JPH1038217A

JPH1038217A - 微粉炭燃焼バーナ

Info

Publication number: JPH1038217A
Application number: JP19777896A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Nomura; 伸一郎野村; Kunio Okiura; 邦夫沖浦; Noriyuki Oyatsu; 紀之大谷津; Noboru Takarayama; 登宝山; Miki Mori; 三紀森; Shunichi Tsumura; 俊一津村; Yoshinobu Kobayashi; 啓信小林
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1996-07-26
Publication date: 1998-02-13
Anticipated expiration: 2016-07-26
Also published as: JP3830582B2

Abstract

(57)【要約】【課題】２００メッシュ通過率が６０〜７０％前後の
粗粉炭や高燃料比炭等の難燃性炭を燃料として用いた場
合にも高い着火性を発揮でき、かつＮＯｘ発生量や未燃
分発生量の少ない微粉炭燃焼バーナを提供する。【解決手段】重油ノズル１４の外周に、１次流路１１
と２次流路１２と３次流路１３とを同心に配置する。１
次流路の出口を２次流路の出口よりも固気二相流の流れ
方向Ａに関して上流側に設定し、その先端部内周には逆
火防止用のベンチュリ１５を設ける。１次流路は、バー
ナ中心軸Ｘ−Ｘに沿って上流側Ｂ又は後流側Ｃに移動で
きる。重油ノズルには、微粉炭濃縮器１９と内周保炎器
２１とが設けられる。一方、２次流路の出口の内周保炎
器と対向する部分には、外周保炎器２０が取り付けられ
る。さらに、３次流路には３次空気の旋回器１７が備え
られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微粉炭焚ボイラ等に用
いられる微粉炭燃焼バーナに関する。

【０００２】

【従来の技術】オイルショック以降、わが国において
は、油燃料に比べて価格が安定している石炭を主燃料と
する微粉炭焚ボイラが事業用火力発電ボイラとして数多
く建設されている。微粉炭焚ボイラには、原料炭を粉砕
するミルと、粉砕された石炭粉中から所定粒度以下の微
粉炭を取り出す分級機と、微粉炭の搬送機と、搬送され
た微粉炭を燃焼するバーナとを必要とするが、従来より
分級機が内蔵されたミルを用いて原料炭を粉砕し、分級
された微粉炭を搬送用空気（１次空気）にてバーナに直
接供給する直接燃焼方式が実用化されている。また、微
粉炭燃焼バーナとしては、従来より、ＮＯｘの低減を目
的としたもの及び広域負荷（最低負荷の切下げ）を目的
としたものが多く開発され、実用化されている。

【０００３】微粉炭燃焼バーナの低ＮＯｘ化技術として
は、例えば特許第１７５０４５９号のように、燃焼用空
気を１次、２次、３次に分割し、１次空気のみで着火燃
焼している微粉炭流の周囲に２次空気及び３次空気を旋
回させて吹き込み、燃焼微粉炭流と２次空気及び３次空
気との混合を遅らせて火炎中心部にＮＯｘ還元領域を形
成しやすくする燃焼空気３分割方式がある。

【０００４】一方、広域負荷対応技術としては、例え
ば特許第１９０７２６９号や登録実用新案第１９５６７
２７号のように、サイクロンやベント管を利用した固気
分離器を微粉炭燃焼バーナ外に設け、固体濃度が高い微
粉炭流を燃焼する技術、例えば特開平１−２１００４
４号公報に記載されているように、微粉炭と搬送用空気
の慣性力の差を利用した固気分離器を微粉炭燃焼バーナ
内に設け、固体濃度が高い微粉炭流を燃焼する技術、
例えば特許第１７５０４５９号のように、微粉炭燃焼バ
ーナの出口に保炎リングと呼ばれる突起を設け、その後
流に渦流再循環領域を形成させて微粉炭の着火保炎を促
進する技術などがある。

【０００５】図１３に、従来より知られているこの種の
微粉炭燃焼バーナの一例を示す。この図において、１は
微粉炭と搬送用空気の固気二相流が流れる１次流路、２
は当該１次流路１の外周に設けられた燃焼用空気搬送用
の２次流路、３は当該２次流路２の外周に設けられた燃
焼用空気搬送用の３次流路、４はバーナ中心に配置され
た重油ノズル、５はボイラ炉壁、６はボイラ炉壁５の外
面に設けられた風箱を示している。

