JPH0355724B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、石炭だきの炉に用いられる燃焼装置
に関し、更に詳述すれば、石炭を主要な燃料とし
て使用し石炭と空気の混合物を燃焼させる装置に
関する。

典型的な石炭だきの炉では、粒状の石炭が、一
次空気とともに懸濁状態で、粉砕機あるいはミル
から石炭バーナーもしくはノズルに運ばれ、次に
二次空気が与えられて燃焼を維持するのに十分な
量の空気を供給する。初期の燃焼後、石炭は燃焼
プロセスからガス及び炎が局部的に再流通するた
めに燃え続ける。

こうした形式の装置では、石炭がたやすく燃え
るようになるのは、炉がかなり長時間運転された
後である。しかし、始動の間、燃焼炎を形成し、
炉の壁や対流面及び空気プレヒーターを暖めるた
めには、従来の主要ノズルから出る一次空気−石
炭混合物は、貧弱すぎるのが通常であり、こうし
た比較的冷たい環境における燃焼を促進しない。
従つて、炉の壁や対面及び空気プレヒーターを暖
めるために石油もしくはガスだきの点火装置及
び／もしくはガンを使用するのが通常の手段とな
つている。何故なら、こうした燃料は、はるかに
簡単に燃焼するという利点を持ち、そのため、燃
焼を起こすためには、より少ない熱しか必要とし
ないためである。点火装置は通常、電気スパーク
リング装置で開始され、ガンは、通常、点火装置
もしくは高エネルギーあるいは高圧の電気装置に
よつて点火される。

石炭だきの炉に補助の燃料を使用する別の場合
は低負荷条件すなわち、石炭の供給が少なく、従
つて、石炭炎の安定性が低いときである。こうし
た条件のもとでも、石油もしくはガスを用いる点
火装置及び／もしくはガンが使用されて、炉の中
の炎の安定性を維持し、従つて、炉の中に不燃の
石炭の粉末が蓄積されるのを妨ぐ。

しかし、最近では石油あるいはガスを用いるウ
オームアツプ用及び低負荷用ガンの前述の利点
は、それらの燃料の費用が増大し、入取が困難に
なつてきているため、否認されてきている。この
状況は、石炭だきノズルの操作様式が次第に変わ
り、従来のベース負荷の様式からサイクルあるい
は移動（シフテイング）様式へ変化して、この種
の形式の装置を助ける補助の石油及びガスシステ
ムへの要求が重くなつているため、さらに顕著に
なつている。

こうした問題を軽くするために、ミルから得ら
れる粒状の石炭と空気の通常の混合物から空気を
分離することにより石炭粒子の濃密相を形成し、
それから、この石炭粒子の濃密相がノズルから排
出する時に、該粒子を該空気とともに燃焼が得ら
れるような割合にして導入することが提案されて
きている。しかし、このためには、石炭を分離
し、これを濃密相の状態でノズルへ運ぶ非常に複
雑で高価な装置をノズルの外部に設けることが必
要とされる。

従つて、石油もしくはガスのような補助燃料の
必要性を実質的に減じあるいは、除き、ウオーム
アツプ、スタートアツプ及び低負荷の安定性を獲
得する石炭だきの炉の燃焼装置および方法を提供
するのが本発明の一つの目的である。

本発明の別の目的は、開始（スタートアツプ）、
ウオームアツプ及び低負荷の状態の間の使用のた
めに点火されるような濃密な石炭粒子相が提供さ
れる、前述の形式の装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、前述の形式の燃焼
装置であつて、複雑で高価な外部装置を必要とせ
ずに、粉砕機からの粒状の石炭及び空気の通常の
混合物から空気を分離することによつて密集した
石炭粒子の流れを形成し、次に、この密集した石
炭粒子の流れがノズルから排出する時に該粒子と
前記空気とを燃焼が得られるような関係にして導
くような装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、前述の形式の燃焼
装置および方法であつて、石炭と空気の混合物を
受け取り、空気から石炭を分離し、且、両者を燃
焼が得られるような関係で放出する装置を提供す
ることである。

