JPS59170603A - ２次空気制御ダンパ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術背景 本発明は接線燃焼炉内の２次空気の速度と分布とを調整
して燃焼を調整することに係るものである。更に具体的
にいえば、本発明は討リフイスと（〜での２次空気ノズ
ルからの２次空気を所り′召の速度と分布状態で供給す
るようノズルの開口を調整するへどに係るものである。

。 背景技術 産業用炉に、情けるＮＯｘとスラグのコントロール技術
に関する文献としてはレズリーブルースの［−フランス
にオ・引けろバーナのＮＯｘ放出の減少と後燃焼１と題
］−２、パワーの１９８１年１月号の３３−４０頁に掲
載の論文がある３、この論文はＮＯｘの生成と制御のフ
ァクタであるバーナと炉との構成と燃料とを扱ってし０
る労作である。しかし、ことでこの論文のすべての面を
考慮することは余り意味がなシＱｏ重要な部分は１次と
２次の燃焼空気の量と速度と方向とを制御できろ接線燃
焼式産業炉に言及しているところである。

接線燃焼式産業炉においては、炉の垂直軸の一側ヘバー
ナの放出を向けて渦巻きの燃焼区域をつくるととにより
いわゆる火球が発生せしめられる。３次球の燃焼と火球
の外側（すなわち、火球と炉の壁との間の環状区域）と
の間に２次空気を配分するととができる。

ＮＯｘ制御の主目的は火球の炎温度をある制限内に維持
ずろことである。この制限を表現する別の仕方は、火球
は燃料の濃い燃焼となって維持され、火球の周囲の燃焼
は空気の濃い状態で維持されていると規定するととであ
る。とのようにすると、ＮＯｘの生成を防止するレベル
に全炎温度が維持される。

勿論ＮＯｘは燃料の窒素と燃焼空気の窒素とから発生す
る。燃焼を最初維持している空気の量と２次的に燃焼に
入る空気の量とを配分することにより燃料と空気との両
方から生じるＮＯｘを制御できる。炉燃焼の操作員は、
火球と炉壁との間の環状区域と火球とに対して２次空気
を配分することにより燃焼プロセスを経験的に調整して
いる。

火球の炎の温度を制限し、そして炉壁な覆う２次空気の
カーテンをつくろ準化管量的状態は、一般に火球へ２次
空気の２０チ以下を供給することにより維持される。２
次空気のカーテンは炉壁上のスラグの形成を防止する。

ＮＯｘとスラグとの両方を制御するのに空気を配分する
ことは炉の操作員が使える調整具を必要とする。

火球と炉壁とが形成する環状区域のカーテンと火球燃焼
との間で２次空気を配分することに伺随し２て、炉にか
＼る負荷が変るとき２次空気の配分の速度を維持すると
いう問題がある。炉の熱に対する要請が変化すると燃料
の量と空気の量と両方とも変えるのが基本である。炉の
負荷が低下すると２次空気の量を減少するけれども、火
球と炉壁とが形成する環状区域のカーテン及び／又は火
球に燃焼を維持するに必要とされる速度にその減少２次
空気の速度を近づけて維持することが望ましい。炉の燃
焼状態にとって望ましい２次空気の速度を維持するには
２次空気ノズルの構造を変えなければならない。

炉の隅の風箱の垂直方向に調整できる空気ノズルは、回
転ベーンが形成するチャンネルを通して空気を供給され
、炉の外側に沿って配置されているコンジットから空気
な風箱へ向ける。回転ベーンのチャンネルで供給されろ
この空気の総量は従来技術で完成されている一組のダン
パーによす制御される。然しなから、回転ベーンのチャ
ンネル内での全空気の配分と速度制御とは炉運転中に利
用し得る制御装置によって行なわれるということはなか
った。配分と速度を変えるためチャンネルの断面積を調
整するには炉の運転の停止を待たなければ々らない。風
箱のノズルへの全燃焼空気の分布と速度とを測定して火
球の燃焼へ向ける空気の量と速度とを、そして火球と炉
壁との間のカーテンへ向ける空気の量と速度とを迅速に
制御するには各ベーンチャンネル内に調整制御要素を必
要とする。

発明の開示 本発明の目的は、全空気を配分しそして各チャンネルを
流れる空気の速度を制御するため風箱内の各チャンネル
に取付けた空気流制御構造体を提供することである。

