JPH0449449Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、燃料として微粉固体を使用するボイ
ラ及び化学工業炉等の燃焼装置に関する。

従来の技術 ボイラ等の微粉固体燃焼装置の従来例として、
第５及び６図に示すふたつの例がある。

まず、第５図に示す従来例においては、火炉本
体１は、この本体の下部をなす下部燃焼室２と上
部をなす上部燃焼室３とにより形成されている。
そして、火炉本体１の高さ方向の中間位置から底
部にかけて、下部燃焼室２の前壁４（又は後壁）
が横に張り出されているとともに、この張り出さ
れた天井部５にはバーナ風箱本体６が設けられて
いる。このバーナ風箱本体は、さらに１次空気コ
ンパートメント７，２次空気コンパートメント８
及びジエツト空気コンパートメント９から構成さ
れている。

それから、１次空気コンパートメント７には１
次空気ノズル７′，２次空気コンパートメント８
には２次空気ノズル８′、ジエツト空気コンパー
トメント９にはジエツト空気ノズル９′が設けら
れている。

このようなバーナ風箱本体６の各コンパートメ
ント７，８，９には、図示されていない通風装置
に接続している主燃焼用空気管１０を通して主燃
焼用空気１１が送り込まれる。すなわち、主燃焼
用空気管１０は、バーナ風箱本体６に入る前に１
次空気１１ａ、２次空気１１ｂ及びジエツト空気
１１ｃの３系統１０ａ，１０ｂ，１０ｃに分けら
れて各コンパートメント７，８，９に接続されて
おり、主燃焼用空気１１，１１ａ，１１ｂ，１１
ｃがこれらのコンパートメントに導入される。そ
して、これらの各空気１１ａ，１１ｂ，１１ｃは
各コンパートメント７，８，９の夫々に設けられ
ている各ノズル７′，８′，９′から下部燃焼室２
内へ吹き込まれる。

また、下部燃焼室２の前壁４には補助空気吹出
ポート１２が設けられており、前述の主燃焼用空
気１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃとともに、補助
空気１３が通風装置に接続している補助空気管１
４を通して、補助空気吹出ポート１２へ送り込ま
れた後、下部燃焼室２内へ吹き込まれる。

更に、１次空気コンパートメント７に設けられ
た１次空気ノズル７′にはバーナ１５が装着され
ていて、図示されていない微粉固体燃料供給源に
接続している微粉固体燃料輸送管１６を通して空
気輸送されてきた微粉固体燃料１７が１次空気１
１ａとともに下部燃焼室２へ下向きに吹き込まれ
る。

そして、下部燃焼室２へ下向きに吹き込まれた
微粉固体燃料１７は、図示されていない着火源に
よつて着火され、下向きに火炎１８が形成される
が、Ｕ字形のガス流れに沿つて火炎１８の先端か
ら反転し、いわゆるＵ字形火炎１８ａが形成され
る。

バーナ１５の周囲から吹き込まれる１次空気１
１ａは主として火炎１８の着火点近傍の燃焼に供
され、１次空気ノズル７′に隣接して設けられた
２次空気ノズル８′から吹き込まれる２次空気１
１ｂは、その後の燃焼に供される。

一方、ジエツト空気１１ｃはＵ字形に形成され
た火炎１８ａの谷間（下降炎と上昇炎の間）に向
かつて高速度で吹き込まれ、下向き火炎１８の反
転が出来るだけ遅らされている。

補助空気１３は、下部燃焼室２の前壁４（又は
後壁）にて設けられた補助空気吹出ポート１２か
ら下部燃焼室２内へ吹き込まれて、主燃焼用空気
１１で不足する分の酸素の供給が行なわれる。

以上のようにして形成されたＵ字形火炎１８ａ
は、下部燃焼室２内で燃え切ることが理想である
が、実際にはこの下部燃焼室の上方に配置する上
部燃焼室３にまで達せられることが多い。

この他、従来の微粉固体燃料燃焼装置の従来例
として、第６図に示すようなものが知られてい
る。

この従来例においては、火炉本体１の両側に下
部燃焼室２が張り出されて、これらの天井部５に
設けた各バーナ１５から微粉固体燃料１７が下向
きに吹き込まれ、両バーナ１５の火炎１８によつ
てＷ字形火炎１８ｂが形成されるものである。そ
の他の構成は第５図に示したものと同じであるの
で、同一の部分には同一の符号を付して、その詳
細な説明は省略する。

