JPH10274403A - 微粉状燃料燃焼バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 バーナ高さを低くし、炉壁へのスラグの付着
を防止する微粉状の燃焼バーナを提供する。 【解決手段】 横幅を広げて高さを低くし狭い領域で燃
料の高熱負荷燃焼を行うバーナと、その上方の別置き追
加空気ポートと、微粉燃料管内に配置され微粉燃料を炉
の内側に偏らせるひねり板と、炉壁側寄りの開口面積を
大きくした燃料二次空気噴射口９とを有して微粉状燃料
燃焼バーナを構成し、バーナの横幅を広げて高さを低く
したことにより、狭い領域で燃料を燃やす高熱負荷燃焼
を行わせ、また、バーナの上方の追加空気ポート１４を
配置してバーナ部でのＮＯ_X 発生を低減させ、更に、微
粉燃料管内のひねり板１２で微粉燃料を炉の内側に偏ら
せるとともに、燃料二次空気噴射口を炉壁側寄りで開口
面積を大きくして炉壁側寄りの空気量を増やすことによ
り、スラグ（溶融灰）の融点を上昇させて前記高熱負荷
による炉壁への溶融灰の付着を防ぐようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発電事業用、または
自家発電用等のボイラにおいて、微粉状燃料の燃焼バー
ナに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のものについて図２に基づいて説明
する。同図２（ａ）はボイラの断面を示し、（ｂ）は
（ａ）の四隅に配置されるバーナ風箱を示し、（ｃ）は
（ｂ）の燃料ノズルの一つの正面を示し、また（ｄ）は
（ｃ）の燃料ノズルへ燃料を供給する微粉燃料管を示し
ている。

【０００３】図２（ａ）において、1 は火炉断面で、周
囲を炉壁で方形に囲まれ、その四隅にはそれぞれバーナ
風箱２を配設している。３は火炎を示し、また４は炉壁
近傍区域を示している。

【０００４】図２（ｂ）は前記バーナ風箱２の詳細で、
５段構成のものを示している。即ち、上下端に補助空気
部５ｂ，５ａを配置し、下端の補助空気部５ａの上に第
１段燃料ノズル部６ａを置き、これにオイルノズル部７
ａを介して第２段燃料ノズル部６ｂを配置し、同様にオ
イルノズル部７ｂを介して第３段燃料ノズル部６ｃ，オ
イルノズル部７ｃを介して第４段燃料ノズル部６ｄ，更
にオイルノズル部７ｄを介して第５段燃料ノズル部６
ｅ、そして上端の補助空気部５ｂまでそれぞれの間に隙
間を置かず順序良く積み重ねた構造となっている。

【０００５】そして、この積み重ね体の中から、ハッチ
ッングした第５段燃料ノズル部６ｅに着目してその正面
形状を図２（ｃ）に示すと、同第５段燃料ノズル部６ｅ
は、中央に配置されて微粉燃料と搬送用空気を噴出する
燃料噴出口８と、その周囲をとりまいて２次空気を噴出
する燃料２次空気噴出口９とで構成されている。

【０００６】なお、他の燃料ノズル部６ａ〜６ｄも前記
第５段燃料ノズル部６ｅと同様に構成されていることは
勿論である。また、前記燃料噴出口８から噴出する微粉
燃料と搬送用空気は、図２（ｄ）に示す微粉燃料管１０
を経て搬送され、同燃料噴出口８に至るものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来のもので
は、第１段〜第５段燃料ノズル部６ａ〜６ｅが規則正し
く積み重ねられて配列されているために、バーナ風箱２
の部分で空気量を絞りきれず、その結果として十分な空
気のある雰囲気において燃焼が進ことから、ここで発生
するＮＯ_X 値が非常に高いものであった。

【０００８】そこでこの高ＮＯ_X 値を低下するべく、炉
の上部に追加空気ポートを設置して空気量を分散し、バ
ーナ風箱２の部分での空気量を減少させる試みがなされ
るが、火炉全体の高さが高いものとなり、コスト増にな
るという不具合が目立つ結果となるものである。

【０００９】また、火炉全体の高さを抑えようとして、
バーナ高さを低くするとバーナ部の熱負荷が高くなり、
炉壁へのスラグ（溶融灰）の付着が増加し、伝熱・燃焼
障害等を引き起こすこととなり、種々の創意工夫を重ね
るものの、実用性に富んだ好ましものを得るに至ってい
ない状況にある。

