JPH0330650Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の利用分野〕 本考案は、コークスまたは石炭などの燃料比
（固定炭素／揮発分）の高い難燃性の微粉体燃料
を、高い効率で安定して浮遊燃焼させると同時
に、NOxの低減をはかることのできる微粉体燃
料バーナに関するものである。

〔考案の背景〕

近年、燃料事情の変化に伴ない大型ボイラにお
いても、その燃料を石油（例えば重油など）から
石油ボイラの構造のままで、他の低廉な燃料（例
えば石油コークスなど）に混焼転換され、発電コ
ストを下げる努力が積極的に計画され実施されて
いる。

燃料として使用される固体の石油コークスは、
予め所定の粒径の微粉体に粉砕され、バーナへ気
流輸送されて浮遊燃焼される。この石油コークス
の性状は燃料比（固定炭素／揮発分）が７〜9.5
と高く難燃性であり、着火および保炎ができない
ために、微粉体燃料バーナ内へ、入熱量が10〜20
％程度の重油火炎などの着火、保炎性のよい助燃
料火炎を形成させて、石油コークスの微粉体を完
全燃焼させる方式が採用されている。第５図に、
これらの従来技術による石油コークスなどの微粉
体を浮遊燃焼させるバーナの断面構造を示す。な
お、第６図は第５図におけるバーナを火炉内から
見た正面図である。図はガス助燃による微粉状石
油コークス（微粉コークス）の燃焼バーナの一例
を示すものであつて、微粉コークス１６は、バー
ナの上流側で所定の粒径の微粒子に粉砕されて圧
縮空気による気流輸送により送られ、気流輸送配
管のエルボ９を経て微粉コークスバーナ２の先端
に取付けられているインペラ３によつて放射状に
噴出され、あらかじめ助燃用の例えばガスバーナ
によつて助燃用ガス火炎（主孔火炎）１４および
助燃用ガス火炎（副孔火炎）１４′が形成されて
いる状況下で、それらのガス火炎の内側を包囲す
る形で供給される。その結果、高温の助燃用ガス
火炎の輻射熱と、風箱１から３次エアレジスタ６
によつて燃焼用３次空気１２および２次エアレジ
スタによつて燃焼用２次空気１３が形成され、そ
れらの燃焼用空気の旋回力によつて微粉コークス
は浮遊され、混合燃焼されるものである。この従
来技術による微粉コークスバーナによれば、 (1) 微粉コークスは、ガス火炎（副孔火炎）１
４′の輻射熱によつて着火するが、その着火点
は微粉コークスバーナの噴出口より若干離れた
位置で着火保炎する。

(2) NOxの値は、コークス中に含有されるＮ分
が1.5〜2.4重量％と高く、そのために燃焼排ガ
ス中のNOx値は非常に高くなる。

(3) 燃焼効率は、助燃用のガス火炎（主孔火炎）
１４の形成によつて、燃焼用空気が消費される
結果、燃焼用空気中の酸素分圧が低下した状態
で微粉コークス火炎１５へ供給されるために悪
く、かつばいじんの発生量が多い。

