JPH0949613A - 微粉状燃料燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 立型角筒状の火炉の側面に設けられ、燃料噴
出方向軸線を通る鉛直面が火炉側面と直交していない粉
体燃料燃焼装置において、火炉壁管やバーナーパネルの
工作を容易にするとともに、バーナーノズルのメンテナ
ンス性を改善すること。 【解決手段】 バーナーノズル（１）の形状を、軸線
（８）を通る鉛直面に対して、左右対称とせず、先端部
開口面（２）を火炉側面（７）に合わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は火力発電用ボイラー
火炉や化学工業炉等に適用される微粉状燃料燃焼装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の微粉状燃料燃焼装置の一例
を示す水平断面図である。図中（１）はバーナーノズ
ル、（２）はバーナーノズル開口面、（３）は微粉状燃
料供給管、（４）は燃焼補助空気供給路、（５）は風
箱、（６）は火炉壁管、（７）は火炉側面、（１１）は
火炉側面の延長面をそれぞれ示す。

【０００３】微粉状燃料と搬送空気の混合流は、微粉状
燃料供給管（３）を通過してバーナーノズル（１）に導
かれ、バーナーノズル開口面（２）から火炉内に向かっ
て噴出する。燃焼補助空気は、燃焼補助空気供給路
（４）を通過してバーナーノズル（１）に導かれ、微粉
状燃料や搬送空気と同様にバーナーノズル開口面（２）
から火炉内に向かって噴出する。それらの噴出方向軸線
（８）を通る鉛直面は、火炉側面（７）に直交せず傾斜
している。噴出した微粉状燃料と搬送空気ならびに燃焼
補助空気は火炉内で拡散・混合しながら火炎を形成す
る。この際に、火炎が火炉壁管（６）に衝突したり、火
炉壁面（６）を舐めるような現象が生じたりすると、火
炎が火炉壁管（６）によって冷却され、灰中未燃分の増
加等の燃焼性の劣化や、火炉壁管（６）にクリンカが付
着する、いわゆるクリンカトラブルが発生する可能性が
ある。そこで従来は火炎が火炉壁管（６）に衝突するの
を防止するために、バーナーノズル（１）の近傍に位置
する火炉壁管については、火炉側面の延長面（１１）上
には配置せず、火炎の広がりを考慮して符号（２６）に
示すように火炉側面（７）と角度αを付けて風箱（５）
側に向かって並ぶように配列していた。

【０００４】燃焼補助空気が火炉内部へ噴出する噴出方
向軸線は、微粉状燃料と搬送空気が火炉内部へ噴出する
噴出方向軸線（８）と同軸となっている。またバーナー
ノズル（１）の断面形状はその噴出方向軸線（８）を通
る鉛直面を対称面として左右が面対称の形状となってい
る。

【０００５】図８は上記従来の微粉状燃料燃焼装置の周
囲に配置される火炉壁管（６）の構造概念図、いわゆる
バーナーパネル構造概念図（平面図）を示す。本図中に
示された線素１本１本が火炉壁管（６）１本１本を意味
している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の微粉状燃料
燃焼装置は、灰中未燃分の増加防止やクリンカトラブル
の防止を考慮して、前記符号（２６）に示すように、火
炉側面（７）と角度αを付けて風箱（５）側に向かって
並ぶよう配列しており、性能上は十分に実力が発揮でき
る構造となっている。しかしながら、このような構造を
採用することにより、次のような課題が生じており改善
が必要とされていた。即ち、 １） 火炉壁管の一部（２６）が、火炉側面（７）や火
炉側面の延長面（１１）と同一平面内に位置しないの
で、火炉壁管パネルやバーナーパネルの工作が容易でな
い。

【０００７】２） 火炉壁支持構造物が複雑な構造とな
る。

【０００８】３） 大容量バーナー、大容量ボイラーの
場合には、図７中符号（２６）で示される火炉壁管列の
長さＬが火炉幅もしくは火炉奥行内に占める割合が長く
なるから、火炉壁周囲へのアクセスが困難になり、この
ためメインテナンスに不都合を来すことがある。