【０００６】１次流路１の内面には逆火止め用のベンチ
ュリ７が設けられ、その先端部にはブラフボディ型の保
炎器８が取り付けられる。２次流路２は風箱６と連通し
ており、その入口が前記ベンチュリ７の設定部よりも固
気二相流の流れ方向に関して後流側に配置され、その出
口は前記保炎器８の設定部と対応する位置に配置され
る。この２次流路２内には空気旋回器９が設けられ、旋
回流となった２次空気を燃焼炎の周囲に供給するように
なっている。３次流路３は風箱６と連通しており、その
出口が前記保炎器８の設定部と対応する位置に配置され
る。この３次流路３内には、３次空気調整器１０が設け
られ、２次空気の外周に供給される３次空気の供給量が
調整される。

【０００７】図示しないミルから搬送された微粉炭と１
次空気との固気二相流は、１次流路１に導かれ、その出
口より噴射されて燃焼するが、１次流路１の出口にはブ
ラフボディ型の保炎器８が設けられ、固気二相流及び２
次空気の流れが一部遮られるので、保炎器８の後流部分
に３０μｍ以下の小さな粒子を巻き込んで燃焼し高温の
ガス体を発生する再循環領域と呼ばれる高温の領域が形
成され、保炎器８の近傍を通過する未着火の微粉炭の着
火保炎が促進される。２次流路２から供給される２次空
気及び３次流路２から供給される３次空気は、１次空気
のみで着火燃焼している微粉炭流の周囲に旋回状態で吹
き込まれる。これによって、燃焼微粉炭流と２次空気及
び３次空気との混合が遅れるので、火炎中心部にＮＯｘ
還元雰囲気が形成され、燃焼ガス中のＮＯｘが低減され
る。

【０００８】このバーナによれば、燃料比（固定炭素重
量／揮発分重量比）が１〜２前後で２００メッシュの通
過率が８０％の微粉炭に対してボイラ出口でのＮＯｘ濃
度を１５０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍとし、未燃分を５％以
下とすることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年におい
ては、微粉炭焚きボイラの関して、低ＮＯｘ化、広域負
荷運転、バーナ及びミルの大容量化を促進するほかに、
ミル粉砕動力の低減を図るために２００メッシュ通過率
が６０〜７０％前後の粗粉炭の燃焼技術を確立するこ
と、及び原料炭の安定供給を確保すると共に発電コスト
の低減を図るために燃料比が２〜７の難燃性炭の燃焼技
術を確立することが重要な技術的課題になっている。

【００１０】粗粉炭や高燃料比炭などの難燃性炭の着火
を促進する方法としては、１次空気温度を通常の８０℃
よりも高温にすることも考えられるが、ミル内及びミル
からバーナまでの搬送途中で逆火や爆発の危険性が高く
なるので到底実用性がない。また、３００℃〜３５０℃
に昇温された２次空気又は３次空気の一部を１次流路内
に混入させることも考えられるが、この場合にもバーナ
内での発火が問題になるし、Ｃ／Ａ比（石炭重量／同伴
空気重量比）の低下に伴って着火性が低下するので、こ
のままでは難燃性炭の着火性の改善に大きな効果を期待
できない。さらに、現状の微粉炭バーナは、燃焼ガスの
低ＮＯｘ化を図るためにバーナ近傍に還元領域を形成す
る構造になっているので炉出口での未燃分が高くなりや
すく、難燃性炭を燃焼すると、炉出口での未燃分がさら
に高くなるおそれがある。

【００１１】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、粗粉炭や高燃料比炭などの難燃
性炭を燃料として用いた場合にも着火性が高く、かつＮ
Ｏ_x発生量及び未燃分発生量が少ない微粉炭燃焼バーナ
を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の目的を
達成するため、微粉炭と搬送用空気との固気二相流が流
れる１次流路と、当該１次流路の外周に設けられた燃焼
用空気供給用の２次流路及び３次流路とを備えた微粉炭
燃焼バーナにおいて、バーナ内部に前記固気二相流と当
該固気二相流よりも高温でかつ４００℃以下の高温空気
との混合部を設け、前記１次流路の内周の前記混合部よ
りも前記固気二相流の流れ方向に関して上流側に逆火防
止部を設けると共に、バーナ出口にブラフボディ型保炎
器を設けるという構成にした。

