交する断面のうち炉内側の断面よりも小さい。これにより、第１の偏向板１０５によって、噴出口８１付近において微粉燃料濃度が高い燃料ガスの流れをより炉内側に偏らせることができる。その結果、燃焼バーナ２１は、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに接近する火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の外側に高酸素領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４をより確実に発生させ、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの腐食を抑制するとともに炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄへの溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。

図１６は、本発明の第１実施形態に係る第２の偏向板を含む燃料供給管の断面図（図３に示すＥ−Ｅ部）である。図１６に示すように、噴出口８１付近の燃料供給管２６内の炉壁側に設けられた第２の偏向板１０６を備え、第１の偏向板１０５による燃料ガスの炉内側への偏向に沿って、第２の偏向板１０６の下流端部１０６ｂが第２の偏向板１０６の上流端部１０６ａよりも炉内側に位置する。このような構成により、第１の偏向板１０５の下流端部１０５ｂを含み、流路ＧＰの燃料ガスの流れ方向に直交する断面のうち炉内側の断面は、下流側板８４の上流端部８４ａを含み、流路ＧＰの燃料ガスの流れ方向に直交する断面のうち炉内側の断面よりも小さい。これにより、第１の偏向板１０５によって、微粉燃料濃度が高い燃料ガスの流れをより炉内側に偏らせるとともに、第２の偏向板１０６によって、微粉燃料濃度が低い燃料ガスの流れも炉内側に偏らせることができる。その結果、燃焼バーナ２１は、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに接近する火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の外側に高酸素領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４をより確実に発生させつつ火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４をより炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄから遠ざけることができ、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの腐食を抑制するとともに炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄへの溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。

また、本発明の他の態様に係る燃焼バーナは、下流側板８４の下流端部は、噴出口８１に位置する。このような構成により、燃料ガスが噴出口８１から噴出直前するまで、微粉炭濃度が高い領域と微粉炭濃度が低い領域とに流路ＧＰをより確実に分けることができる。その結果、燃焼バーナ２１は、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに接近する火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の外側に高酸素領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を発生させ、炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの腐食を抑制するとともに炉壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄへの溶融灰の付着を抑制することで耐久性の向上を図ることができる。

１０石炭焚きボイラ
１１火炉
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ炉壁
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ角部
１３燃焼装置
２１，２２，２３，２４，２５燃焼バーナ
２６，２７，２８，２９，３０燃料供給管
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ燃料供給管２６から分岐した分岐管
３１，３２，３３，３４，３５微粉炭機
３６風箱
３７空気ダクト
３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ空気ダクト３７から分岐した分岐管
３８送風機
４１追加燃焼用空気供給装置
４２，４３追加燃焼用空気ノズル
５１追加空気供給装置
５２追加空気ノズル
５３分岐空気ダクト
７０煙道
７１，７２過熱器
７３，７４再熱器
７５，７６，７７節炭器
７８排ガス管
７９エアヒータ
８１噴出口
８２湾曲部
８２ａ湾曲部８２の上流端部
８２ｂ湾曲部８２の下流端部
８３、１０１上流側板
８３ａ、１０１ａ上流側板の上流端部
８３ｂ、１０１ｂ上流側板の下流端部
８４下流側板
８４ａ、１０２ａ、１０３ａ、１０４ａ下流側板の上流端部
８４ｂ、１０２ｂ、１０３ｂ、下流側板の下流端部
８６曲線部
８７濃淡分離機
１０４ｂ偏向部
１０５第１の偏向板
１０６第２の偏向板
Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４火炎Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の高酸素領域
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４火炎
ＧＦ燃料ガスの流れ方向
ＧＰ流路
Ｓ１上方かつ炉内側の断面積
Ｓ２上方かつ炉壁側の断面積
Ｓ３下方かつ炉壁側の断面積
Ｓ４下方かつ炉内側の断面積
Ｘ水平方向の軸
Ｙ鉛直方向の軸
Ｚ流路ＧＰの中心軸
θ、φ 角度