本発明のさらに別の目的は、前述の型の方式で
あつて、そこにおいて前述のバーナーが、あらゆ
る範囲の作業条件にわたる使用に適合する装置を
提供することである。

これらの及びその他の目的を達成するために本
発明は粒状の石炭及び空気の流れを受け取り、
且、主として石炭を含む第一の混合物と主として
空気を含む第二の混合物を形成し、且、それらを
燃焼が得られるような関係で放出するためのバー
ナーを含む。二次空気は、燃焼を与えるように二
つの混合物に向かつて放出される。

すなわち、本願発明による石炭と空気との混合
物を燃焼させるための装置は、内部部材と、該内
部部材の周囲に配置される外部部材とを備える。
外部部材は該内部部材とともに内部部材を取り囲
む室を形成する。内部部材は、石炭と空気の混合
物を受け取るための入口端部と、該混合物を放出
するための出口端部と、入口端部と出口端部との
間において内部部材の壁部間に間隔を隔てて複数
設けられた開口と、該開口の間にあつて空気は開
口を通過させるが石炭は捕捉して内部部材の出口
端部に向かわせるように働く傾斜偏向部材とを備
える。さらに、出口端部からの石炭の流量を変え
る手段が設けられ、外部部材は、前述の室から流
出する空気が内部部材の出口端部から放出される
石炭の流れを囲むパターンを形成するように内部
部材の出口端部のまわりに空気排出口を形成する
開口端を備える。該空気排出口には空気にスワー
ルを形成させるためのスワール形成手段が設けら
れる。

上に概説したような本発明、並びに本発明の他
の目的、特徴および効果は、図面を参照しながら
以下に説明する本発明の好ましい実施例（但し、
本発明を限定するものではない）によつて一層明
らかになるであろう。

実施例の説明 特に第１図に関し、参照番号２はミルもしくは
粉枠機を表わし、このミルもしくは粉砕機は、一
次エアダクト６から空気を受け取る入口４を有す
る。このダクトは、外部の空気源に連結してお
り、また、空気をあらかじめ熱するためにヒータ
ーもしくはその類似物がダクトの中に設けられて
いる。ミル２は原料石炭を外部源から受け取るた
めの入口８を持ち、ここで、空気も石炭はいずれ
も、図に示されていない負荷コントロールシステ
ムの制御下にミルに導入される。

ミル２は従来の方法で、石炭を乾燥させ比較的
細かい粒子に砕くために作動する。このミルは、
上部に出口を有し、この出口は状子の石炭及び空
気の混合物を受け取るための導管１２の一端と連
結されている。導管１２の中には、遮断弁１４が
設けられており、この弁が、導管１２のもう一端
に連結された収斂−散開状の導管部１８への石
炭／空気の混合物の流れを制御する。理解し易く
するために、ただ一つの導管１２のみが詳細に示
されているが、ミル２は数個の出口を持ち、これ
らの出口が数個の導管１２と連結し、この数個の
導管１２が順次、数個の導管部１８と連結してい
る。そして、出口導管、導管部の数は、特定の炉
に使用されているバーナー、ノズルの数に対応し
ている。

