JPS604706A - 微粉炭バ−ナ - 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】 本発明は微粉炭を空気、排ガス等の搬送媒体に浮遊させ
て搬送し、微粉炭を燃焼させる燃焼装置に係り、特に排
ガス中の窒素酸化物及び未然分を低減スる微粉炭バーナ
に関するものである。

昭和４８年末のオイルショック以来、事業用ボイラ等に
おいてエネルギ資源の見直しが各方面で行われ、大容量
微粉炭焚ボイラの開発が急務となっている。この場合問
題となるのは大気汚染防止策であり、石炭はその成分中
に多くの窒素分（Ｎ分）を含むため、燃焼によって発生
する窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度は他の燃料より高く、
このＮＯｘ　ノ抑制が必要である。

そこで、従来ＮＯｘ抑制のために開発された微粉炭バー
ナにつｈて第１図により説明する。

第１図中、１は微粉炭を搬送用窒息である１次空気によ
って火炉内に供給するための微粉炭ノズルであり、この
微粉炭ノズル１から火炉内に噴出わるとともにバーナの
保炎機能を維持するものであることが知られている。

更に前記微粉炭ノズルエの外側には、順に排ガスノズル
２．２次空気ノズル３が設けられ、２次空気ノズル３の
外側ｊＫは３次空気流路４が形成されている。２次空気
ノズル３及び３次空気流路４から２次ベーン３２及び３
次レジスタ４２ヲ介して火炉内に噴出する各空気は主に
石炭中の残炭分（チャー）の燃焼に携わるものであり、
このチャー燃焼域と前記１次空気による揮発分の燃焼域
とを分割するために微粉炭ノズルｌと２次空気ノズル３
との間に設けられた排ガスノズル２から排ガスがＰＧベ
ー７２２で旋回しながら噴出される。

しかし、以上のような従来の微粉炭バーナではＮＯｘの
低減には非常に有効であるが、燃焼が緩慢となるために
燃焼効率が下がり、特に揮発分の少ない高燃料比炭（燃
料比−固定炭素／揮発分）では灰中未燃分が多くなると
めう問題点がめった。

それ故に、バーナに適用できる燃料炭の範囲が限られる
とともに、高燃料比炭を燃料とする場合には灰中未燃分
を少なくするために燃料を微粒化する必要があり不経済
であった８ 又、他の従来例と１−で第１図に示すような２次空気ノ
ズル３及び３次空気流路４からそれぞれ排ガスを混入し
た空気を火炉内に噴出させることで、燃焼温度を低下さ
せ、かつ酸素分圧を低下させてＮ０ｘｋ低減する方法も
あるが、この様な方法でも前記と同様な燃焼効率が下が
って灰中未燃分が多くなるという問題点があり、前記セ
゛同様に適用できる燃料炭の範囲が限られたり、高燃料
比炭を燃料とする相合に不経済になる等の欠点がある。

本発明はかかる従来の欠点を解消するものであり、その
目的とするところは、微粉炭燃料における灰中未燃分を
増加させることなく、効果的に排ガス中のＮＯｘ’ｉ低
減できる微粉炭バーナを提供することにある。

本発明は前記の目的全達成するｌヒめに、微粉炭。

と搬送媒体との混合流体を炉内に噴出する微粉炭ノズル
の外周に、１つ以上の燃焼用の空気流路を設けた微粉炭
バーナにおいて、微粉炭の燃料比に応じて前記空気流路
のうち最外周の空気流路を流れる空気の噴出方向を変え
る噴出方向可変手段を有することを特休とするものであ
る。

以下、本発明の微粉炭バーナについて説明する。

第２図は本発明の微粉炭バーナの一実施例を示す断面図
、第３図（ａ）及び（１））はそれぞれ３次空気の噴出
方向を変えた第２図に示す微粉炭バーナの正面図である
。

第２図におりで、微粉炭とその搬送用の１次空気を火炉
内に供給する微粉炭ノズル１と、排ガスノズル２及び燃
焼用の２次空気を火炉内に供給する２次空気ノズル３は
第１図に示す従来の微粉炭バーナのものと同一のもので
ある。

そして、前記２次空気ノズル３の外側には、噴出口部分
１４ａがノズル中心軸に対して角既θが約１０°〜８０
°となるように屈曲さぜた複数個の３次空気ノズル１４
が環状に配設されていて、この複数個の３次空気ノズル
１４によって微粉炭バーナの最外周の空気流路である３
次空気流路が分割形成さ４れている。これら各３次空気
ノズル１４は、リンク機構等による３次空気の噴出方向
ｒＡ整器６によって連動して同角度同上りするように４
マ・開成されている。