などの問題があつた。

〔考案の目的〕

本考案の目的は、上述した従来技術の問題点を
解消するものであつて、コークスまたは石炭など
の燃料比の高い難燃性の微粉体燃料を燃焼するバ
ーナにおいて、微粉体燃料に転換した後において
も、低い助燃率で、しかもNOxの発生を増加さ
せることなく、高い燃焼効率で安定して浮遊燃焼
を行なわしめることのできる微粉体燃料バーナを
提供することにある 〔考案の概要〕 本考案は、気流輸送によつて供給されるコーク
スまたは石炭などの難燃性の微粉体燃料を噴出さ
せる微粉体噴出口と、該噴出口の周囲には燃焼用
空気を供給する空気供給部を設けて、上記微粉体
燃料を浮遊せしめ、それに着火性のよい高カロリ
ーの助燃料を用いて、同一バーナで同軸燃焼させ
る助燃バーナを備えた微粉体燃料バーナにおい
て、上記微粉体噴出口の近傍にあつて、上記燃焼
用空気供給部であるほぼ円筒状の空気供給スリー
ブの先端部に、断面形状がほぼＬ形の複数の部材
によつて構成される保炎板を、上記Ｌ形部材のか
ど部を基点とする一方の片の方向が、燃焼用空気
の流れ方向に対してほぼ直角で、バーナの軸心を
中心として放射状の方向に向くようにし、かつ上
記Ｌ形部材のかど部を基点とする他方の片の方向
が、燃焼用空気の流れ方向に対してほぼ平行に向
くように、上記Ｌ形部材を上記空気供給スリーブ
の先端部に円環状に配置して上記保炎板を構成
し、さらに、上記助燃バーナの助燃料の噴射口か
ら噴射される気体または液体の助燃料が、上記円
環状の保炎板のＬ形断面の内側に噴射接触される
と同時に、上記円環状の保炎板の接線方向よりも
バーナ軸心方向に向けて噴射されるように調整さ
れた助燃料の噴射口を有するエレメントを、上記
円環状の保炎板のＬ形断面の内側の円周方向に複
数個設けることを特徴とする微粉体燃料バーナで
ある。そして、本考案の微粉体燃料バーナは、円
環状の保炎板下流において助燃料の渦巻流によつ
て生じる円環状の高温の火炎が、微粉体燃焼火炎
を包囲するように形成させ、上記微粉体燃焼火炎
を燃焼用空気供給部である空気供給スリーブ直下
から高温となし、かつ上記円環材に形成した助燃
料の火炎により微粉体燃料噴出口から噴出される
微粉体燃料を膨張させ、その表面積を大きくする
ことによつて燃焼効率を高め、さらには微粉体燃
焼火炎の中央部に還元炎を形成させて、NOxを
還元してN₂となし燃焼排ガス中のNOxの低減を
はかることができる効果がある。

本考案の微粉体燃料バーナにおける円環状の保
炎板は、適度の耐熱性を有する金属、合金、耐火
材料あるいはセラミツクなどで構成することがで
き、特にその材質を限定するものではない。ま
た、保炎板の構造についてその断面形状がほぼＬ
形の部材が好ましい旨説明したが、噴射された助
燃料が保炎板の下流において微粉体燃料火災を包
囲するような渦巻状の高温の円環状火炎を形成す
ることができるような形状であれば、Ｃ形あるい
はＴ形であつてもよく、特にその断面形状を特定
するものではない。

本考案の微粉体燃料バーナにおける助燃料の噴
射方向は、助燃料の噴射口とバーナの軸心とを結
ぶ垂線に対して、５〜40度の噴射角度で保炎板の
Ｌ形断面の内側に噴射接触させると、保炎板に接
触した後の助燃料の渦巻流による円環状の高温火
炎の形成状態が良いので好ましい。

本考案の微粉体燃料バーナに用いる助燃料とし
ては、高カロリーで着火性がよく燃料噴射の調整
ならびに取扱いの容易な点からいつてガス燃料が
望ましいが、高温の円環状の火炎を形成させるこ
とのできるものであれば液体燃料であつても差し
支えない。また、助燃バーナによる助燃料の入熱
量は、微粉体燃料の種類によつて異なるが、大体
５〜45％の範囲が、微粉体燃料の燃焼効率ならび
にNOxの低減効果を上げる点からいつて望まし
い。