【００１３】より具体的には、前記１次流路の出口を前
記２次流路の出口よりも前記固気二相流の流れ方向に関
して上流側に設定し、前記２次流路内で前記固気二相流
と前記高温空気である２次空気とを混合するという構成
にすることもできるし、又は前記１次流路の出口を前記
２次流路の出口とほぼ同一位置に設定すると共に、前記
１次流路内に前記固気二相流よりも高温でかつ４００℃
以下の高温空気を流す高温空気流路を設け、当該高温空
気流路の先端を前記逆火防止部の最狭部よりも前記固気
二相流の流れ方向に関して後流側に配置し、前記１次流
路内で前記固気二相流と前記高温空気とを混合するとい
う構成にすることもできる。

【００１４】バーナ内部で固気二相流と高温空気とを混
合すると、固気二相流中の石炭粉が加熱され、石炭粉か
ら可燃性の揮発ガス成分が放出される。また、バーナ出
口にブラフボディ型保炎器を設けると、前記したように
その後流部分に再循環領域が形成され、軽い粒子やガス
が巻き込まれる。燃料として２００メッシュ通過率が６
０〜７０％前後の粗粉炭を用いた場合、３０μｍ以下の
微粉炭が少ないために保炎器後流の再循環領域に巻き込
まれる微粉炭量は減少するが、微粉炭に代わって石炭粉
を加熱することによって放出された可燃性の揮発ガス成
分が再循環領域に巻き込まれるので、やはり再循環領域
に高温のガス体が形成され、保炎器の近傍を通過する未
着火の粗粉炭への着火保炎が促進される。高燃料比炭を
燃料として用いた場合にも、石炭粉の加熱を適切に行な
えば前記と同様に保炎器の後流に高温の再循環領域を形
成することができ、その着火性を高めることができる。

【００１５】なお、固気二相流を高温の２次空気等と接
触させるとバーナ内で発火しやすくなるが、１次流路の
内周の混合部よりも上流側にベンチュリや絞り等の小径
部を設けることによって逆火を防止することができる。
さらに、従来のバーナと同様に、１次空気のみで着火燃
焼している微粉炭流の周囲に２次空気及び３次空気を吹
き込むので、火炎中心部にＮＯｘ還元領域が形成され、
燃焼ガスの低ＮＯｘ化と未燃分の減少とを図ることがで
きる。

【００１６】前記構成の微粉炭燃焼バーナにおいては、
固気二相流と２次空気等との接触混合時間を調整可能と
し、炭種やその粒度に応じた最適の着火性を確保するた
め、１次流路又は高温空気流路をバーナ中心軸に沿って
前記固気二相流の流れ方向に関して上流側又は後流側に
移動できるように構成することもできる。即ち、請求項
２に記載の微粉炭バーナにおいて、１次流路の出口を固
気二相流及び燃焼用空気の流れ方向に関して上流側に移
動すると、固気二相流と２次空気との接触混合時間が長
くなるため、可燃性揮発ガスの放出が促進され、着火性
が改善される。反対に、１次流路の出口を固気二相流及
び燃焼用空気の流れ方向に関して後流側に移動すると、
固気二相流と２次空気との接触混合時間が短くなるた
め、可燃性揮発ガスの放出が抑制され、バーナ内での発
火が防止される。よって、炭種やその粒度に応じた着火
性の調整が可能となる。請求項３に記載の微粉炭バーナ
において、高温空気流路を移動した場合にも、これと同
様の効果が得られる。

【００１７】また、前記構成の微粉炭燃焼バーナにおい
ては、前記混合部の後流部分に微粉炭濃縮器を設けるこ
ともできる。このようにすると、高温空気の導入に伴う
固気二相流中のＣ／Ａ比の低下を微粉炭濃縮器による濃
縮によって補うことができるので、十分な着火性の改善
を図ることができる。即ち、例えば１次空気比（１次空
気量の理論燃焼空気量に対する比）が０．２、２次空気
比（２次空気量の理論燃焼空気量に対する比）が０．
１、Ｃ／Ａ比が０．４で運転されている微粉炭燃焼バー
ナにおいて、１次流路にて供給される固気二相流を２次
流路中に導入すると、Ｃ／Ａ比が２／３に希釈される。
しかし、２次流路内に微粉炭濃縮器を設けるとＣ／Ａ比
が１．５倍に濃縮されるので、結局、保炎器近傍での局
所Ｃ／Ａ比を固気二相流と２次空気とを混合させない場
合とほぼ同程度に保つことができ、微粉炭が高温の２次
空気によって加熱される分だけ着火性が良好になる。

