JPH02259309A

JPH02259309A - 微粉燃料バーナ

Info

Publication number: JPH02259309A
Application number: JP7643089A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Koyata; 小谷田　一男; Tetsuo Ono; 哲夫小野; Hisashi Imai; 寿今井
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 1989-03-30
Filing date: 1989-03-30
Publication date: 1990-10-22
Anticipated expiration: 2012-12-24
Also published as: JP2693211B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はバーナに間する。更に詳述すると、本発明は微
粉炭や微粉コークス等の微粉燃料を燃料とするバーナに
関する。

（従来の技術）従来の微粉燃料バーナとしては、第７図に示すように、
微粉燃料を一次空気（全燃焼用空気量の約２０〜３０％
）で搬送して炉内へ吹込み、その周囲から二次空気を供
給して燃焼させるものが一般的である。このバーナ１０
１は、高温の炉内の放射熱や池のバーナの干渉で火炎を
安定させ完全燃焼させるもので、中心に助燃用の油ノズ
ル１０２を備えているものが多い。

（発明が解決しようとする課Ｕ）しかしながら、従来のバーナは、石炭粉砕機（ミル）か
らの微粉燃料をそのまま直接バーナに供給して燃焼させ
ることから、微粉燃料の搬送と逆火の防止のためには一
次空気にある程度の流速（例えば１５〜３０１／ｓ）を
必要とする。このため、燃焼量を大幅に下げ低負荷とす
るときには、搬送に必要な最少限の搬送空気量を維持し
たまま燃料の量だけを絞らざるを得す、微粉燃料流の濃
度（一般に搬送用空気量と微粉燃料量の比Ａ／Ｃで表さ
れる）が薄くなって燃焼を不安定なものとしている（第
６図参照）、シたがって、微粉燃料だけを使用する場合
には大幅なターンダウンの実施が不可能であり、それを
実現するには助燃油を必要としている０例えば、火力発
電所等においては、微粉燃料だけを使用する場合、現状
では１２０〜５０％の範囲変化が可能であるが、深夜に
おける電力量の需要が少ないことから２０〜３０％程度
の負荷に変更することが求められ、助燃油を必要として
いる。したがって、燃焼量を絞る場合、燃料コストが上
がるという不利がある。このような微粉燃料バーナの現
状から、石油火力なみの最低負荷運用並びに低負荷時に
おける助燃油の低減を目的として低負荷対応微粉燃料専
用バーナの開発が要望されている。

本発明は、石油火力なみに最低負荷を低減しても安定燃
焼が確保できかつ助燃油の節減ができる微粉燃料バーナ
を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）かかる目的を達成するなめ、本発明の微粉燃料バーナは
、微粉燃料の流れと直交する分配円板を内周面に形成し
かつ各分配円板の上流側の周面を接線方向に開口した内
管とその周囲を囲繞する外管とから成るボルテックス管
と、同心状に２本以上の管を配置し、少なくとも最も外
側の管の入口を径方向に開口すると共に中央の管の入口
を軸方向に開口して成る分配管と、この分配管の中央の
管の入口に対し接近離反移動し中央の管に流入する空気
の量を調整する流量可変弁とを有し、前記ボルテックス
管の出口を分配管に接続すると共に該ボルテックス管を
分配管内に出入り可能にして外側の管の流入口の開口面
積を可変にするようにしている。

また、本発明は、前記ボルテックス管の外管と内管とを
分離し、管軸方向に移動可能に嵌合すると共に前記内側
管を微粉燃料供給管側に固定し、前記外管の管軸方向移
動によって分配管の外側の管の流入口の開口面積と前記
内管の周面の開口の面積を可変としている。

（作用）したがって、燃料供給管からボルテックス管内に導入さ
れた微粉燃料流は、各分配円板に衝突して直交方向に方
向を転換して周面の開口がら外管内に接線方向に吹き出
され、旋回流を形成する。