【００１０】本発明は従来のものにおけるこのような状
況に鑑みてなされ、バーナ部の抱える前記の諸問題点を
解消し、実用性の高い好適なバーナ部を提供することを
課題とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した課題を
解決するべくなされたもので、横幅を広げるとともに高
さを低くし狭い領域で燃料の高熱負荷燃焼を行うバーナ
と、その上方に配置された別置きの追加空気ポートと、
微粉燃料管内に配置され微粉燃料を炉の内側に偏らせる
ひねり板と、炉壁側寄りの開口面積を大きくして同炉壁
側寄りの空気量を増やす燃料二次空気噴射口とを有して
なる微粉状燃料燃焼バーナを提供し、バーナの横幅を広
げることに対応してバーナの高さを低くし、これにより
狭い領域で燃料を燃やす高熱負荷燃焼を行わせ、バーナ
の上方に別置きの追加空気ポートを配置してバーナ部で
のＮＯ_X 発生を低減させ、更に、微粉燃料管内に配置し
たひねり板で微粉燃料を炉の内側に偏らせるとともに、
燃料二次空気噴射口を炉壁側寄りで開口面積を大きくし
て炉壁側寄りの空気量を増やすことにより、スラグ（溶
融灰）の融点を上昇させて前記高熱負荷による炉壁への
溶融灰の付着を防ぐようにしたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の１形態を図１に基
づいて説明する。なお同図１（ａ）はボイラの断面を示
し、（ｂ）は（ａ）の四隅に配置されるバーナ風箱とそ
の上方に配置した別置きの追加空気ポートを示し、
（ｃ）は（ｂ）の燃料ノズルの一つの正面を示し、また
（ｄ）は（ｃ）の燃料ノズルへ燃料を供給する微粉燃料
管を示している。また前記した従来のものと同一の部分
については、図中同一の符号を付して示し、重複する説
明は省略する。

【００１３】本実施の形態においても前記従来のものと
同様に周囲を炉壁で方形に囲まれた火炉断面１は、その
四隅にそれぞれバーナ風箱２を配設しているが、ここに
配置されるバーナの腰部である第１段〜第５段燃料ノズ
ル部６ａ〜６ｅ、およびその間に配設された各オイルノ
ズル部７ａ〜７ｄは、横幅を広げるとともに高さを低く
して構成されている。

【００１４】例えば従来一般の燃料ノズル部では、横幅
は高さの１〜１．５倍に作られるものであるが、本実施
の形態のものでは、横幅を高さの約３倍にした形状と
し、このように横幅を広げたことに応じて高さを低く
し、５段に積み重ねた全体の高さ寸法を低くしている。

【００１５】そしてこの５段に積み重ねて構成したバー
ナ風箱２の上方には、追加空気ポート１４を設け、同追
加空気ポート１４の設置位置は、従来の一般の燃料ノズ
ル部の最上部のものが配置されるとほぼ同じ高さの位置
となっている。

【００１６】また、この積み重ね体の中でハッチッング
した第５段燃料ノズル部６ｅは、その正面形状を図１
（ｃ）に示すように、内側に配置されて微粉燃料と搬送
用空気を噴出する燃料噴出口８と、その周囲をとりまい
て２次空気を噴出する燃料２次空気噴出口９とで構成さ
れているが、内側の燃料噴出口８はこれをとりまく燃料
２次空気噴出口９の中で図で見て右寄りに偏倚してい
る。

【００１７】これは即ち、炉壁寄りで燃料２次空気噴出
口９の開口部が広く、その分中央寄りが狭くなり、炉壁
寄りの空気面積を大きくして炉壁近傍に燃料２次空気が
より多く噴出し、中央寄りとなる火炎３より炉壁寄り
で、炉壁近傍区域４内に希薄燃料火炎１１を形成するよ
うになっている。

【００１８】また、前記燃料噴出口８に微粉燃料と搬送
用空気を供給する微粉燃料管１０の内部には、前記微粉
燃料と搬送用空気の流れがカーブする内側にブロック１
３を配置し、前記微粉燃料等を遠心力で上方、外側へと
偏らせ、これに次いで配置したひねり板１２により流れ
を９０°ひねって微粉燃料の濃度の高いものが炉の内側
に寄り、炉壁近傍の濃度は低減するようにしている。

【００１９】本実施の形態は前記したように構成されて
いるので、第１段〜第５段燃料ノズル部６ａ〜６ｅを中
心としていわゆるバーナ部の幅を広げ、かつバーナ高さ
を低くすることにより、微粉状燃料流は火炎からの輻射
の受熱面積を増やして着火を促進するとともに、狭い領
域で燃焼を行い、雰囲気温度を高めて燃焼性を向上させ
るものである。

【００２０】また、従来一般のバーナ最上段に匹敵する
程度の高さ位置にバーナ部とは別置きの追加空気ポート
１４を設置し、全燃焼用空気のほぼ３０〜４０％程度に
当たる十分な量の空気を投入することにより、前記バー
ナ部を空気不足の還元域とするとともに、バーナ部全体
の高さ低減はバーナ部から追加空気ポート１４に至る微
粉燃料や燃焼ガス等の滞留時間を確保することとなり、
着火促進、雰囲気温度高等が相俟って、ＮＯ_X 還元域を
さらに強化する作用を呈する。