本発明の別の目的は炉外で操作できるコントロールシス
テムであって、炉のバーナの作動中にチャンネル内で各
空気流制御構造体を位置ぎめして燃焼空気の配分を変え
、そして各チャンネルへの空気の速度を制御するコント
ロールシステムを提供することである。

本発明の他の目的、利点そして特徴は添付図を参照して
なされる以下の説明から当業者は理解することでル）ろ
う。

術語とテクノロジ一 本発明は接線燃焼炉に本質的に係るものである。

伝統的にそうなっているのであるが、接線燃焼炉の断面
は矩形の箱であり、その壁はチューブで裏打ちされ、そ
れらのチューブを流れる水は炉へ供給された燃料の燃焼
により加熱されて蒸気となる。

炉室の垂直中心線の周りに保持される渦状の炎の塊捷り
となって燃焼している。燃料ノズルは箱状の室の各隅の
風箱に取付けられており、そして火球をつくるよう中心
線の一側に所定角度に炎を向けて上下に燃料ノズルは傾
けることができろ。風箱は垂直方向にのびた構造体で、
その中で調整式バーナは垂直に積上げられ、そして２次
空気の調整式ノズルを狭んでいる。燃料ノズルの水平方
向は炉の中心線に対１〜て固定されている。空気ノズル
からの２次空気の方向と速度とは本発明の関心事である
。

２次空気を風箱へ運ぶ炉の外のコンジットは炉壁の外側
に沿って取付けられて−るのが普通である。これらの２
次空気のコンジットは風箱内に取付けた空気ノズルで終
っている。ノズルと結合するため遷移区域によりコンジ
ットは風箱内へ急に曲げ入れられている。風箱のノズル
オリフィスへ２次空気を滑らかに向けていくチャンネル
を形成するコンジットから成る遷移区域にターニングベ
ーンと称する一組の平行バッフルを数句けるのが実際で
ある。

ターニングベーンの数は２よりも多いが、コンジットを
ノズルの上流で３本の平行チャンネルに分けるため２つ
の垂直ベーンを使用するのが普通である。これらの３つ
のチャンネルへの入口はダンパ又はルーバーにより制御
され、このダンパ又バルーバーはすべてのノズルへの２
次空気の流れに対し所望の障害を保つよう動くようにな
っている。必要とされる全ての空気の量は炉の熱に対す
る要請によって変ってくるのであり、そして現在の関心
事ではない。本発明は、全空気制御ダンパー又はルーバ
ーの下流のターニングベーンが形成するチャンネルの中
での全２次空気の分布と速度とに係るものである。

各チャンネルに設けた空気流制御構造体はルーバー又は
ダンパーと名付ける。チャンネルの分割区域毎に設けた
別々のダンパー又はルーパート水平側壁とによりチャン
ネルは更に分割される。各チャンネル内のルーバー又は
ダンパー毎に別々のコントロールシステムを設けて各チ
ャンネルの各再分割部分からのノズル供給２次空気の実
効的々オリフィスの開きをつくる。チャンネルの再分割
部分が供給するノズルの種々の開口への全２次空気の分
布と速度とは制御され、本発明の目的は達成される。

本発明の究極の目的は、炉壁と火球との間のカーテンと
火球との間でノズルからの２次空気を分配し、しかも各
分配部分の速度を調整することである。空気流コントロ
ールの第２組が空気出口速度の変化を、従ってモーメン
トの変化をつくるか、その必要とする空気マスを変化さ
せず、火球の形状と位置とを変化させる。本発明によれ
ば、この分布は炉の外の位置から操作員が決定でき、そ
して調整できる。かくして、操作員のための道具で２次
空気の分布と速度とを調整し、それにより燃焼室内に発
生したＮＯｘと、燃焼室の壁土に沈積するスラグと燃焼
特性とを炉の負荷の変化につれて制御する。

実施例 炉の機構 風箱１から放出される空気と燃料の燃焼によシ火球３が
発生させられるときの炉２の各隅の風箱１の関係を第１
図に示す。普通行なわれていることであるが、各風箱１
は燃料と一次空気との混合物を放出する一連の垂直に積
上けた燃料ノズルを各風箱に数句けている。風箱におけ
る各燃料ノズルの間に別のノズルを取付けて燃焼を完了
するに必要な２次空気を放出する。第１図は風箱１、炉
壁２そして火球３の間の全体的な位置関係を示す。

第２図は垂直配置の燃料ノズルと２次空気放出口とを設
けた一つの風箱１を示す。第３図は、炉へ空気を運ぶ導
管へノズルを結合する遷移区域の端へ接続された一組の
２次空気ノズルを示す。

