JPS6089608A - 微粉炭燃焼バ−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】 〔発明の利用分野〕 本発明は微粉炭燃焼装置に使用される微粉炭燃焼バーナ
に係り、特に低ＮＯｘ、高効率燃焼を長期間に亘って維
持できるようにした微粉炭燃焼バーナに関する。

〔発明の背景〕

一般に微粉炭には、ガスや石油系燃料に比べて窒素分（
Ｎ分）が多量に含有されておシ、燃焼によって発生する
窒素酸金物（ＮＯｘ）が多いこと、これに加えて燃焼性
が悪いことなど多くの問題点をかかえている。これに対
処するために、燃焼領域を内外周に区分して燃焼状態を
異ならせることによシ全体として高効率、低Ｎ　Ｏｘ燃
焼を図る微粉炭燃焼バーナが提案されるようになった。

第１図はこの一例を示し、−次燃料と一次空気との一部
混合流Ｆ１を噴出する内側噴出管１の外周部に二次燃料
と二次空気との二次混合流Ｆ２を噴出する外側噴出管２
を設けた二重筒状の噴出管構造としたものである。なお
、中心部には補助燃焼用の石油バーナ３が設けである。

外側噴出管２内には、周方向に亘って羽根を配装した旋
回流発生器４が設けられ、二次混合流Ｆ２が旋回流とし
て火炉内に噴出されるようになっている。この微粉炭燃
焼バーナでは、−次燃料を搬送するための一次空気の供
給量を一次燃料の完全燃焼に必要な理論空気量以下に設
定し、内側噴出管１から火炉内に噴出される一部混合流
Ｆ１を、突気不足の状態で燃焼させるようにしている。

この−次燃料の燃焼領域では石炭中のＮ分（Ｎ化合物）
からＮ　Ｈｓなどの揮発性Ｎ化合物が生成されると共に
、−酸化炭素（Ｃｏ）、水素（Ｈ２）および炭化水素（
ＣＨ４）などの可燃性ガスも生成され、ＮＯｘのほとん
ど生成しない還元燃焼となる。一方、二次燃料は二次空
気と共に外側噴出管２から旋回流となって火炉内に噴出
され、−次燃料の燃焼火炎の外側に形成される。この場
合、二次燃料は理論空気量以上の二次空気によって燃焼
させるようにし、この二次燃焼領域では石炭中のＮ分を
積極的に放出させる。この放出Ｎ分はＮ　Ｏｘに大半が
転換するが、内外筒火炎が二次燃料の旋回流の効果によ
って燃焼状態を夫々独立した形で成る程度保持された後
、火炎後流側で混合され、二次燃焼領域で発生したＮ　
Ｏｘは、酸素（０２）共存下で一次燃焼領域で発生した
Ｎ　Ｈｓ等と反応してＮ２に還元される。このようにし
て、燃焼装置から排出するＮＯｘ濃度が抑制あるいは低
減されるものである。

また、第２図は同様に旋回流発生器を使用した特開昭５
４−１５９７４１号に記載された微粉炭燃焼バーナを示
している。このバーナでは燃料と一次空気との混合流Ｆ
を１つの噴出管５の出口で分岐ノズル６．７によフ内外
周に分けるようにし、外周側給気管８から二次空気Ａ２
を噴出するようになっている。噴出管５内には、旋回流
発生器９が設けられ、微粉炭燃料は旋回流による慣性で
粗粉が外周側に流動し、外側ノズル７からは粗粉を含む
混合流が噴出し、内側ノズル６からは微粉を含む混合流
が噴出する。したがって、このバーナによっても、第１
図に示すバーナに近似した燃料分割燃焼状態が得られる
。なお、燃料量を内外周で個々に制御し難い欠点もある
が、第１図の燃料分割燃焼に近い性能が期待できると考
えられる。

ところで、これら従来の微粉炭燃焼バーナでは、−次火
炎と二次火炎を独立して形成させ、両火炎を燃焼が夫々
完了する火炎後流側で混合し、ＮＯｘ還元反応を進める
手段として旋回流発生器を利用するので、この旋回流発
生器は不可欠となっている。しかし、通常、旋回流発生
器には、単位ガス童画、６　（ｏｒ、ｉ気圧に換算）の
微粉炭量１００ｇ／Ｎｍ”以上を含む混合流が通過する
ため、旋回器が微粉炭の衝突や接触により摩耗すること
が考えられる。第３図は第１図に示すバーナにおいて、
ステンレス鋼（ＳＵＳ−３０４）で製作した軸流型の旋
回流発生器を用い、通過流速２５ｍ／ｓ　。