このような従来の微粉固体燃料燃焼装置の特徴
は、バーナ１５廻り、即ち火炎１８周辺から吹き
込まれる主燃焼用空気１１，１１ａ，１１ｂ，１
１ｃの量が多いことである。しかも、補助空気１
３も併せて、下部燃焼室２にはほとんど全ての燃
焼用空気１１，１３が下部燃焼室２に供給され
る。

考案が解決しようとする問題点 以上述べた従来の微粉固体燃焼装置は、しか
し、次のような問題点があつた。

従来の微粉固体燃料燃焼装置では火炎１８周辺
から吹き込む主燃焼用空気１１，１１ａ，１１
ｂ，１１ｃの量が多く、しかも、補助空気１３も
下部燃焼室２に吹き込まれるので、高温のガス流
がこれらの空気と接触して下部燃焼室２における
ガス温度が低下していた。特に熱負荷が低いバー
ナ１５口近傍では、火炎１８に対する主燃焼用空
気１１による冷却効果が高いため、着火点近傍の
雰囲気温度が低下して着火点が不安定となつてい
た。殊に、無煙炭のように揮発分が少なく、燃料
比（固定炭素分／揮発分）が高い微粉固体燃料１７の場 合はこの傾向がかなり強く、着火点近傍の雰囲気
温度が低下するにつれ、益々着火点がバーナ１５
口から離れるようになり遂には失火してしまうこ
ともあつた。また、全燃焼用空気１１，１３を下
部燃焼室２へ供給するためこの下部燃焼室及び上
部燃焼室３における燃料粒子の滞留時間が短かく
なつて未燃損失が多くなる、といつた、欠点があ
つた。

問題点を解決するための手段 本考案は、従来のこのような問題点を解決する
ために、微粉固体を燃料とするボイラ等の下部及
び上部燃焼室からなる火炉本体の中間高さで、前
後壁のうち片側又は両側を横に張り出した前記下
部燃焼室の天井部へバーナを下向きに設け、この
バーナから前記下部燃焼室内に吹き込まれる前記
微粉固体燃料を燃焼させて生成するガス流が、Ｕ
字形又はＷ字形等の火炎を形成する微粉固体燃料
燃焼装置において、前記下部燃焼室内に投入する
燃焼用空気の空気比を0.5〜1.0と設定し、かつ前
記上部燃焼室の前後壁には補助空気を上部燃焼室
内の火炎又はその後流のガス流に対してタンゼン
シヤル方向に吹き込む補助空気吹出ポートを設け
たものである。

作 用 このような手段によれば、下部燃焼室内の雰囲
気温度が高まり、且つ、ガス量が少ないため、微
粉固体燃料の下部燃焼室内における滞留時間が長
くなつて、火炎の着火が安定し、燃焼性が向上す
るとともに、補助空気を上部燃焼室に吹き込むこ
とにより燃焼排ガス中のNO_xが低減される。

実施例 以下第１〜４図を参照して、本考案の実施例に
ついて詳述する。なお、これらの図において、第
５及び６図に示したものと同一の部分には同一の
符号を付して、その詳細な説明は省略する。

しかして、第１図に示す第１実施例は第５図に
示した従来例に本考案を適用したものであり、従
来、下部燃焼室２の天井部５に配置してある風箱
本体６の各コンパートメント７，８，９のうち、
２次空気コンパートメント８、及び２次空気ノズ
ル８′を設けない構造とされ、かつ、同じく下部
燃焼室２の前壁４側には補助空気吹出ポート１２
は設けず、その代わりに上部燃焼室３の前後壁３
ａ，３ｂ側に新たに設けた構造とされている。

以上のような構成において、主燃焼用空気１
１，１１ａ，１１ｃは１次空気ノズル７′とジエ
ツト空気ノズル９′とから吹き込まれるが、その
吹き込み量は微粉固体燃料１７の燃焼時における
下部燃焼室２の空気比 （λ＝
１次空気量＋ジエツト空気量＋搬送用空気量／微粉固体
燃料量＋理論燃焼空気量） がλ＝0.5〜1.0となるように投入されている。

すなわち、無煙炭、半無煙炭などの高燃料比の
微粉固体燃料１７を燃焼させる場合、下部燃焼室
２への投入空気量を多くすると、微粉固体燃料自
体の燃焼速度が遅い上に、下部燃焼室２での燃料
の滞留時間が短くなるので、充分に燃焼しないう
ちに下部燃焼室２を出ることになり、下部燃焼室
２内を所定温度まで高めることができない。

したがつて、このような高燃料比の微粉固体燃
料１７の場合は、下部燃焼室２への燃焼用空気１
１ａ，１１ｃの投入量を低く抑えて出来るだけ下
部燃焼室２における燃焼ガス（火炎１８）の滞留
時間を長く採つてやることが肝要である。