【００１８】また、前記構成の微粉炭燃焼バーナにおい
ては、バーナ出口に設けられるブラフボディ型保炎器
を、固気二相流の外周部分の流れを遮る外周保炎器と内
周部分の流れを遮る内周保炎器とから構成することもで
きる。かかる構成によると、保炎器設定部の後流部分に
より有効に再循環領域を形成することができるので、難
燃性炭の着火性をさらに良好なものにすることができ
る。この場合、外周保炎器と内周保炎器とは連結部材を
介して連結することができ、連結部材としては、熱応力
や振動応力を吸収して各保炎器の破壊を防止するため、
Ｖ字金具又はＵ字金具などを用いることが好ましい。ま
た、固気二相流と高温空気との混合部の後流側には、高
温空気と混合された固気二相流を整流するための整流用
円筒を設けることが好ましい。混合部の後流側に整流用
円筒が設けられる場合、内周保炎器は当該整流用円筒の
バーナ出口側に取り付けることができる。

【００１９】さらに、前記構成の微粉炭燃焼バーナにお
いては、微粉炭製造装置と前記１次流路とをつなぐ管路
に微粉炭濃縮器を設けて微粉炭と搬送用空気の固気二相
流を固体燃料分が多い濃縮流と固体燃料分が少ない希薄
流とに分離すると共に、前記１次流路内に希薄流搬送流
路を設け、前記微粉炭濃縮器にて分離された濃縮流を前
記１次流路に導き、前記微粉炭濃縮器にて分離された希
薄流を前記希薄流搬送流路に導いて、バーナ出口から火
炉内に噴出させることもできる。このようにすると、１
次流路を流れる固気二相流のＣ／Ａ比を高めることがで
きるので、燃料の着火性をより一層改善することができ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明に係る微粉炭燃焼バーナの
実施形態例を説明するに先立ち、まず当該バーナが使用
される微粉炭焚きボイラの燃焼系統を図１４に基づいて
説明する。バンカ１０１に貯蔵された石炭は、ボイラ火
炉１０２の負荷に応じて石炭フィーダ１０３からミル１
０４に送られ、ミル１０４で粉砕されて微粉炭となる。
生成された微粉炭は、ミル１０４に付設された図示しな
い分級機によって分級され、所定粒度以下の微粉炭のみ
が搬送用空気にて搬送され、ボイラ火炉１０２の炉壁に
取り付けられた微粉炭バーナ１０５の１次流路に供給さ
れる。微粉炭搬送用空気は、ＰＡＦ（Primary Air Fan
）１０６で加圧され、熱交換器１０７で所定温度（約
８０℃）まで昇温された後に、ミル１０４に送られる。
一方、燃焼用空気は、ＦＤＦ（Force Draft Fan ）１０
８から熱交換器１０９に送り込まれ、約３５０℃に加熱
された後、ボイラ火炉１０２の炉壁に設けられた風箱１
１０に入り、微粉炭バーナ１０５の２次流路及び３次流
路に供給される。ボイラ火炉１０２で発生した燃焼ガス
は、煙道１１１を通って最終的には大気中に放出される
が、その一部はＧＲＦ（Gas Recirculation Fan ）１１
２によって抜き出され、ボイラ火炉１０２に付設された
ＧＲ投入ダクト１１３に戻される。

【００２１】以下、本発明に係る微粉炭バーナの第１の
実施形態例を、図１〜図１０に基づいて説明する。これ
らの図において、１１は微粉炭と搬送用空気との固気二
相流が流れる１次流路、１２は燃焼用空気を供給するた
めの２次流路、１３は同じく燃焼用空気を供給するため
の３次流路、１４は重油ノズル、１５は逆火防止用のベ
ンチュリ、１６は２次空気の旋回器、１７は３次空気の
旋回器、１８は３次空気の調整器、１９は微粉炭濃縮
器、２０はバーナ出口に備えられたブラフボディ型の外
周保炎器（保炎リング）、２１はブラフボディ型の内周
保炎器、２２は外周保炎器２０と内周保炎器２１とを連
結する連結部材、２３は内周保炎器２１が取り付けられ
る整流用円筒、２４は内周保炎器２１又は整流用円筒２
３を支持する支持部材、２５は高温空気流路を示してい
る。