導管部１８は、一般に参照番号２０で示され、
第２図に詳細に描かれているバーナーに連結され
る。このバーナー２０が、本発明の燃焼装置を構
成する。バーナー２０は、一端に導管部１８を受
け入れるための入口２２ａを持つ細長いハウジン
グ２２を含み、ハウジング２２の前述の末端は、
垂直の壁２４に作られた開口部で支えられてい
る。このハウジング２２が、本発明の燃焼装置に
おける外部部材を構成する。コーン（円錐状部
材）２６が、ハウジング２２内にそのほぼ全体の
長さにわたつて伸びている。このコーン２６が、
本発明の内部部材を構成する。このコーンは、コ
ーンの軸に沿い、互いに平行な状態で伸びている
複数の間隔を置いて並べられたルーバーから形成
されている。このルーバーは、第２図および第３
図に示すように、多数の開口と該開口の間に位置
する半径方向内方に傾斜した傾斜偏向部材とから
形成される。図面からは明確でないが、コーン２
６のまわりに間隔を置いて並べられたいつかのル
ーバーの列が伸び、コーンの複数の固い壁の部分
がそれらの隣接した列の間を伸びている。比較的
短い収斂−散開形状の排出管28が、コーン２６の
他の端から伸びていて、ハウジング２２の他の一
端と揃つている。ハウジング２２と、コーン２６
および管２８によつて作られる集合部分との間に
環状の室３０が形成され、又、後に説明する理由
のため室３０の排出端に複数の渦巻形の羽根３２
が配設されている。この羽根根３２が本発明のス
ワール形成手段を構成する。

細長いロツド３４が導管部１８とコーン２６の
軸にそつて伸び、それらに対して軸方向に動くよ
うになつている。ロツド３４は、テーパー付きの
ヘツド部分36を持ち、この部分はコーン３６の複
数の対応する内壁部分と排出管２８とともに環状
の通路を形成する。この通路の大きさは、コーン
２６と管２８に対するロツド３４の縦の位置を調
整することにより、変化させることができ、これ
により排出管２８に入る石炭と空気の混合物（前
述のように主として石炭である）の流量を変化さ
せる。ロツド３４はバーナー２０の外部に伸び、
コントロールシステム（図示されていない）と連
結されてその位置を変化させるようになつてい
る。すなわち、ロツド３４は内部部材の出口端部
からの石炭の流量を変化させるための手段を構成
する。

バーナー２０は、従来の炉の前壁３８に作られ
た貫通開孔部と軸方向に整合して配置されてお
り、この従来の炉は、例えば、蒸気発生器の一部
を成している。図には示されていないが炉は、適
切な形をした後壁と側壁を含み、これによつて、
開孔部３６のすぐ隣りに燃焼室４０を形成する。
前壁３８と炉の他の壁とは、適当な断熱材を含
み、又、特に示されてはいないが燃焼室４０がボ
イラー管に沿つて配置され、該ボイラ管に、従来
の方法に従い水のような熱交換流体を循環させて
蒸気を発生させるようにしてもよい。

垂直の壁２４は、炉の壁３８と平行な位置関係
で配置され、上部底部および側部（図に示されて
はいない）の壁も設けられて、それらの壁が垂直
の壁２４とともに、従来のように、通常「二次空
気」と言われる燃焼を支える空気を受け取るため
のプレナムチヤンバー、もしくはウインドボツク
スを形成する。

環状のプレート４２が、ハウジング２２のまわ
りで、且、前壁３８と壁２４の間に伸びている。
また、複数のレジスター羽根４４が、正面の壁３
８とプレート４２の間に枢着されて、ウインドボ
ツクスから開孔部３６へ通行する二次空気の渦を
制御している。二次のレジスター羽根４４のみが
図１に示されているが、図示の羽根に対して円周
状隔置されて、さらに数個の羽根が伸びている。
なお、羽根４４の枢着は、従来の任意の方法で行
なわれ得る。例えば、羽根を複数の軸（シヤフ
ト）に（図に示されているように）据えつけ、正
面の壁３８とプレート４２に作られた適当な軸受
けに該軸を支持してもよい。この場合、羽根４４
の位置はクランクもしくは類似の手段で調整し得
るようにする。この種の部品は、従来通りのもの
なので、図には示されていないし、又さらに詳細
な記述はしないことにする。