しかし、燃焼用空気量が少なすぎても可能な燃
料燃焼量が低下するので、下部燃焼室内温度を適
温迄高めることが不可能となり、結果的には燃焼
不良となる。

そこで、本考案は、幾度もの燃焼試験の結果か
ら、下部燃焼室２１における燃焼用空気１１ａ，
１１ｃ量の下限値は空気比＝0.5が適当であり、
これならば無煙炭、半無煙炭などの高燃料比の微
粉固体燃料１７の自燃が可能であることを確認し
たものである。また、燃焼容易な低燃料比の微粉
固体燃料１７については、下部燃焼室２の空気比
は1.0で十分であり、1.0以上の空気比をもつて
も、燃焼の性能はほとんど変化することがなく、
過剰に空気量を投入する意味がないからである。

そして、この所定の空気比で燃焼を完結するた
めに必要な残りの燃焼用空気は、補助空気吹出ポ
ート１２から補助空気１３が上部燃焼室３に投入
されることにより補われ、NO_xが低減される。
この補助空気吹出ポート１２は、第２図に良く示
すように、上部燃焼室３に伸びてくる夫々の火炎
１８ａの先端部に対して、補助空気１３をタンゼ
ンシヤル方向に吹き込むよう、上部燃焼室３の前
後壁３ａ，３ｂに設けられ、これにより補助空気
１３と燃焼排ガスとの拡散混合が促進されて、未
燃分が著しく低減される。

従つて、バーナ１５周辺から投入される主燃焼
用空気１１量を減じる一方、補助空気１３が上部
燃焼室３から投入されるようにして、下部燃焼室
２の空気比を0.5〜1.0と低く抑えることにより、
この下部燃焼室内の雰囲気温度が高まり、かつ、
ガス量が少ないため、微粉固体燃料１７の下部燃
焼室２内における滞留時間が長くなつて火炎の着
火点が安定し、よつて燃焼性が向上する。

また、補助空気１３が補助空気吹出ポート１２
より上部燃焼室３に吹き込まれることによつて
NO_xが低減される。そして、この場合、補助空
気１３が夫々の火炎１８ａ又は後流のガス流に対
して、タンゼンシヤル方向に吹き込まれることに
より、補助空気１３と燃焼排ガスとの拡散混合が
促進されて未燃分が著しく低減されるため燃焼効
率が高まる。

次に、第３及び４図は本考案の第２実施例を示
し、この実施例は本考案を第６図に示した従来例
に適用したものである。

この場合にも、前述の第１の実施例の場合と同
様に、上部燃焼室３の前後壁３ａ，３ｂ側に補助
空気吹出ポート１２が設けられ、これによりほぼ
同じ作用が得られる。

考案の効果 以上詳述したように、本考案によれば、下部燃
焼室の雰囲気温度が高まり、微粉固体燃料の滞留
時間も十分長くなつて火炎の着火点が安定し、燃
焼性がかなり向上するとともに補助空気を上部燃
焼室に吹き込むことにより燃焼排ガス中のNO_x
が低減される効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による微粉固体燃料燃焼装置の
一例を示す要部断面図、第２図は第１図の−
線横断面図、第３図は本考案による微粉固体燃料
燃焼装置の他の例を示す要部断面図、第４図は第
３図の−線横断面図、第５図は従来の微粉固
体燃料燃焼装置を示す要部断面図、第６図はその
他の従来例を示す要部断面図である。 １……火炉本体、２……下部燃焼室、３……上
部燃焼室、４……前壁、５……天井部、１２……
補助空気吹出ポート、１５……バーナ、１７……
微粉固体燃料、１８……火炎、１８ａ……Ｕ字形
の火炎、１８ｂ……Ｗ字形の火炎。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 微粉固体を燃料とするボイラ等の下部及び上部
   燃焼室からなる火炉本体の中間高さで、前後壁の
   うち片側又は両側を横に張り出した前記下部燃焼
   室の天井部へバーナを下向きに設け、このバーナ
   から前記下部燃焼室内に吹き込まれる前記微粉固
   体燃料を燃焼させて生成するガス流が、Ｕ字形又
   はＷ字形等の火炎を形成する微粉固体燃料燃焼装
   置において、前記下部燃焼室内に投入する燃焼用
   空気の空気比を0.5〜1.0と設定し、かつ前記上部
   燃焼室の前後壁には補助空気を上部燃焼室内の火
   炎又はその後流のガス流に対してタンゼンシヤル
   方向に吹き込む補助空気吹出ポートを設けたこと
   を特徴とする微粉固体燃料燃焼装置。