【００２２】図１の微粉炭燃焼バーナは、重油ノズル１
４の外周に、１次流路１１と２次流路１２と３次流路１
３とを同心に配置してなる。１次流路１１の出口は、２
次流路１２の出口よりも固気二相流の流れ方向Ａに関し
て上流側に設定され、その先端部内周には、逆火防止用
のベンチュリ１５が設けられている。この１次流路１１
は、バーナ中心軸Ｘ−Ｘに沿って固気二相流の流れ方向
Ａの上流側Ｂ又は後流側Ｃに移動できるようになってい
る。補助燃料供給管１４の外周のベンチュリ移動範囲よ
りも後流側には、微粉炭濃縮器１９が取り付けられる。
また、当該補助燃料供給管１４の先端部外周には、支持
部材２４を介して内周保炎器２１が設けられる。一方、
２次流路１２の出口の内周保炎器２１と対向する部分に
は、外周保炎器２０が取り付けられる。さらに、３次流
路１３には３次空気の旋回器１７が備えられる。

【００２３】１次流路１１に供給された微粉炭と搬送用
空気の固気二相流は、ベンチュリ１５を通過した後、２
次流路１２内に入り、２次空気と混合される。混合され
た固気二相流は、微粉炭濃縮器１９によって濃縮され、
外周保炎器２０及び内周保炎器２１を通って２次流路１
２の出口よりボイラ火炉内に噴射され、燃焼される。ま
た、旋回器１７によって旋回された３次空気が、３次流
路１３の出口から燃焼している微粉炭流の周囲に吹き込
まれる。

【００２４】前記したように、２次空気はボイラ火炉に
付設された熱交換器によって３００℃〜３５０℃に加熱
されているので、高温の２次空気と接触した微粉炭は昇
温し、可燃性の揮発ガス成分を放出する。この揮発ガス
成分は、外周保炎器２０及び内周保炎器２１の後流部分
に形成される再循環領域に巻き込まれ、高温のガス体を
形成する。したがって、本例の微粉炭燃焼バーナによれ
ば、燃料として２００メッシュ通過率が６０〜７０％前
後の粗粉炭や高燃料比炭などの難燃性炭を用いた場合に
も燃料の着火性を良好に保つことができ、高い広域負荷
特性を実現することができる。

【００２５】また、本例の微粉炭燃焼バーナは、１次流
路１１をバーナ中心軸Ｘ−Ｘに沿って固気二相流の流れ
方向Ａの上流側Ｂ又は後流側Ｃに移動できるように構成
したので、１次流路１１の設定位置を調整することによ
って燃料の着火性を適宜調節することができ、広範な炭
種や粒度に対応することができる。例えば、難燃性炭を
燃料として用いた場合には、微粉炭燃焼バーナを上流側
Ｂに移動することによって固気二相流と２次空気との接
触混合時間を長くでき、揮発ガス成分の発生を促進でき
るので、着火性の向上が図られる。また、一旦着火燃焼
が開始した後は高温の２次空気と混合されているので、
３次旋回流が混ざり込むまでの微粉炭の燃焼量が多くな
り、火炉出口における未燃分を減少することができる。
反対に、良燃性炭を燃料として用いた場合には、微粉炭
燃焼バーナを後流側Ｃに移動することによって固気二相
流と２次空気との接触混合時間を短くでき、揮発ガス成
分の発生を抑制できるので、バーナ内での発火を防止で
きる。

【００２６】図２に、バーナ出口から火炉出口に至るま
での各部における本発明に係る微粉炭燃焼バーナの未燃
焼率を、バーナ内で固気二相流と２次空気とを接触混合
させない従来の微粉炭燃焼バーナとの比較において示
す。この図から明らかなように、本発明に係る微粉炭燃
焼バーナは、バーナ近傍燃焼域における燃焼率が従来の
バーナよりも高く、しかもバーナ近傍燃焼域が従来のバ
ーナよりも拡大するため、最終的にバーナ出口における
未燃焼率が従来バーナよりも低くなる。

【００２７】図３に、燃料である微粉炭の粒度（２００
メッシュ通過率）とバーナ出口における未燃焼率との関
係を示す。この図から明らかなように、従来の微粉炭燃
焼バーナは、２００メッシュ通過率が約８０％の微粉炭
を用いなくてはバーナ出口における未燃焼率を５％にす
ることができないが、本発明に係る微粉炭燃焼バーナに
よれば、２００メッシュ通過率が約６０％の微粉炭を用
いることによってバーナ出口における未燃焼率を５％に
することができる。