表示の便宜上、図には示されていないが、バー
ナー２０から排出される密集した石炭粒子相に短
期間で点火エネルギーを発生させ、粒子を発火さ
せるために種々の装置が提供され得る。例えば、
弓形の点火装置もしくは小型の石油もしくは従来
のガス式ガン点火装置の形の高エネルギースパー
キング装置が、バーナー２０によつて維持され得
る。

前述の炉が蒸気発生装置の一部を形成し、この
発生装置を始動させようとする場合には、空気が
入口４に導入され、比較的少量の石炭がミル２の
入口８に導入され、該ミル２を作動させて石炭を
所定の細かさに砕く。所定割合の空気と細い粒状
の石炭とから成る比較的貧弱な混合物が、ミル２
から排出されて、導管１２及び弁１４を通つて移
動する。

導管１２から出た石炭−空気の混合物は、収斂
−発散状導管部１８を通る。導管部１８により、
混合物中の石炭が該導管部を通りバーナー２０の
コーン２６に向う時に、中央の進路をとり、他
方、空気は石炭のまわりで、コーンのルーバー付
きの壁の部分により近い進路で、コーン中を移動
するようになる。コーン２６のルーバーにより空
気力学的力が引き起こされ、この力により、より
速く進む空気がルーバーの間の空間を通つて流出
し、一方、よりゆるやかに進む石炭の粒子は各ル
ーバーに沿つて閉じ込められて最終的にコーンの
排出端と管２８へと引き寄せられる。この結果、
コーンのルーバー部分の近くを通過する石炭部分
はコーン２６を通過する間、第３図の連続線の矢
印で示される通路を取る。即ち、この部分はルー
バーから離れ、コーンの中央部分に向つて戻ろう
とする。一方、空気は破線の矢印で示されている
ようにルーバーの間の空気を通り、コーン２６と
ハウジング２２の間の環状の室３０へと通過しよ
うとする。その結果、空気に対する石炭の比率の
高い濃密な石炭粒子相の流れが排出管２８（第２
図）から排出し、空気は室３０から排出し渦巻き
羽根３２によつてかき回される。なお、図には二
枚の渦巻き羽根３２のみが示されているが、室３
０のまわりに間隔を置いてさらに数枚の羽根を配
置して、これにより、該室から排出する空気の比
較的高い回転が得られて、広範囲のタウンダウン
にわたつて変化され得る短い炎を形成するように
することもできる。また、図からは明確ではない
が、渦巻き羽根３２は、炎の形及び安定性をより
強く制御できるように調整可能となつている。石
炭と空気は、このように、渦巻き羽根３２によつ
て空気に与えられる回転とそれによつて形成され
る渦巻きから起こる逆流効果によつて、排出管２
８の正面で混ぜ合わさせ又再循環する。この結
果、例えば、高エネルギースパークで直接点火す
るとか、あるいは石油もしくはガスの点火装置を
備えるというような前述した技術の一つで、たや
すく点火することができるような豊かな混合物が
生じる。ミル２を出る石炭の濃度は低いが、石炭
の濃縮は、点火の時に望ましく必要な豊かな混合
物と生じさせる。この装置によつて、こうして作
られた渦動は、燃えている石炭の燃焼生成物の望
ましい再循環を引き起こし、新しい石炭が発火区
域に入る時にこれを点火させるための熱エネルギ
ーを提供する。炎の大きさはロツド３４の縦方向
の調整によつて制御することができ、羽根４４は
燃焼過程に対し炎の安定性を助けるために二次空
気を提供するのに必要とされるように調整され得
る。

処理量が増加すると、各バーナー２０に対する
流れは増大し、及び／又は、さらに多くの分離手
段・ノズル集成体及び／又はミルが、必要に応じ
て使用される。一方、羽根４４が開かれて、排出
管２８から排出する石炭の量の増大の割合に応じ
て二次空気の流れを増大させる。