又、ウィンドボックス７内に位１（りするこれら各３次
空気ノズル１４の後部外周面には空気を取り入れるだめ
の多斂の穴１４ｂが穿設されている。

更に第２図に示す２２は排ガスノズル２内を流れる排ガ
スに旋回力を与えるだめのＰＧベーンであす、３２は２
次空気ノズル３内を流れる２次空気に旋回力を与えるだ
めの２次ベーンで、ある。

そして、前記噴出方向マ１周整器６を枠作して前記各３
次空気ノズル１４の噴出口の向きを変えることで３次空
気の噴出方向を変えられるようになっている。すなわち
第３図（ａ）は噴出口部分１４ａが矢印入方向（各３次
空気ノズル１４の中心点を連ねてできる円の接線方向）
に対して反時計回りに＋αの角度を成した状態を示して
おり、そのとき各３次空気ノズル１４の噴出口は外向き
に配置され、すなわち各３次空気ノズル１４から噴出す
る３次空気の噴出方向は微粉炭バーナの中心部の微粉炭
ノズル１から噴出する微粉炭噴流から離れる方向になる
。

また、第３図中）は噴出口部分１４ａが前記と同様な矢
印Ａ方向に対して時計回りに−αの角度構成した状態を
示してお９、そのとき各３次空気ノズル１４の噴出口は
内向きに配置され、すなわち各３次空気ノズル１４から
噴出する３次空気の噴出方向は微粉炭バーナ中心部の微
粉炭ノズル１から噴出する微粉炭噴流に近づく方向にな
る。

尚、前記矢印入方向に対する噴出口部分１１Ｌの傾き角
（＋α及び−α）すなわち、噴出口の外向き或いは内向
きの程度は前記噴出方向調整器６を操作することで適度
に変えられる。

以上の様に構成した微粉炭バー力では、燃料として揮発
分が多く燃焼性の良い低すＡ料比炭を使用する場合には
前記噴出方向調整器６゛全操作して各３次空気ノズル１
４の噴出口を外向きとして３次空気を中心の微粉炭噴流
から離れるように噴出させる。これにより適度に緩慢な
燃焼となって灰中未燃分を増加させることなく　ＮＯｘ
を低減できる。

又、燃料として揮発分の少な°く燃焼性の悪い高燃料比
炭を使用する場合には前記噴出方向８１４整器６を操作
して各３次空気ノズル１４の噴出口を内向きとして３次
空気を中心の微粉炭噴流に近づくように噴出させる。こ
れにより適度に燃焼性が良くなってＮＯｘ？増加させる
ことなく灰中未燃分を低減できる。

尚、欠乏従来の微粉炭バーナと本実施例の微粉炭バーナ
との相違を明確にする為に本発明者らが燃焼試験炉を用
いておこなった実験及びその実験結果につｈて＠４図〜
第６図により、説明する。

第４図は第２図に示す微粉炭バーナのために使用される
燃焼試験装置を示す系統図、第５図及び第６図は第４図
に示す燃焼試験装置における実験結果を示す説明図であ
る。

第４図に示す８は燃焼試験炉であり、この燃焼試験炉８
は、内寸法で６００１角、５ｍ長あり耐火耐熱キャスタ
壁（厚さ２００ｇ）から成る炉本体９と、この炉本体９
の片側壁に取り付けられ、空気供給管１０が接続される
バーナ用風箱１】とから構成されている。そしてこのバ
ーナ用風箱１１内に排ガス供給’ｉ’１２ａ及び微粉炭
供給管１２ｂが接続され試験用のバーナ１１−装着して
燃焼試験が行なわれるが、この試験用のバーナ１２とし
て、第１図に示す従来の微粉炭バーナ及び第２図に示す
本実施例の微粉炭バーナを使用する。

又、本実施例の微粉炭バーナの場合には第２図に示すθ
は４５°で一定とした。更に、従来の微粉炭バーナ及び
本実施例の微粉炭バーナの両者に使用する微粉炭燃料は
、燃料比（固定炭素／揮発分）０．８の褐炭（Ａ炭）、
燃料比１．５のれき青膨（Ｂ炭）及び燃料比３．３の無
煙炭（Ｃ炭）とし、これらの微粉炭の粒径は全て２００
メツシュパス８０％のものを使用した。又、バーナに供
給する各空気の′　温度は１次空気が８０°Ｃでそれ以
外は３００°Ｃとした。そして、石炭供給量が５Ｑｋｐ
／ｈ、排ガス中の酸素濃度が４条で一定とした場合にお
ける実験結果は第５図及第６図に示す通りであった。

尚、各図における縦軸は第１図に示す従来の微粉炭バー
ナ全周いたときのＮＯｘ値及び灰中未燃分を１００とし
たときの本実施例の微粉炭バーナのＮＯｘ値及び灰中未
燃分の相対的な値を示す。