微粉炭粒径が１３μｍ（平均粒径）、単位ガス童画シ約
１００　ｇ／Ｎｍ３の微粉炭流を通気時間（運　゛１時
間）に対する材料の摩耗量として整理した特性である。

第３図中（Ａ）は軸流型の旋回流発生器の摩耗量、（Ｂ
）は単にステンレス製の板をガス流れと平行に配置した
場合の摩耗量であシ、比較のために並記した。この実験
結果から明らかなように旋回流発生器の損耗が激しく、
約２ケ月で１０ｗｔ％程度摩耗し、旋回流発生器の羽根
角度が変化し、旋回発生器の機能を阻害する。従って従
来の微粉炭燃焼バーナでは折角の低ＮＯｘ、高効率燃焼
が経時的に失なわれ安定した運転、性能が維持できない
欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は旋回流発生器の摩耗防止が図れ、低ＮＯ
ｘ、高燃焼効率が長期に亘って維持できる性能の安定し
た微粉炭燃焼バーナを提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明に係る微粉炭燃焼バーナでは、旋回流発生器を燃
焼用空気のみの気流中に配置することによシ摩耗を防止
し得るようにしている。即ち、燃焼用空気を旋回流発生
器の後流側で燃焼用微粉炭に合流させて旋回させ、高性
能を長時間に亘って安定して得られるようにしている。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第４図及び第５図を参照して
詳細に説明する。

本実施例に係る微粉炭燃焼バーナでは、補助燃焼用の重
油バーナ１０の外周に一次燃料と一次空気との一部混合
流Ｆｔ噴出用の内側噴出管１１が配置され、この内側噴
出管１１の外周に二次燃料と二次空気との二次混合流Ｆ
２噴出用の外側噴出管１２が同軸的に設けである。外側
噴出管１２の入口側内部には、三次空気Ａ３供給用の空
気供給路１３を二次混合流Ｆ２供給用の燃料供給路１５
の外周側に同軸的に配装し、この空気供給路１３内に軸
流形の旋回流発生器１４を配置している。

なお、燃料供給路１５の燃料吹出口１５Ａは旋回流発生
器１４よシも後流側に配置している。そして、これらの
さらに後流側に位置する外側噴出管１２内が燃料旋回領
域１６とされている。

このような構成の微粉炭燃焼用バーナによると、三次空
気入３は旋回流発生器１４によって旋回流となり、燃料
供給路１５から外側噴出管１２内に噴出される二次混合
流Ｆ２が三次空気に巻き込まれ、燃料旋回領域１６で旋
回流となって外側噴出管１２から火炉内に噴出はれる。

これにょシ、二次混合流Ａ２の旋回効果を得ることがで
きるのは勿論であるが、旋回流発生器１４は、微粉炭を
含まない燃焼用の三次空気Ａ３のみを通過させるように
構成したので、旋回流発生器１４の微粉炭による摩耗は
防止され、安定した性能（低ＮＯｘ効果）を維持でき、
装置の信頼性向上に大きく貢献できる。

なお、空気供給路１３の先端部に絞シ部１７を設け、こ
の絞シ部１７をバーナ先端側に向って次第に拡径し、外
側噴出管１２の噴出孔を縮少して二次混合流Ｆ２を一部
混合流Ｆｌから十分離間させて噴出できるように構成し
ている。このように、各混合流Ｆｌ　、Ｆ２の噴出位置
を離間させるととによシ、両者の火炎の混合を遅らせる
ことができるので低Ｎ　Ｏｘ効果が犬きくなシ、燃焼効
率をさらに向上できる。なお、三次空気Ａ３を二次混合
流Ｆ２に燃料混合領域１６内で合流させるのは以下の理
由に基づく。即ち、二次混合流Ｆ２を旋回流にする手段
としては、第４図の燃料供給路１５を延長し、その先端
を外側噴出管１２の先端と同程度の位置にして、三次空
気Ａ３の旋回流に二次混合流Ｆｚｆ火炉内に噴出直後に
合体させることも可能である。ところが、このようなバ
ーナ形状では実験結果によると、第５図に曲線（Ｃ）で
示すごとく、−酸化炭素（ＣＯ）の発生量が多くなシ燃
焼効率の低下を招くものである。これに対し、第４図に
示す本実施例に係る微粉炭燃焼バーナによれば、曲線Ｃ
Ｄ）で示すごとく二次混合流Ｆ２と三次空気Ａ３とが予
め混合した後に噴出燃焼することによシ、予混合燃焼と
なシ、微粉炭の燃焼性が向上するものである。

なお、燃料旋回領域１６の長さｔは、二次燃料の旋回流
に基づく絞υ部１７の内外周壁の摩耗を防止するために
極力短かくするのが望ましい。また、本実施例では旋回
流発生器１４を軸流型としたが、これに限らず、種々の
型式の羽根形状のものを適用できることは勿論である。