〔考案の実施例〕

以下に本考案の一実施例を挙げ、図面に基づい
てさらに詳細に説明する。図において、同一符号
のものは同一構造、同一機能を有する部品または
部分を示す。

第１図は本考案の一例である助燃火炎としてガ
ス火炎を形成させた微粉体燃料バーナの概略構造
を示す断面図で、第２図は第１図に示すバーナを
火炉内から見た正面図を示し、第３図は第１図に
おけるＡ部拡大図である。図に示すごとく、燃焼
用２次空気１３を供給する２次空気スリーブ１９
の先端部に、断面形状がＬ形の保炎板２０を構成
する部材を、２次空気スリーブ１９の円周上へ、
Ｌ形部材のかど部を基点とする一方の片の方向
が、燃焼用空気の流れ方向に対してほぼ直角で、
微粉コークスバーナ２の軸心を中心として放射状
の方向に向くようにし、かつＬ形部材の角部を基
点とする他方の片の方向が燃焼用２次空気１３の
流れ方向にほぼ平行に向くように、Ｌ形の保炎板
部材を12個設けて円環状の保炎板２０を構成し、
さらに、この円環状の保炎板２０のＬ形断面の内
側に、助燃用ガスが噴射接触し、かつ円環状の保
炎板２０に対して接線方向ないしはバーナ軸心方
向になるように助燃ガスを噴射することのできる
噴射口を、先端部に持つガスエレメント１０を、
円環状の保炎板２０の円周方向に等間隔に３個配
置し、助燃用ガスを円環状の保炎板２０に噴射接
触、かつ接線方向ないしはバーナ軸心方向に噴射
させる。このような構造にすると、噴射された助
燃用のガス燃料は、円環状の保炎板２０に沿つて
環状に流れて円環状の高温のガス火炎１４が形成
され、このガス火炎１４は第３図の空気流線２１
に示すように、保炎板２０の下流で渦巻流が発生
して保炎されるものである。そして、この渦巻状
のガス火炎１４は、微粉コークス火炎を２次空気
スリーブ１９直下から着火保炎し高温にすること
ができるので加熱効率が高く、微粉コークスバー
ナの助燃率を下げることが可能で、さらには保炎
板２０の下流において微粉コークス火炎１５の周
囲を包囲するような高温の円環状ガス火炎を形成
させることができ、この高温の円環状ガス火炎
は、微粉コークスバーナ２から噴出される微粉コ
ークス１６を膨張させその表面積を大きくする作
用があるので微粉コークスバーナ２の燃焼効率を
高めばいじんの発生を少なくし、また微粉コーク
ス火炎１５の中央部に高温の還元炎を形成させる
ことができるので、NOxはN₂に還元され低NOx
燃焼を行なうことができる。

微粉体燃料、例えば石油コークスにおいては、
含有するＮ分1.5〜2.5重量％のうち、90％以上が
揮発分中に含まれるＮであり、これが微粉コーク
ス火炎の下流においてＮを放出し、その中間生成
物であるCH，NHラジカルなどによつてNOxが
安定なN₂に還元されて微粉コークス燃焼排ガス
中のNOxの低減をはかることができるものであ
る。

本考案の実施例における微粉体燃料バーナを使
用して、微粉体燃料として石油コークスを用いた
場合のバーナ助燃率（％）と燃焼排ガス中の
NOx（ppm）の発生量との関係を第４図に示す。
図から明らかなごとく、従来技術によるバーナに
おけるNOx発生率（ｂ曲線）は400〜600ppmと
多いが、本考案の実施例におけるバーナにおいて
はａ曲線に示すごとく、NOx値を250〜300ppm
程度まで低減させることができる。また、微粉石
油コークスの燃焼効率については、97〜98％程度
に向上させることができ、ばいじんの発生量は極
めて小量であつた。

また、本考案による微粉体燃料バーナを使用し
て、燃料として石炭（燃料比1.0〜2.5）を用いて
微粉炭と助燃料との混合燃焼を行なつたところ、
高温の還元炎を形成することができNOxの発生
量を極めて小量に低減させることができた。

さらに、本考案による微粉体燃料バーナを使用
して、燃料として無煙炭（燃料比６〜12）を用
い、助燃料として重油を10〜20％投入して混合燃
焼を行なつたところ、高燃焼効率で低NOx燃焼
を行なうことができた。