【０００９】４） バーナーノズル（１）が比較的火炉
外部側に配置されているのでメインテナンス性を損ない
易い。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記従来の
課題を解決するために、立型角筒状の火炉の側面に設け
られ、微粉状燃料と空気の混合流を噴出するバーナーノ
ズルまたはバーナースロートと、上記バーナーノズルま
たはバーナースロートに連結されて微粉状燃料と空気を
供給する微粉状燃料供給管と、上記微粉状燃料供給管の
周囲に燃焼補助空気供給路を形成する風箱とを備え、上
記混合流の噴出方向軸線を通る鉛直面が上記火炉の側面
に直交しない微粉状燃料燃焼装置において、上記バーナ
ーノズルまたはバーナースロートの形状が上記鉛直面に
対して左右非対称であり、かつ上記バーナーノズルまた
はバーナースロートの先端部開口面が上記火炉の側面と
同一または平行な平面内に位置することを特徴とする微
粉状燃料燃焼装置を提案するものである。

【００１１】本発明の微粉状燃料燃焼装置は上記構成を
有し、バーナーノズルまたはバーナースロートの形状が
微粉状燃料と空気の混合流の噴出方向軸線を通る鉛直面
に対して左右非対称で、かつ上記バーナーノズルまたは
バーナースロートの先端部開口面が火炉の側面と同一ま
たは平行な平面内に位置するので、バーナーノズルまた
はバーナースロートの開口面から噴出する微粉状燃料と
搬送空気ならびに燃焼補助空気の混合流は、火炉側面お
よびその延長面もしくはこれらの面の近傍よりも火炉内
部側で火炎を形成することができる。したがって、火炎
が火炉壁管に衝突したり、または火炉壁管を舐めたりす
る現象を防止することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の第１形態に
係る微粉状燃料燃焼装置を示す水平断面図である。図
中、（１）はバーナーノズル、（２）はバーナーノズル
開口面、（３）は微粉状燃料供給管、（４）は燃焼補助
空気供給路、（５）は風箱、（６）は火炉壁管、（７）
は火炉側面をそれぞれ示す。

【００１３】微粉状燃料と搬送空気が火炉内部へ噴出す
る噴出方向軸線（８）は、燃焼補助空気が火炉内部へ噴
出する噴出方向軸線と同軸を成し、それら軸線を通る鉛
直面は、火炉側面（７）に垂直ではなく傾斜している。
バーナーノズル（１）の形状は、前記図７中で示された
従来のものとは異なり、上記噴出方向軸線（８）を通る
鉛直面に対して左右非対称となっている。このような形
状を採用することによりバーナーノズル開口面（２）を
火炉側面（７）と同一平面内に位置させることができ、
従来のように火炉壁管を火炉側面と角度を持たせて風箱
側に向けて配置しなくても、火炎が火炉壁管（６）に衝
突したり火炉壁管（６）を舐めたりする現象を生じさせ
ずに燃焼させることができる。

【００１４】図２は本実施形態の微粉状燃料燃焼装置の
周囲に配置される火炉壁管（６）の構造概念図、いわゆ
るバーナーパネル構造概念図（平面図）を示す。前記図
８に示された従来の場合と比較すれば、本発明によりバ
ーナーパネル構造が格段に簡素化できることが判る。

【００１５】図３は、本実施形態におけるバーナー部近
傍の流動状態を模式的に説明した図である。この図にお
いて、（１５）は微粉状燃料供給管もしくは燃焼補助空
気供給路の模式図、（１６）はバーナーノズル模式図、
矢印（１７）は微粉状燃料と搬送空気もしくは燃焼補助
空気の火炉内部への噴出軸線方向速度分布、（１８）は
火炉側面とαの角度で風箱側へ向かって配置された火炉
壁管の模式図、矢印（１９）は火炉内旋回火炎の模式図
それぞれを示す。