前述の本発明に従えば、いくつかの利点が生じ
る。例えば、開始（スタートアツプ）の後では、
点火装置からのエネルギー消費はバーナー２０か
らの濃密な石炭粒子の流れに直接点火するのに必
要なほんの短かい時間だけ発生し、その後は、石
炭は自己支持性の炎を維持することができる。従
つて、開始（スタートアツプ）とウオームアツプ
は、室３６からの渦巻き運動をしている空気に助
けられて、濃密な石炭粒子の流れの燃焼だけによ
つて完了され得、室３６は広範囲のタウンダウン
にわたつて変化し得る短い炎を作り出すことがで
きる。同様に各バーナー２０は開始、低負荷及び
全負荷を含む作業条件の全範囲にわたつて作動す
ることができ、しかも、分離器、フアン、構造用
支持材及び導管を含む複雑で高価な外部装置の必
要を除くことができる。

ここに述べた装置および方法は、現在のほとん
どの方式及びすべての新しい装置に適合すること
ができる。何故なら、本発明においては、燃料の
流れは、いくつかの平行の通路に分割され、圧力
損失の追加は最小限におさえることができるから
である。

第４図の実施例は第１〜３図の実施例と類似し
ており、同一の構造が同じ参照番号で示されてい
る。

第４図の実施例によるとバーナー２０′が提供
され、その中で、円錐形の導管部１８′が導管１
２を、コーン２６に連結し、又、比較的短いルー
バー付きのコーン５０がコーン２６の入口の端の
部分に設けられている。コーン５０を形成してい
るルーバーはコーン２６を形成しているルーバー
よりも大きく、円錐形の導管部１８′と協力して
石炭の流れを中心に集め、導管部分１８′に入つ
てくる石炭−空気の混合物のうち石炭の部分を空
気の部分から最初に分離する機能を果たす。その
他の点では、第４図の実施例の装置の作動は、第
１〜３図の実施例の作動と同一である。

本発明は前述のように表わされる装置に限定さ
れるものではなく、前記の効果が得られるかぎ
り、他の構造にも適合させ得ることは了解され
る。

前述の表示では、修正、変更及び代替の自由が
意図されており、いくつかの例では本発明のいく
つかの特徴が、類似の他の特徴を使用せずに使わ
れ得る。従つて、特許請求の範囲は、広く本発明
の精神と意図に一致した方法で解釈されるのが適
切である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の燃焼装置の概略図である。
第２図は、第１図の装置のセパレーターノズルの
拡大断面図である。第３図は、第２図のセパレー
ターノズル部部分的な拡大断面図である。第４図
は、第２図と類似ではあるが、本発明の別の実施
例を示す図面である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石炭と空気の混合物を燃焼させる装置であつ
   て、内部部材と、前記内部部材の周囲に延びて前
   記内部部材とともに前記内部部材を取り囲む室を
   形成する外部部材とを有し、前記内部部材は、前
   記混合物を受け取るための入口端部と、前記混合
   物を放出するための出口端部と、前記入口端部と
   前記出口端部との間において前記内部部材の壁部
   間に間隔を隔てて複数設けられた開口と、前記開
   口の間にあつて空気は前記開口を通過させるが石
   炭は捕捉して前記出口端部に向かわせるように働
   く傾斜偏向部材とを備え、前記出口端部からの石
   炭の流量を変える手段が設けられ、前記外部部材
   は、前記室から流出する空気が前記内部部材の前
   記出口端部から放出される前記石炭の流れを囲む
   パターンを形成するように前記内部部材の前記出
   口端部のまわりに空気排出口を形成する開口端を
   備え、前記空気排出口には前記空気にスワールを
   形成させるためのスワール形成手段が設けられた
   ことを特徴とする装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載した装置におい
   て、前記混合物の空気部分を前記内部部材の前記
   壁部分に導き前記石炭部分は前記内部部材の中央
   部分を通過させる手段が前記内部部材内に設けら
   れたことを特徴とする装置。