又、各図における横軸は本実施例の微粉炭バーナの３次
空気ノズル１４の１呉出口部分１４ａの傾き角欠空気の
噴出方向αをプラス方向（外向き）にするととにより、
灰中未燃分を増加させることなくＮＯｘ　ｆ、大巾に低
減できることが判る。一方、高燃料比炭（燃料比＝３．
３）では、αをマイナス方向（内向き）にすることによ
りＮＯｘを増加させることなく灰中未燃分を大巾に低減
できることが判る。

以上の結果より、低愁料比炭では３次空気の旋回を保持
しつつ外向キ（０°〈α〈＋９０°）にすることが望咬
しく、高燃料比炭では内向き（−９０’＜α〈０°）が
望ましい。また前記と逆に３次空気を旋回させても同等
の効果が望めることから低燃料化炭では＋９０°〈α〈
＋１８０ｃ％高燃料比炭では−１８０゜＜ｉｔ　（−９
０°でも良いものである。

次に本発明の微粉炭バーナの他の実施例を第７図〜第９
図により説明する。

第７図中、１は微粉炭ノズル、２は排ガスノズル・　３
は２−次空気ノズル、４は３次空気流路、２２はＰＧベ
ーン、３２は２次ベーン、４２は３次レジスタであり、
第２図に示す微粉炭バーナと相違する点は２次空気ノズ
ル３の先端３ａをリンク機措１３により微粉炭バーナ中
心１市に対して傾けることができるようにと・！成し、
これによって微粉炭バーナの最外周の３次空気流路を流
れる３次空気の噴出方向を内向き或いは外向きに可変で
きるようになっている。

すなわち、低燃料比炭の場合には２次空気ノズル３の先
端３ａを外向きに拡げて３次空気の噴出方向を外向きと
し、一方高燃料比炭の場合には該先端３ａを内向きにし
て３次空気の噴出方向を内向きとするものである。

その結果、前記実施例と同様に低燃料比炭では灰中未燃
分全増加させることなくＮＯｘ’ｆｃ低減でき、高燃料
比炭ではＮＯｘ　ｋ増加させることなく灰中未燃分を低
減できる。

本発明は前記のような構成になっているので、微粉炭の
燃焼時における排ガス中のＮＯｘ及び灰中未燃分を大巾
に低域できる効果があり、特に難燃性の高燃料比炭等を
高効率に燃焼させてもＮＯｘ　ｓ未燃分等の問題がなく
なるのでボイラ及び燃焼器設計に際し、バーナに適用で
きる。ｌｒ：：ａ、料炭の範囲を大巾に拡大させること
ができる効果がある。

更に、高燃料比炭を燃料として使用する場合、その灰中
未燃分を少なくするために燃料を微粒化する必要がない
のでミル負荷を必要以上に高める事がな〈従来に比べて
経済的な効果もある。

は本発明の微粉炭バーナの一実施例を示す断面図、第３
図（ａ）及びω）はそれぞれ３次空気の噴出方向を変え
た第２図に示す微粉炭バーナの正面図、第４図は微粉炭
バーナのために使用される燃焼試験装置を示す系統図、
第５図及び第６図は第４図に示す燃焼試験装置における
実験結果を示す説明図、第７図は本発明の他の実施例を
示す断面図、第８図は第７図に示す微粉炭バーナの正面
図、第９図は第７図に示す微粉炭バーナの要部拡大図。

１・・・・・・微粉炭ノズル、２・・・・・・排ガスノ
ズル、３・・・・・・２次空気ノズル、３ａ・・・・・
・２次空気ノズルの先端、４・・・・・・３次空気流路
（最外周の空気流路）、６・・・・・・噴出方向潤整器
、１３・・・・・・リンク機奇、１４・・・・・・３次
空気ノズル、１４ａ・・・・・・噴出口部分。′？１＼
ｌ　図 第２図　第３図 ’！ｉ’Ｌ　４　図 第５１￥７１　第６Ｉ￥／！ 第７同　第８図 ？ｒ♂９　口′

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）微粉炭と搬送媒体との混合流体を炉内に噴射する
   微粉炭ノズルの外周に、１つ以上の燃焼用の空気流路を
   設けた微粉炭バーナにおいて、微粉炭の燃料比に応じて
   前記空気流路のうちの最外周の空気流路を流れる空気の
   噴出方向を変える噴出方向可変手段を有することを特徴
   上する微粉炭バーナ。
2. （２）噴出方向可変手段が噴出１コ部分を屈曲させた回
   動可能な複数個のノズルから成ることを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項に記載の微粉炭バーナ。
3. （３）噴出方向可変手段は、微粉炭の燃料比が１．５よ
   り小さいときは微粉炭ノズルから噴出される微粉炭噴流
   から離れる方向に空気を噴出し、微粉炭の燃料比が１．
   ５　より大きいときは前記微粉炭噴流に近づく方向に空
   気を噴出することを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項または第（２）項のいずれかに記載の微粉炭バーナ。