第１図に明らかなように、粉状の固体燃料（石炭）とそ
れの燃焼を維持するに必要な空気との点火により渦巻状
の炎の塊りとなったのが火球３である。各風箱１の燃料
ノズルは一ト下に傾くか、１次空気と燃料との混合物を
炉２の垂直中心線の一側に２ないし３度の方向へ放出す
る。中心線の一側へ何度傾けて燃料ノズルが放出するか
により火球３の大きさと回転速度が決する３３トの渦巻
の火の塊の中へ全２次空気の一部分を所定速度で注入し
て化学量論的条件で必要とされるだけの燃焼を生じさせ
る。残りの２次空気は炉２の内壁と火球３どの間に空気
のカーテン４を形成する速度で放出される。このカーテ
ン４は同じ方向に回転している火球を包み、そ（−て炉
壁を裏打ぢしているチューブ５上にスラグが衝突するの
を防ぐ。

これから本発明の核心に入ることになる。２次空気の速
度の制御と、火球３とカーテン４への２次空気の配分の
調整とが本発明により達成されるのである。従来は、炉
の運転者は炉の運転中に炉の外から配分２次空気の方向
と速度とを連続的に調整することはできなかった。

第２図は水を含むチューブ５の壁を示し、そ（〜て風箱
１から燃料と空気を放出するためデユープ５がどのよう
に曲げられて配置されているかを示している。燃料ノズ
ル６．７．８は風箱１内に垂直に積上げられている。燃
料ノズルの各対の間に２次空気ノズル９．１０，１．１
．１２が取付けられている。このように取付けると燃料
と空気のノズルは炉２の壁に接線方向に空気と固体燃料
と吹出す。

遷移区間 第３図は多くの開口をもつ一組の２次空気ノズルを示し
ており、そして第３図には示されてｈなｈンースコンジ
ットにより遷移区域１５−空気がどのように運ばれるか
を詳細に示す。燃料と空気のコンジットは第１図に１６
で示されている。２次空気のコンジットの一つは遷移区
間１５の端で終る。この遷移区間１５に入る全２次空気
は一組のルーパー１８により調整されろ。ノズルセット
９を通し２て放出するため遷移区域１５を通る全２次空
気の全調整をルーパー１８が行なう。

傾斜式ノズルセット９は固定オリフィスと考えることが
できろ。このノズルセットから炉の中へ放出される空気
の速度は、ルーパー１８のすぐ下流の遷移区域内の空気
の圧力により定まる。コンジット１６のファン圧力と２
次空気ルーパー１８のセツティングにより遷移区域と炉
との差圧がつくられる。これは空気が遷移区域に入ると
きの圧力である。同じ圧力が遷移区域に存在することを
意味するものではない。ルーパー１８が部分的に閉じら
れているとそれははるかに低くなる。遷移区域に入る空
気の量が部分であるけれども、圧力が小さいと、ノズル
セット９からの出口速度は火球に対して空気を侵入させ
るか又は向けるかさせるに必要とするよりも低くなる６
、 それ故、本発明を具現している空気の流れ制御構造体は
可変オリフィスに相当し、遷移区域のチャンネル内の圧
力を選択的に増大１〜て炉内注入用ノズルセット９の所
望域へ空気を流すときの速度を適正なものとする。

遷移区域１５を通る全空気をルーパー１８により制御す
ることから離れて、本発明はノズルセット９から放出す
るためノズルセットへ全２次空気を配分することに係る
ものである。ノズルセット９へ全空気を配分する構造的
な制御は回転ベーン１９．２０の調整から始まる。区域
１５内でこれらの回転ベーンは垂直に配置されていて区
域１５をチャンネル２１．２２．２３に分割する。本発
明は全空気量をこれらのチャンネルに配分する。全空気
のうちのどれだけの部分を各チャンネルに入れるかを決
めるとき、ノズルセット９からの２次空気の放出が全空
気の水平配分を確立する。それはノズルセット９から火
球と炉壁との間のカーテン４と火球３とに向って放出さ
れる。２次空気のこの配分の外的を制御を与えるため、
炉の操作員にすべての重要な２次空気配分を「調整１す
る手段が力えられており、この手段により火球３を整形
１〜、そして火球と炉壁との間に空気のカーテン４をつ
くり、とのカーテンは炉壁にスラグが衝突するのを防１
１−シている。