【００２８】なお、固気二相流を２次空気と混合させる
と、固気二相流のＣ／Ａ比が低下するが、本例の微粉炭
燃焼バーナは、重油ノズル１４の外周のベンチュリ１５
の移動範囲よりも後流側に微粉炭濃縮器１９を設けたの
で、２次空気の導入に伴う固気二相流中のＣ／Ａ比の低
下を微粉炭濃縮器１９による濃縮によって補うことがで
き、しかも微粉炭を高温の２次空気によって予熱するこ
とができるので、燃料として前記のような難燃性炭を用
いた場合にも、十分な着火性の改善を実現できる。ま
た、固気二相流を高温の２次空気と接触させるとバーナ
内で発火しやすくなるが、本例の微粉炭燃焼バーナは、
１次流路１の出口内周にベンチュリ１５を設けたので、
逆火を防止することができる。

【００２９】なお、本実施形態例に係る微粉炭燃焼バー
ナは、バーナ内で固気二相流と高温の２次空気とを接触
混合させることを特徴とするものであって、その他の部
分については必要に応じて適宜他の構成にすることもで
きる。以下に、本実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナの
変形例を列挙する。

【００３０】図１の微粉炭燃焼バーナにおいては、バ
ーナ出口に外周保炎器２０と内周保炎器２１とを備えた
が、図４に示すように内周保炎器２１を省略し、外周保
炎器２０のみを備えることもできる。

【００３１】図１の微粉炭燃焼バーナにおいては、１
次流路１の後流側に微粉炭濃縮器１９を備えたが、図５
に示すように微粉炭濃縮器１９を省略することもでき
る。

【００３２】図１の微粉炭燃焼バーナにおいては、バ
ーナ出口に外周保炎器２０及び内周保炎器２１を備える
と共に、１次流路１１の後流側に微粉炭濃縮器１９を備
えたが、図６に示すように内周保炎器２１及び微粉炭濃
縮器１９の両方を省略することもできる。

【００３３】図１の微粉炭燃焼バーナにおいては、逆
火防止手段としてベンチュリ１５を１次流路１１の出口
内周に備えたが、図７に示すように１次流路１１を構成
する管路の出口１１ａを絞り、他の部分よりも小径にす
ることによっても同様の逆火防止効果を得ることができ
る。

【００３４】図１の微粉炭燃焼バーナにおいては、内
周保炎器２１を支持部材２４を介して直接重油ノズル１
４の先端部外周に取り付け、しかも外周保炎器２０と内
周保炎器２１とを無連結で配置したが、図８に示すよう
に重油ノズル４の先端部に支持部材２４を介して固気二
相流を整流するための整流用円筒２３を取り付け、当該
整流用円筒２３のバーナ出口側に内周保炎器２１を取り
付けると共に、外周保炎器２０と内周保炎器２１とを連
結部材２２によって連結することもできる。連結部材２
２としては、熱応力や振動応力を吸収して保炎器２０，
２１の破壊を防止するため、Ｖ字形に曲折されたＶ字金
具やＵ字形に曲折されたＵ字金具などを用いることが好
ましい。かかる構成は、図９に示すように微粉炭濃縮器
１９を省略した場合にも応用できるし、また、図１０に
示すように１次流路１１の出口１１ａに逆火防止用の絞
りを形成した場合にも応用できる。

【００３５】以下、本発明に係る微粉炭バーナの第２実
施形態例を、図１１に基づいて説明する。

【００３６】本例の微粉炭燃焼バーナは、図１１
（ａ），（ｂ）に示すように、１次流路１１の出口を２
次流路１２の出口とほぼ同一位置に設定すると共に、１
次流路１１内に固気二相流よりも高温でかつ４００℃以
下の高温空気を流す高温空気流路２５を内挿したことを
特徴とする。当該高温空気流路２５の先端は１次流路１
１に設けられたベンチュリ１５の最狭部よりも固気二相
流の流れ方向Ａに関して後流側に配置され、１次流路１
１内で固気二相流と高温空気とを混合する。また、高温
空気流路２５は、バーナ中心軸Ｘ−Ｘに沿って、固気二
相流の流れ方向Ａに関して上流側Ｂ又は後流側Ｃに移動
できるように構成される。その他の部分については図１
に示した第１実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナと同じ
であるので、対応する部分に同一の符号を表示して説明
を省略する。

【００３７】本例の微粉炭燃焼バーナは、バーナ内で固
気二相流と２次空気と同温度の高温空気とを混合すると
共に、バーナ出口にブラフボディ型の保炎器２０，２１
を備え、高温空気流路２５をバーナ中心軸Ｘ−Ｘに沿っ
て移動できるようにし、さらには１次流路１１の内部の
高温空気吹き出し部よりも上流側には逆火防止用のベン
チュリ１５を備えたので、第１実施形態例に係る微粉炭
燃焼バーナと同様の効果を発揮することができる。