【００１６】本実施形態の微粉状燃料燃焼装置は従来の
バーナーに比べて、バーナー近傍における基本的な流動
特性が異なる。まず図３（ａ）に示すように、微粉状燃
料と搬送空気の火炉内部への噴出方向軸線（８）に垂直
な面に対し、バーナーノズル開口面（２）がβの角度を
有する本実施形態においては、微粉状燃料と搬送空気も
しくは燃焼補助空気の噴流の流路が長くなるバーナーノ
ズル壁面（２０）では、逆側の壁面すなわち微粉状燃料
と搬送空気もしくは燃焼補助空気の噴流の流路長が短く
なるバーナーノズル壁面（２１）よりも噴流の圧力損失
が大きくなるから、同噴流の噴出方向は実際には軸線
（８）から逸れて壁面（２１）側に矢印（２２）のよう
に偏向する。そしてその偏向の度合は角度βならびに壁
面（２０），（２１）内面の摩擦抵抗係数によって異な
る。

【００１７】また図３（ｂ）に示すように、従来の微粉
状燃料燃焼装置では、火炉側面とαの角度で風箱側に向
かって配置された火炉壁管（１８）の影響によって、噴
流が軸線（８）から（２３）で示すように偏向する傾向
にあったが、本実施形態においては、そのような火炉壁
管（１８）とは火炉壁管の配置が異なるため、偏向の度
合が小さくなり、噴流は（２４）で示すようになる。

【００１８】このように従来の微粉状燃料燃焼装置とは
バーナー部近傍の流動様式が異なる影響と併せて、火炉
内旋回火炎（１９）が噴流に与える影響によって、最終
的に本実施形態におけるバーナーの噴流（２２）の噴出
方向は、実際には軸線（８）から最大１５度ないし２０
度偏向すると推定される。

【００１９】図４は本発明の実施の第２形態に関わる微
粉状燃料燃焼装置を示す水平断面図であり、前記図１で
示された第１実施形態のバーナーノズル（１）の代り
に、バーナースロート（９）を採用した例である。この
図において（１０）はバーナースロート開口面であり、
（１１）は火炉側面の延長面を示す。これら以外の符号
（３）〜（８）は図１中と同様に定義される。

【００２０】バーナースロート（９）は耐火材などで形
成することができる。バーナースロート（９）の断面形
状は図１の場合と同様に、軸線（８）を通る鉛直面を対
称面として左右非対称となっている。本実施形態はバー
ナースロート開口面（１０）が火炉側面（７）ならびに
火炉側面の延長面（１１）と同一平面内ではなく、これ
ら両面近傍の平行平面内に位置するケースであるが、や
はり図１の場合と同様に、火炎が火炉壁管（６）に衝突
したり、または火炉壁管（６）を舐めるような現象を生
じたりすることなく、燃焼させることができる。

【００２１】図５は本発明の実施の第３形態に関わる微
粉状燃料燃焼装置を示す水平断面図である。本実施形態
は、微粉状燃料供給管（３）がバーナーノズル（１）に
連結される屈曲部（１２）もしくは屈曲部（１２）のバ
ーナーノズル（１）側にスワラ式分散器（１３）を設置
するとともにバーナーノズル（１）近傍に中子式濃淡分
離器（１４）を設置した微粉状燃料供給管（３）である
微粉状燃料燃焼装置の例である。

【００２２】この図において、屈曲部（１２）に矢印の
方向から流入してきた微粉状燃料と搬送空気の混合流
は、屈曲部（１２）における遠心力によって濃淡分布を
生じ、微粉状燃料の濃度が屈曲部（１２）の外周側にお
いて濃くなり、逆に内周側において薄くなる。この濃淡
分布はスワラ式分散器（１３）の作用によって、分布が
均一になるように分散される。しかる後、濃度が均一化
した混合流は中子式濃淡分離器（１４）によって最適な
燃焼状態が得られるように濃淡分離が行なわれ、バーナ
ーノズル（１）を通じて火炉内部に噴出される。