ベーン１９．２０は遷移コンジット区域１５内の１つ又
はそれ以上の区画手段を表わしている。

２つのベーン１９．２０ばその区域を通る２次空気流の
飛型的制御手段を表わしているに過ぎない。

更に、チャンネル２１．２２．２３は水平ベーン２４に
より分割されるものとして示されている。このようなベ
ーン手段により、３つのチャンネル２１．２２．２３は
それぞれ垂直に再分割される。遷移区域を通る２次空気
の分布と速度とに対し更に制御が行われる。

各チャンネル２１，２２．２３にうけとられた全空気の
量とそれの速度とは、ルーパー１８とノズルセラ）・９
との間に取付けたバルブが流れへ与える障害の大きさに
より決められる。第３図において各チャンネルに取付け
られたバルブはフラッパーとして示されている。詳しく
いえば、チャンネル２１にはフラッパー２５を、チャン
ネル２２にはフラッパー２６を、そしてチャンネル２３
にはフラッパー２７をそれぞれ設ける。各フラッパー／
バルブは更に２つの部分に分けられ、各部分は水平ベー
ン２４によシつくられたサブチャンネル内に取付けられ
る。各フラッパー／バルブの部分の間の機械的リンケー
ジ２５’　、　２６’、２７′　は遷移区域１５の外へ
のびて炉の操作員に各２次空気流を機械的にセットする
手動による手段な力えている。すべての分割部分と遷移
区域１５を通る２次空気の速度とは完全に制御され、そ
の結果ノズルセット９は炉の操作員が望んだとおりの速
度と方向のパターンで２次空気を放出する。

斜上から明らかなように、本発明は既述のすべての目的
を達成し、本発明の装置に固有の効果を奏している。

あろ特徴的部分は有用であり、他の特徴的部分どは別個
に採用することができる。これも本発明の技術的思想の
範囲内にある。

本発明はそれの技術的思想の範囲内で種々変更すること
ができるので本文に説明し、添付図に示した実施例に本
発明を限定Ｌ〜て解釈すべきものでは々い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を具現する２次空気供給構造体を隅の
風箱に取付けた接線燃焼炉の平面図である。 第２図は、炉の内側から見た風箱の一部分の斜視図であ
り、燃料ノズルとの関係で２次空気の供給口を示してい
る。 第３図は、２次空気を風箱のノズルへ供給する遷移コン
ジットを一部破断じて示す斜視図である。 １・・風箱、２・・炉、３・・火球、４・・空気のカー
テン、５・・チューブ、６，７．８・・燃料ノズル、９
．１０，１１．１２・・２次空気ノズル、１５・・遷移
区域、１６・・燃料と空気のコンジット、１８・・ルー
バー、１９．２０・・ベーン、２１，２２．２３・・チ
ャンネル、２４・・水平ベーン、２５，２６．２７・・
フラッノぐ、２５′。 ２６’、２７’・・機械的リンケージ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．２次空気源、 枡線燃焼炉の外側で炉壁に取付けられ、そして２次空気
   源へ接続されているコンジット、炉壁を通ってのびそし
   て複数の開口を有する上下に傾けれるノズル内へ入る前
   記の２次空気コンジットへ接続されている遷移コンジッ
   ト区域、 傾けれるノズルの上流側で遷移コンジット内に取付けら
   れていて遷移コンジット区域に複数のチャンネルを形成
   する少なくとも１つの調整ベーン、 この調整ベーンが形成する各チャンネル内に取付けた空
   気流制御構造体、そして チャンネルからノズルの開口へ供給された全２次空気の
   速度と分布のパターンを決めるため炉外から操作できる
   よう配置された、各空気流制御構造体のための制御手段 を含んだことを特徴とする接線燃焼炉の風箱へ２次空気
   を供給する装置。 ２、炉の外側に取付けられた２次空気コンジットの間の
   遷移区域が鋭く曲がって風箱内へ２次空気を注入し、そ
   して遷移区域内の調整ベーンが曲げられてノズルへの空
   気の円滑な流れを与えるようにした特許請求の範囲第１
   項に記載の装置。 ３、　各チャンネル内の空気流制御構造体が制御手段に
   よシ位置ぎめされるようにリンク結合されたフラッパー
   の形をしている特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ４．２次空気コンジットと遷移コンジット区域との間に
   取付けられた２次空気のための空気流制御手段、および
   炉内で燃焼のため遷移コンジット区域を通る全空気のた
   めの空気流制御手段を制御する手段 を含む特許請求の範囲第１項に記載の装置。