次に本発明の他の実施例を第６図を参照して説明する。

この実施例に係る微粉炭燃焼バーナでは、噴出管２１が
一つの円筒状をなし、出口部において内外周２層状に区
分された分岐ノズル２２゜２３を有するものとしている
。即ち、噴出管２１の入口中心部に燃料と二次空気との
混合流Ｆを噴出する噴出管主部２１Ａを有するものとし
、この主部２１Ａの周囲部に二次空気Ａ２のみを供給す
る空気供給路２４を設けている。旋回流発生器２５はこ
の空気供給路２４内に配置し、混合流Ｆが旋回流発生器
２５の後流側で二次空気Ａ２の旋回流と合体するように
構成している。なお、噴出管上部２１Ａの先端は拡径形
状とし、混合流Ｆが噴出管２１から噴出する際の外周側
への微粉炭の粗粉分離用の慣性効果を奏し易くしている
。なお、２６は第３次空気Ａ３の供給管で、噴出管２１
の外周側に配置されている。

このような構成であっても、旋回流発生器２５が燃料と
非接触となるのア摩耗防止効果を奏することができると
共に、分岐ノズル２２．２３を介しての高燃焼効率の維
持が図れる。

なお、この実施例では、旋回流発生器２５と噴出管主部
２１Ａの先端との距離ｔ′をできるだけ短くして、燃料
旋回領域２７の長さｔを十分確保し、微粉炭の気流によ
る分離効果を大きくすることが望ましい。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば旋回器の摩耗を防止して
旋回器の長寿命化が図れ、バーナの高燃焼効率及び低Ｎ
　Ｏｘ効果を長期間に亘って維持できる。しかも、旋回
器の製作についてもセラミックコーティング等の特殊な
加工を施す必要なく、普通等の通常材料とすることがで
きるので、経済性にも優れたものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は異なる従来の微粉炭燃焼バーナを示
す概略断面図、第３図は従来のバーナ特性を示す線図、
第４図及び第５図は本発明の一実施例を示すもので、第
４図は微粉炭燃焼バーナの構成を示す断面図、第５図は
バーナ特性を示す線図、第６図は本発明の他の実施例を
示す断面図である。 １１・・・（内側）噴出管、１２・・・（外側）噴出管
、１３．２４・・・空気供給管、１４．２５・・・旋回
流発生器、１６．２７・・・燃料旋回領域、２１・・・
噴出管、２２．２Ｂ・・・分岐ノズル、Ｆｌ・・・−次
混合流、Ｆ３．、・・・二次混合流、Ｆ・・・混合流、
Ａ２・・・二次空気、Ａ３・・・三次空気。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 弔Ｉ図 ７ 弔３図 Ｉｔｐ先詩Ｉ％Ｍ（ｈ） 佑ｔＪ−四 Ｆ。 第１頁の続き ０発　明　者　小　林　啓　信　日立市幸町３丁目所内 ０発　明　者　稲　１）　徹　日立市幸町３丁目所内 ０発　明　者　相　馬　憲　−日立市幸町３丁目所内 ［相］発　明　者　大　塚　馨　象　日立市幸町３丁目
所内 Ｏ発明者　菱　沼　孝　夫　日立市幸町３丁目所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、微粉炭燃料と空気との混合流を噴出する噴出管を少
   なくとも出口部において内外周二層に区分すると共に該
   噴出管に少なくとも外周側出口から噴出する混合流を旋
   回流とする旋回流発生器を収容した微粉炭燃焼バーナに
   おいて、噴出管内に混合流とその吹出口が合致する空気
   供給路を設けると共に、この突気供給路内に旋回流発生
   器を配置し、かつ前記噴出管の出口と空気供給路の吹出
   口との間に燃料旋回領域を形成したことを特徴とする微
   粉炭燃焼バーナ。 ２　噴出管は同軸的に配置された二重筒状をなし、内側
   噴出管は一次燃料と一次空気との一次混合流を噴出する
   ものとし、外側噴出管は二次燃料と二次空気との二次混
   合流を噴出するものとし、旋回流発生器を収容する空気
   供給路は外側噴出管内に配置して二次混合流と合致する
   二次空気噴出管であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の微粉炭燃焼バーナ。 ３、噴出管は一つの円筒状で出口部に内外周２層状に区
   分された分岐ノズルを有すると共に入口側中心部に混合
   流を噴出する噴出管主部を有し、かつ該主部の周囲部に
   第２次空気のみを供給する二次空気供給路を有し、旋回
   流発生器は該二次空気　゛供給路内に配置されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の微粉炭燃焼
   バーナ。