【００２３】図６は本発明の実施の第４形態に関わる微
粉状燃料燃焼装置を火炉内部から見た正面図である。本
実施形態においては、風箱（５）が２本の微粉状燃料供
給管（３）と５つの燃焼補助空気供給路（４）とからな
る単位風箱を複数組（図示例では２組）互いに隔離して
形成されている。本図においてバーナーノズル開口面
（２）は三角形、矩形、ならびに半円と直線の組合わせ
による形状など複数種類の形状を有している。

【００２４】

【発明の効果】本発明により次の効果を得ることができ
る。

【００２５】１）火炉壁管ならびにバーナーパネルの工
作が容易になる。

【００２６】２）低コストで簡素な構造の火炉壁支持構
造物が採用できる。

【００２７】３）大容量バーナー、大容量ボイラーの場
合にも、火炉壁周囲へのアクセスを容易にすることがで
き、メインテナンス性を良好にすることができる。

【００２８】４）バーナーノズルやバーナースロートの
位置を従来以上に火炉内部側に配置することができ、メ
インテナンス性を良好にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施の第１形態に関わる微粉状
燃料燃焼装置を示す水平断面図である。

【図２】図２は上記実施形態に関わる火炉壁管の構造概
念図である。

【図３】図３は上記実施形態におけるバーナー部近傍の
流動状態を模式的に説明する図である。

【図４】図４は本発明の実施の第２形態に関わる微粉状
燃料燃焼装置を示す水平断面図である。

【図５】図５は本発明の実施の第３形態に関わる微粉状
燃料燃焼装置を示す水平断面図である。

【図６】図６は本発明の実施の第４形態に関わる微粉状
燃料燃焼装置を示す正面図である。

【図７】図７は従来の微粉状燃料燃焼装置の一例を示す
水平断面図である。

【図８】図８は上記従来の微粉状燃料燃焼装置に関わる
火炉壁管の構造概念図である。

【符号の説明】

（１） バーナーノズル （２） バーナーノズル開口面 （３） 微粉状燃料供給管 （４） 燃焼補助空気供給路 （５） 風箱 （６） 火炉壁管 （７） 火炉側面 （８） 微粉状燃料と搬送空気の噴出方向軸線 （９） バーナースロート （１０） バーナースロート開口面 （１１） 火炉側面の延長面 （１２） 微粉状燃料供給管屈曲部 （１３） スワラ式分散器 （１４） 中子式濃淡分離器 （１５） 微粉状燃料または燃焼補助空気の供給管路模
式図 （１６） バーナーノズル模式図 （１７） 噴出方向速度分布 （１８） 火炉側面よりも風箱側に配置された火炉壁管
の模式図 （１９） 火炉内旋回火炎の模式図 （２０） 噴流の流路長が長い側のバーナーノズル壁面 （２１） 噴流の流路長が短い側のバーナーノズル壁面 （２２） 偏向した噴流の噴出方向 （２３） 従来のバーナーにおける偏向噴流 （２４） 本発明のバーナーにおける偏向噴流 （２６） 火炉側面とαの角度で風箱側に配置された火
炉壁管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 知充 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 岡元 章泰 長崎市深堀町５丁目717番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 立型角筒状の火炉の側面に設けられ、微
   粉状燃料と空気の混合流を噴出するバーナーノズルまた
   はバーナースロートと、上記バーナーノズルまたはバー
   ナースロートに連結されて微粉状燃料と空気を供給する
   微粉状燃料供給管と、上記微粉状燃料供給管の周囲に燃
   焼補助空気供給路を形成する風箱とを備え、上記混合流
   の噴出方向軸線を通る鉛直面が上記火炉の側面に直交し
   ない微粉状燃料燃焼装置において、上記バーナーノズル
   またはバーナースロートの形状が上記鉛直面に対して左
   右非対称であり、かつ上記バーナーノズルまたはバーナ
   ースロートの先端部開口面が上記火炉の側面と同一また
   は平行な平面内に位置することを特徴とする微粉状燃料
   燃焼装置。