【００３８】なお、本実施形態例に係る微粉炭燃焼バー
ナは、バーナ内で固気二相流と２次空気と同温度の高温
空気とを接触混合させることを特徴とするものであっ
て、その他の部分については、図４〜図１０に示した第
１実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナの他の構成例と同
様に、適宜他の構成にすることができる。

【００３９】次に、本発明に係る微粉炭バーナの第３実
施形態例を、図１２に基づいて説明する。

【００４０】本例の微粉炭燃焼バーナは、図１２に示す
ように、図示しない微粉炭製造装置と１次流路１１とを
つなぐ管路３１に微粉炭と搬送用空気の固気二相流を固
体燃料分が多い濃縮流と固体燃料分が少ない希薄流とに
分離する微粉炭濃縮器３２を設けると共に、バーナ中心
に当該微粉炭濃縮器３２によって分離された希薄流を導
く希薄流搬送流路３３を設けたことを特徴とする。微粉
炭濃縮器３２にて分離された濃縮流は１次流路１１に導
かれ、バーナ内で２次空気と接触混合される。一方、前
記微粉炭濃縮器３２にて分離された希薄流は、希薄流搬
送流路３３に導かれ、バーナ中心から火炉内に噴出され
る。その他の部分については図１に示した第１実施形態
例に係る微粉炭燃焼バーナと同じであるので、対応する
部分に同一の符号を表示して説明を省略する。

【００４１】本例の微粉炭燃焼バーナは、第１実施形態
例に係る微粉炭燃焼バーナと同様の効果を発揮できるほ
か、微粉炭製造装置と１次流路１１とをつなぐ管路３１
に微粉炭濃縮器３２を設け、当該微粉炭濃縮器３２にて
分離された濃縮流を１次流路１１に導くようにしたの
で、２次空気と混合することによる固気二相流中のＣ／
Ａ比の低下を微粉炭濃縮器２２による濃縮によって補う
ことができ、より一層良好な着火性を実現することがで
きる。

【００４２】なお、本実施形態例に係る微粉炭燃焼バー
ナは、図示しない微粉炭製造装置と１次流路１１とをつ
なぐ管路３１に微粉炭濃縮器３２を設け、当該微粉炭濃
縮器３２にて分離された濃縮流を１次流路１１に導くこ
とを特徴とするものであって、その他の部分について
は、図４〜図１０に示した第１実施形態例に係る微粉炭
燃焼バーナの他の構成例と同様に、適宜他の構成にする
ことができる。また、図１２においては、固気二相流と
２次空気とを接触混合させる場合のみについて図示した
が、上記第２実施形態例のように、高温空気を固気二相
流中に噴出させるタイプの微粉炭燃焼バーナにも応用で
きることは勿論である。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バーナ内部で１次流路より供給される固気二相流と高温
空気とを混合させて固気二相流中の石炭粉から可燃性の
揮発ガス成分を放出させ、当該可燃性の揮発ガスをバー
ナ出口に設けられたブラフボディ型保炎器の後流部分に
形成される再循環領域に巻き込んで燃焼するようにした
ので、保炎器の近傍を通過する未着火の粗粉炭への着火
保炎が促進され、燃料として２００メッシュ通過率が６
０〜７０％前後の粗粉炭や高燃料比炭等の難燃性炭を燃
料として用いた場合にもその着火性が高められる。ま
た、固気二相流を高温の２次空気と接触させるとバーナ
内で発火しやすくなるが、１次流路の出口内周にベンチ
ュリや絞り等の小径部を設けたので、逆火を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナの構成
図である。

【図２】本発明の効果を示すグラフ図である。

【図３】本発明の効果を示すグラフ図である。

【図４】内周保炎器が省略された第１実施形態例に係る
微粉炭燃焼バーナの構成図である。

【図５】微粉炭濃縮器が省略された第１実施形態例に係
る微粉炭燃焼バーナの構成図である。

【図６】内周保炎器及び微粉炭濃縮器が省略された第１
実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナの構成図である。

【図７】１次流路に逆火防止用の絞りが設けられた第１
実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナの構成図である。