【００２１】また、微粉燃料管１０の内部に配置したひ
ねり板１２およびブロック１３は、まずブロック１３と
微粉燃料管１０の曲がりによる遠心力により、微粉燃料
を微粉燃料管１０の断面内で偏らせ、次いでひねり板１
２により濃い領域の微粉燃料をひねり、炉の内側寄りに
噴出することにより炉壁近傍の微粉量を低減し、灰分量
も低減するものである。

【００２２】さらに、灰分中に鉄分が含まれている場
合、周囲雰囲気が空気不足の状態では、溶融温度の低い
化合物を形成し、付着力も増大することから、広めな開
口面積とした炉壁側の空気量を増大させ、空気が十分な
雰囲気としてこのような化合物の形成を防止するもので
ある。

【００２３】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。

【００２４】

【発明の効果】以上本発明による微粉状燃料燃焼バーナ
は、横幅を広げるとともに高さを低くし狭い領域で燃料
の高熱負荷燃焼を行うバーナと、その上方に配置された
別置きの追加空気ポートと、微粉燃料管内に配置され微
粉燃料を炉の内側に偏らせるひねり板と、炉壁側寄りの
開口面積を大きくして同炉壁側寄りの空気量を増やす燃
料二次空気噴射口とを有して構成しているので、バーナ
全体の高さを低くして狭い領域で燃料を燃やす高熱負荷
燃焼を行わせ、上方に配置した別置きの追加空気ポート
で燃焼空気を消費することでバーナ部での燃焼空気を絞
ってＮＯ_X 発生を低減させ、更に、ひねり板で微粉燃料
管内で方向づけした微粉燃料を炉の内側に偏らせるとと
もに、炉壁側寄りで開口面積を大きくした燃料二次空気
噴射口で炉壁側寄りの空気量を増やすことにより、スラ
グ（溶融灰）の融点を上昇させて前記高熱負荷による炉
壁への溶融灰の付着を防ぐようにしたものである。

【００２５】かくして本発明によれば、バーナの高さを
抑えて製作コストを低減し、また、バーナ部でのＮＯ_X
発生を低減するとともに高熱負荷燃焼により燃焼性を促
進して未燃分を低減し、加えて溶融灰を炉壁から脱落し
易くした微粉状燃料燃焼バーナをえることが出来、実用
性が有り、好適な、そして信頼性の高い装置を得ること
が出来たものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係わる微粉状燃料燃焼
バーナの概要を示し、（ａ）はボイラの断面を示し、
（ｂ）は（ａ）の四隅に配置されるバーナ風箱とその上
方に配置した別置きの追加空気ポートを示し、（ｃ）は
（ｂ）の燃料ノズルの一つの正面を示し、また（ｄ）は
（ｃ）の燃料ノズルへ燃料を供給する微粉燃料管を示し
た説明図。

【図２】従来の微粉状燃料燃焼バーナの概要を示し、
（ａ）はボイラの断面を示し、（ｂ）は（ａ）の四隅に
配置されるバーナ風箱を示し、（ｃ）は（ｂ）の燃料ノ
ズルの一つの正面を示し、また（ｄ）は（ｃ）の燃料ノ
ズルへ燃料を供給する微粉燃料管を示した説明図。

【符号の説明】

１ 火炉断面 ２ バーナ風箱 ３ 火炎 ４ 炉壁近傍区域 ５ａ 補助空気部 ５ｂ 補助空気部 ６ａ 第１段燃料ノズル部 ６ｂ 第２段燃料ノズル部 ６ｃ 第３段燃料ノズル部 ６ｄ 第４段燃料ノズル部 ６ｅ 第５段燃料ノズル部 ７ａ オイルノズル部 ７ｂ オイルノズル部 ７ｃ オイルノズル部 ７ｄ オイルノズル部 ８ 燃料噴出口 ９ 燃料２次空気噴出口 １０ 微粉燃料管 １１ 希薄燃料火炎 １２ ひねり板 １３ ブロック １４ 追加空気ポート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 横幅を広げるとともに高さを低くし狭い
   領域で燃料の高熱負荷燃焼を行うバーナと、その上方に
   配置された別置きの追加空気ポートと、微粉燃料管内に
   配置され微粉燃料を炉の内側に偏らせるひねり板と、炉
   壁側寄りの開口面積を大きくして同炉壁側寄りの空気量
   を増やす燃料二次空気噴射口とを有してなることを特徴
   とする微粉状燃料燃焼バーナ。