この微粉燃料の旋回流は、その中に含まれる微粉燃料を
遠心力によって周辺に集める。このため、ボルテックス
管がら噴射される微粉燃料流は、全体としてはＡ／Ｃ比
が変わらないが、微粉燃料を濃縮した領域即ちＡ／Ｃ比
が低い領域と全体としてのＡ／Ｃ比よりも高いＡ／Ｃ比
の領域とを形成する。この微粉燃料が濃縮された領域と
、空気を主体とする領域とは分配管において分離され別
々に噴射される。

そこで、最低限の搬送用空気を維持しつつ微粉燃料だけ
を少なくしてターンダウンする場合、流量可変弁を移動
させて分配管の中央の管に流入する空気量を増大させる
ことによって、第２の管から噴射される微粉燃料流の濃
度を一定に保つ、このとき、微粉燃料流全体が少なくな
っているのでボルテックス管を分配管内に挿入して一番
外側の管の流入口の面積を小さくし、第２の管に流入す
る微粉燃料流の噴射力が低下するのを防ぐ。

（実施例）以下、本考案の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細
に説明する。

第１図に本発明の微粉燃料バーナの基本構造を概略図で
示す、このバーナは、微粉燃料の流れと直交する分配円
板４．４を内周面に形成しかつ各分配円板４．４の上流
側の周面に接線方向の開口５．５を設けた内管２とその
周囲を囲繞する外管３とから成るボルテックス管１と、
同心状に２本以上の管９．１０．−１１を配置して成る
分配管８と、この分配管８の中央の菅９の入口１３に対
し接近離反移動する流量可変弁７とから構成され、ボル
テックス管の出口１ｂを分配管８内に出入り可能に接続
すると共に入口ｌａ側を微粉燃料供給管６に接続し、固
定的な微粉燃料供給管６と分配管８との間でボルテック
ス管１を移動可能にしている。

前記気流分配円板４，４は、管軸方向に流れる微粉燃料
流をそれと直交する径方向に向きを変えさせかつ分流す
るためのものである０本実施例では、１枚のリング状円
板と１枚の円板とを組合せており、その面積の差（投影
面積の差）Ｓが等しくなるように設けている。したがっ
て、微粉燃料流は各分配円板４．４の衝突面積に応じて
流れを変え、はぼ同じ量の流れに分配される。尚、この
ボルテックス管１の入口１ａは微粉燃料供給管６に軸方
向移動Ｏ在に嵌合され、破砕機等から微粉燃料を一次空
気によって搬送するように設けられている。

ボルテックス管１は適宜アクチュエータあるいは手動に
よって軸方向に移動可能に設けられており、分配管ｓ内
に出入り可能に設けられている。

このボルテックス管１の分配管８への挿入量をコントロ
ールすることによって、■口１ｂに嵌合されている分配
管８の最も外側の管１１の入口１１ａの面積を可変とし
、即ち流入する＠粉燃料流の量を変更可能としている。

このボルテックス管１の挿入量は搬送空気量の変化に対
応させてアクチュエータ２２あるいは手動によって制御
される。

また、ボルテックス管１内には分配管８の中央の管９に
流入する空気量を制御する流量可変弁７が設けられてい
る。この流量可変弁７は、ボルテックス管１の分配円板
４，４を貫通して軸方向移動可能に設けられ、分配管８
の中央の管９の入口９ａに接近しあるいは入口９ａから
離れることによって中央の管９の入口９ａ近傍の流路抵
抗を変化させ、中央の管９に流入する空気の量を調整す
るものである。この流量可変弁７は外部に設けられてい
るアクチュエータ２１あるいは手動によって移動可能に
設けられている。この流量可変弁７は供給微粉燃料流の
濃度に応じてその位置が制御される。

分配管８は、同心状に２本以上の管９，１０゜１１を配
置して成り、ボルテックス管１の出口１ｂから噴射され
る旋回流を分配してそのままの濃度を維持しつつ火炉内
に噴射させるためのもので、本実施例の場合３重管から
成る。この分配管８はバーナノズルを構成することもあ
るが、その先端に別個にバーナノズルを設けても良い。