【図８】１次流路に整流用円筒が設けられ、かつ外周保
炎器と内周保炎器とが連結部材にて連結された第１実施
形態例に係る微粉炭燃焼バーナの構成図である。

【図９】整流用円筒を有する第１実施形態例に係る微粉
炭燃焼バーナの他の例を示す構成図である。

【図１０】整流用円筒を有する第１実施形態例に係る微
粉炭燃焼バーナのさらに他の例を示す構成図である。

【図１１】第２実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナの構
成図である。

【図１２】第３実施形態例に係る微粉炭燃焼バーナの構
成図である。

【図１３】従来例に係る微粉炭燃焼バーナの構成図であ
る。

【図１４】微粉炭焚きボイラの燃焼系統図である。

【符号の説明】

１１１次流路１１ａ絞り１２２次流路１３３次流路１４重油ノズル１５ベンチュリ１６２次空気の旋回器１７３次空気の旋回器１８３次空気の調整器１９微粉炭濃縮器２０外周保炎器２１内周保炎器２２連結部材２３整流用円筒４４支持部材２５高温空気流路３１管路３２微粉炭濃縮器３３希薄流搬送流路

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微粉炭と搬送用空気との固気二相流が流
れる１次流路と、当該１次流路の外周に設けられた燃焼
用空気供給用の２次流路及び３次流路とを備えた微粉炭
燃焼バーナにおいて、バーナ内部に前記固気二相流と当
該固気二相流よりも高温でかつ４００℃以下の高温空気
との混合部を設け、前記１次流路の内周の前記混合部よ
りも前記固気二相流の流れ方向に関して上流側に逆火防
止部を設けると共に、バーナ出口にブラフボディ型保炎
器を設けたことを特徴とする微粉炭燃焼バーナ。
【請求項２】請求項１に記載の微粉炭燃焼バーナにお
いて、前記１次流路の出口を前記２次流路の出口よりも
前記固気二相流の流れ方向に関して上流側に設定し、前
記２次流路内で前記固気二相流と前記高温空気である２
次空気とを混合することを特徴とする微粉炭燃焼バー
ナ。
【請求項３】請求項１に記載の微粉炭燃焼バーナにお
いて、前記１次流路の出口を前記２次流路の出口とほぼ
同一位置に設定すると共に、前記１次流路内に前記固気
二相流よりも高温でかつ４００℃以下の高温空気を流す
高温空気流路を設け、当該高温空気流路の先端を前記逆
火防止部の最狭部よりも前記固気二相流の流れ方向に関
して後流側に配置し、前記１次流路内で前記固気二相流
と前記高温空気とを混合することを特徴とする微粉炭燃
焼バーナ。
【請求項４】請求項２に記載の微粉炭燃焼バーナにお
いて、前記１次流路をバーナ中心軸に沿って前記固気二
相流の流れ方向に関して上流側又は後流側に移動できる
ようにしたことを特徴とする微粉炭燃焼バーナ。
【請求項５】請求項３に記載の微粉炭燃焼バーナにお
いて、前記高温空気流路をバーナ中心軸に沿って前記固
気二相流の流れ方向に関して上流側又は後流側に移動で
きるようにしたことを特徴とする微粉炭燃焼バーナ。
【請求項６】請求項１に記載の微粉炭燃焼バーナにお
いて、前記混合部の後流部分に微粉炭濃縮器を設けたこ
とを特徴とする微粉炭燃焼バーナ。
【請求項７】請求項１に記載の微粉炭燃焼バーナにお
いて、前記ブラフボディ型保炎器を、固気二相流の外周
部分の流れを遮る外周保炎器と内周部分の流れを遮る内
周保炎器とから構成したことを特徴とする微粉炭燃焼バ
ーナ。
【請求項８】請求項７に記載の微粉炭燃焼バーナにお
いて、前記外周保炎器と前記内周保炎器とを、連結部材
を介して連結したことを特徴とする微粉炭燃焼バーナ。
【請求項９】請求項１に記載の微粉炭燃焼バーナにお
いて、前記混合部の後流側に高温空気と混合された固気
二相流を整流するための整流用円筒を設け、当該整流用
円筒のバーナ出口側に内周保炎器を取り付けたことを特
徴とする微粉炭燃焼バーナ。
【請求項１０】請求項１に記載の微粉炭燃焼バーナに
おいて、微粉炭製造装置と前記１次流路とをつなぐ管路
に微粉炭濃縮器を設けて微粉炭と搬送用空気の固気二相
流を固体燃料分が多い濃縮流と固体燃料分が少ない希薄
流とに分離すると共に、前記１次流路内に希薄流搬送流
路を設け、前記微粉炭濃縮器にて分離された濃縮流を前
記１次流路に導き、前記微粉炭濃縮器にて分離された希
薄流を前記希薄流搬送流路に導いて、バーナ出口から火
炉内に噴出させることを特徴とする微粉炭燃焼バーナ。