Claims

固体燃料と空気とを混合した燃料ガスを火炉内に噴出口から噴出する燃焼バーナであって、
鉛直方向に沿って設置され、前記燃料ガスの流れを水平方向に曲げる湾曲部を有する燃料供給管と、
該湾曲部よりも前記燃料ガスの流れ方向の下流側に位置し、上方と下方とに前記燃料供給管の流路を二分する上流側板と、
該上流側板よりも前記燃料ガスの流れ方向の下流側に位置し、前記火炉の壁寄りである炉壁側と前記火炉の内部寄りである炉内側とに前記流路を二分する下流側板と、
を備え、
前記流路を前記噴射口から見たときに、前記流路の前記燃料ガスの流れ方向に直交する断面は、前記上流側板の下流端部と前記下流側板の上流端部とで四分され、上方および下方の炉壁側の断面積の和に対する上方かつ炉壁側の断面積の比が、上方および下方の炉内側の断面積の和に対する上方かつ炉内側の断面積の比よりも小さい
ことを特徴とする燃焼バーナ。
前記流路の前記燃料ガスの流れ方向に直交する断面は、前記下流側板の上流端部を含む位置において円形または四隅に曲線部を設けた矩形であり、かつ、前記噴出口を含む位置において四隅に曲線部を設けた矩形または矩形であり、
前記上流側板の上流端部は、前記上流側板の下流端部よりも下方に位置し、
前記上流側板の下流端部は、前記流路の中心軸よりも上方に位置し、
前記下流側板の上流端部は、前記流路の中心軸よりも路壁側に位置する
ことを特徴とする請求項１に記載の燃焼バーナ。
前記流路の前記燃料ガスの流れ方向に直交する断面は、前記湾曲部の下流端部から前記噴出口までの前記燃料供給管を含むいずれの位置においても円形であり、
前記上流側板の上流端部は、前記上流側板の下流端部よりも下方に位置し、
前記上流側板の下流端部は、前記流路の中心軸よりも上方に位置し、
前記下流側板の上流端部は、前記流路の中心軸よりも路壁側に位置する
ことを特徴とする請求項１に記載の燃焼バーナ。
前記湾曲部直前の前記燃料供給管の内側に設けられた濃淡分離機を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃焼バーナ。
前記上流側板は、前記燃料ガスの流れ方向に沿って上方に凸の湾曲板である
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃焼バーナ。
前記下流側板の下流端部は、前記下流側板の上流端部よりも炉内側に位置する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃焼バーナ。
前記下流側板は、前記燃料ガスの流れ方向に沿って炉壁側に凸の湾曲板である
ことを特徴とする請求項６に記載の燃焼バーナ。
前記下流側板の下流端部は、前記燃料ガスの流れ方向の途中で炉内側に偏向する偏向部である
ことを特徴とする請求項６に記載の燃焼バーナ。
前記下流側板よりも下流側に位置する第１の偏向板を備え、
前記第１の偏向板の上流端部は、前記下流側板の下流端部に接し、
前記第１の偏向板の下流端部は、前記下流側板の下流端部よりも炉内側に位置する
ことを特徴とする請求項６に記載の燃焼バーナ。
前記噴出口付近の燃料供給管内の炉壁側に設けられた第２の偏向板を備え、前記偏向部または前記第１の偏向板による前記燃料ガスの炉内側への偏向に沿って、前記第２の偏向板の下流端部が前記第２の偏向板の上流端部よりも炉内側に位置する
ことを特徴とする請求項９に記載の燃焼バーナ。
前記下流側板の下流端部は、前記噴出口に位置する
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の燃焼バーナ。
中空形状をなして鉛直方向に沿って設置される火炉と、
少なくとも１つの、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の燃焼バーナと、
前記燃焼バーナよりも上方で追加空気を前記火炉内に向けて吹き込む追加空気ノズルと、
を有することを特徴とするボイラ。