〔考案の効果〕

以上詳細に説明したごとく、本考案による円環
状の保炎板を用いて微粉体燃料バーナの助燃を行
なうと下記に示す効果がある。

(1) 微粉体燃料の火炎を助燃料火炎によつて円環
状に包囲することができ、かつバーナの根元か
ら着火し保炎できるので、石油コークスあるい
は石炭などの燃料比の高い難燃性の燃料火炎を
均等に高温加熱できるので加熱効率が高く、助
燃料による助燃率を下げることが可能となる。

(2) 微粉体燃料火炎の外周に円環状の高温の助燃
料火炎が形成されるので、微粉体バーナ軸上で
は高温の還元炎となりNOxの低減効果が極め
て大きい。

(3) 微粉体燃料火炎を助燃料火炎によつて急速に
高温化できるので、微粉体燃料粒子が熱膨張
し、その表面積が増加するので燃焼効率を向上
させることができ、かつばいじんの発生量を少
なくすることができる。

(4) 上記のごとく、高い燃焼効率で、低NOx化
をはかることが可能であるから、バーナへの微
粉体燃料転換に際して、ミニマムコストで実施
することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例における微粉体燃料バ
ーナの概略構造を示す断面図、第２図は第１図に
示すバーナを火炉内から見た正面図、第３図は第
１図におけるＡ部拡大図、第４図は微粉体燃料と
して石油コークスを用いた場合のバーナ助燃率と
NOx発生量との関係を示すグラフ、第５図は従
来技術による微粉体燃料の浮遊燃焼バーナの概略
構造を示す断面図、第６図は第５図におけるバー
ナを火炉内から見た正面図である。 １……風箱、２……微粉コークスバーナ、３…
…インペラ、４……インペラロツド、５……点火
トーチ、６……３次エアレジスタ、７……火炉、
８……バーナスロート、９……エルボ、１０……
ガスエレメント、１１……フレームキヤツプ、１
２……燃焼用３次空気、１３……燃焼用２次空
気、１４……ガス火炎（主孔火炎）、１４′……ガ
ス火炎（副孔火炎）、１５……微粉コークス火炎、
１６……微粉コークス、１７……ガスパイプ、１
８……２次空気ベーン、１９……２次空気スリー
ブ、２０……保炎板、２１……空気流線。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 気流輸送により微粉体燃料を噴出させる微粉
   体噴出口と、該微粉体噴出口の周囲に燃焼用空
   気を供給する空気供給部と、助燃料を燃焼させ
   る複数の助燃バーナを備えた微粉体燃料バーナ
   において、上記微粉体噴出口の周囲に設けられ
   た空気供給部の先端部に、断面形状がほぼＬ形
   をしたＬ形部材を、該Ｌ形部材の角部を基点と
   する一方の片の方向を燃焼用空気の流れ方向に
   対してほぼ直角でバーナ軸心に対して放射方向
   に向け、他方の片の方向を燃焼用空気の下流方
   向に向けてほぼ平行となるように配設して保炎
   板を形成し、上記保炎板の外周に同心状に複数
   の助燃バーナを設け、該助燃バーナの助燃料噴
   射口から噴射される助燃料が、上記保炎板の接
   線方向よりもバーナの軸心方向に向けて噴射さ
   れる構造としたことを特徴とする微粉体燃料バ
   ーナ。 ２ 上記助燃料の噴射方向は、助燃料の噴射口と
   バーナの軸心とを結ぶ垂線に対して５〜40度の
   角度で助燃料を噴射させる助燃バーナを設ける
   ことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１
   項記載の微粉体燃料バーナ。 ３ 上記助燃バーナによる助燃料の入熱量は、５
   〜45％の範囲の容量の助燃バーナであることを
   特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項また
   は第２項に記載の微粉体燃料バーナ。