分配管８の第２の管１０の上流側には流路断面縮小部（
スロート）１２が設けられ、微粉燃料の旋回流を更に増
速させて微細粒子と粗粒子との分級効果を高めるように
したものである。この流路断面縮小部１２の出口側には
分配管８の第２の管１０の入口１０ａが径方向に開口さ
れ、入口側には第３の管１１の入口１１ａが径方向に開
口されている。第２、第３の管１０．１１の入口部１０
ａ、ｌｌａには接線方向に流れを案内して旋回流を付勢
するガイド板１０ｂ、ｌｌｂが円周方向に多数投けられ
ている。この実施例の場合、ターンダウン時には第２の
管１１から濃縮された微粉燃料流が噴射される。

第３図に池の実施例を示す、この実施例は分配管８と同
数の管１３，１４．１５を同心状に配置して成る反転管
１６を分配管８と平行に配置し、分配管８で分けられた
微粉燃料流の噴射位置を、内側のものを外側に、外側の
ものを内側に反転して噴射させるようにしたものである
０例えば本実施例の場合、分配管８の第３の管１１と反
転管１６の中央の管１３、分配管８の中央のＩＦ９と反
転管１６の第３の管１５、また第２の管１０．１４同士
をそれぞれ容管に対し接線方向に開口する連通管１７．
１８．１９で連結している。この場合、中央の管にパイ
ロットバーナとしてオイルガン２０を設置することが可
能となる。また、火炎の外ＩＩ！ＩＪから一次燃焼用空
気が噴射されるため濃淡燃焼を起こしてＮＯｘを低減さ
せ得る。

第４図に他の実施例を示す。この実施例は、ボルテック
ス管１を内側の管２と外側の管３とに分離し、内管２を
微粉燃料供給管６側に固定する−方、外管３を軸方向に
移動可能にすることによって、分配管８の第３の管１１
と内管２の開口５５を同時に塞いでターンダウン時でも
燃料流の旋回力と噴射力とを落とさないように設けたも
のである。

以上のように構成したので、本発明のバーナは次のよう
に燃焼量を変更し安定燃焼させ得る。

まず、第５図に本発明のバーナを応用した燃焼システム
の一例を示す、この燃焼システムは、燃料である石炭を
燃焼可能な粒径までミルで破砕し、燃焼用空気の３０％
程度の一次空気を搬送用空気としてバーナ側へ搬送し燃
焼させるものである。

この微粉燃料流の供給系６の途中に設置されている微粉
炭濃度測定装置２３からの測定結果に基づいてアクチュ
エータ２１を駆動し流量可変弁７を移動させ、微粉燃料
濃度を一定に維持する。このときボルテックス管１の分
配管８内への挿入量、即ち第３の管１１の流入口１１ａ
の開口面積は燃焼用空気の量との関係から決定され、分
配管８からの噴射力を一定に保つようにコントロールさ
れる。ここで濃度測定装置２３としては、例えば流れ方
向の２点での粒子による負荷圧力損失が混合比に比例す
ることから流量を求める差圧式ニューマライン粉粒体流
量計、あるいは相関式粉粒体流量計やマイクロ波粉粒体
流量計を利用したものが使用可能である。

この燃焼システムにおいて、搬送用空気と燃料との比が
比例的に変更可能な範囲での燃焼量変更（約１２０〜５
０駕負荷）には、ボルテックス管１の分配管８内への挿
入量を搬送空気の供給量の変動に対応させて変えること
により、第３の管１１の流入口１１ａの開口断面積を変
更して微粉燃料流の噴射力を一定に保つことによっての
み対応する。

例えば、８０％に燃焼量をターンダウンするときは１０
０％負荷時の第３の管１１の開１コ面積の８０％となる
ようにボルテックス管１を分配管８の中に挿入する。

また、Ａ／Ｃ比が急激に高まる負荷範囲まで変更する場
合には、上述の第３の管１１の流入口の開口面積の調整
と同時に微粉燃料の濃度及び粒径を濃度センサ２ｅで測
定しこの値に基づいて流量可変弁７が分配管８の中央の
管９の入口９ａを塞ぐ量を制御することによって、濃度
を一定に維持するようにしている。即ち、燃料濃度が薄
くなると（Ａ／Ｃ比が高くなる）、これを濃度センサ２
３で検出して流量可変弁７のアクチュエータ２１を駆動
させて分配管８から離し、中央の管９に流入する搬送用
空気量を増やす、これによって分配管８の第２の管１０
から噴射される微粉燃料流の濃度を高め安定燃焼域の値
に維持する。尚、第４図の実施例の場合、分配管８内へ
ボルテックス管１の外管３を挿入することによって分配
管８の第３の管１１の流入口１１ａを絞るのと同時にボ
ルテックス管１の内管２の開口面積も絞り、ターンダウ
ンによって微粉燃料流が減少するなめに弱まるボルテッ
クス管１内の旋回流の旋回力を維持させる。

（発明の効果）以上の説明より明らかなように、本発明のバーナは、ボ
ルテックス管内に微粉燃料流を導入して旋回させ、その
旋回力によって微粉燃料が濃縮された領域と搬送用空気
を主体とする領域とに分ける一方、分配管の中央に流入
する空気量を調整することによって濃度を一定にコント
ロールして分配噴射するようにしたので、微粉燃料流全
体のＡＺＣ比が高くとも、安定燃焼させるに十分な低い
Ａ／Ｃ比まで微粉燃料を濃縮した噴流を形成し、燃焼を
安定させる。即ち、石油火力並の２０〜３０％のターン
ダウンが可能となり、広い負荷範囲で燃焼量を変更でき
る。しかも助燃油を必要としない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の微粉燃料バーナの基本構造の概略を示
す中央縦断面図、第２図は第１図のｎ−■線断面図、第
３図は他の実施例を示す中央縦断面図、第４図（Ａ）及
び（Ｂ）は更に他の実施例を示す図で、（Ａ）は中央縦
断面図、（Ｂ）はＩＶ−ＩＶ線断面図、第５図は本発明
の微粉燃料バーナを応用した燃焼システムの一例を示す
概略図である。第６図はバーナ入口の空気と微粉燃料量
の比と安定燃焼範囲の関係を示すグラフである。第７図
は従来の微粉燃料バーナの概略構造を示す説叫図である
。 ■・・・ボルテックス管、１ａ・・・入口、１ｂ・・・出口、２・・・内管、３・・・外管、４・・・分配円板、５・・・開口、６・・・微粉燃料供給管、７・・・可変弁、８・・・分
配管、９・・・中央の管、　９ａ・・・入口、１０・・・第２
の管、１０ａ・・・入口、１１・・・第３の管、１１ａ
・・・入口。特許出願人　　財団法人　電力中央研究断金　　　井　
　　　寿代理人

Claims

【特許請求の範囲】

（１）微粉燃料の流れと直交する分配円板を内周面に形
成しかつ各分配円板の上流側の周面を接線方向に開口し
た内管とその周囲を囲繞する外管とから成るボルテック
ス管と、同心状に２本以上の管を配置し、少なくとも最
も外側の管の入口を径方向に開口すると共に中央の管の
入口を軸方向に開口して成る分配管と、この分配管の中
央の管の入口に対し接近離反移動し中央の管に流入する
空気の量を調整する流量可変弁とを有し、前記ボルテッ
クス管の出口を分配管に接続すると共に該ボルテックス
管を分配管内に出入り可能として外側の管の流入口の開
口面積を可変にしたことを特徴とする微粉燃料バーナ。
（２）前記ボルテックス管の外管と内管とを分離し、管
軸方向に移動可能に嵌合すると共に前記内側管を微粉燃
料供給管側に固定し、前記外管の管軸方向移動によって
分配管の外側の管の流入口の開口面積と前記内管の周面
の開口の面積を可変としたことを特徴とする請求項１記
載の微粉燃料バーナ。