WO2013018328A1 - 固体燃料バーナ - Google Patents

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嶺　聡彦
倉増　公治
健一 越智
佑介 越智
三紀 下郡
大谷津　紀之
聡 多田隈
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    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
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    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/00016—Preventing or reducing deposit build-up on burner parts, e.g. from carbon

Definitions

  • the present invention relates to a solid fuel burner for burning solid fuel such as coal.
  • the burner structure that burns solid fuel such as coal aims to reduce the stability of the flame, the reduction of unburned carbon in the fuel, and the reduction of nitrogen oxides contained in the combustion gas.
  • Various structures have been proposed.
  • the tertiary air flow is ejected to the outside of the mixed flow of pulverized coal and carrier gas, and the secondary air flow is ejected further outward than the tertiary air flow.
  • both primary sleeve portions are formed as a cooling sleeve having a double structure, fins are provided in the cooling sleeve, and air is passed through the cooling sleeve to cool the flame holding ring.
  • the burner described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-101071 has a pilot nozzle in the center of the burner body and a plurality of main nozzles arranged at intervals around the pilot nozzle, and flames ejected from the pilot nozzle are emitted from the main nozzle.
  • a flange is provided at the tip of the tapered portion that radiates from the pilot nozzle outlet toward the main nozzle, and a flame-holding flame low speed region (circulation) is provided downstream of the flange.
  • a configuration for forming a flow) is disclosed. Since there is an air passage portion connected to the taper portion inside the collar portion facing the flame low speed region, it becomes possible to cool the collar portion and air is jetted from the taper portion toward the main nozzle. It is described in the above publication that the flashback can be prevented.
  • the tip of the gas nozzle of the burner described in JP-A-11-148611 has a cooling structure provided with fins that can be air-cooled in order to prevent high temperatures due to radiation from the furnace.
  • the tip of the partition wall between the pulverized coal nozzle and the secondary air nozzle serves as the secondary air flow ejection direction control means, and the secondary air flow ejection angle is determined from the tertiary air flow ejection angle.
  • the guide plate directly receives radiation from inside the furnace, there is a possibility of burning.
  • the flame holding ring is well cooled because there are fins in the cooling sleeve.
  • the cooling air ejected from the flame holding ring into the furnace is in the vicinity of the flame holding ring and hinders the formation of a circulating flow composed of high-temperature air and pulverized coal on the downstream side of the flame holding ring.
  • the burner described in Patent Document 3 is a gas turbine burner, flame reduction for flame holding on the downstream side of the flange portion provided at the tip of the tapered portion that radiates from the pilot nozzle outlet toward the main nozzle. A region (circulation flow) is formed, and an air passage portion connected to the tapered portion is provided inside the collar portion to cool the collar portion.
  • the target is gas combustion, ash adhesion is not taken into consideration, and the circulation area in the wake of the buttock is enlarged, so when the structure of the burner is applied to solid fuel such as coal It is thought that ash tends to adhere to the buttocks. Further, since the ignition of the solid fuel is slower than that of the gas fuel, it can be considered that using the structure of the burner makes the ignition worse.
  • the problem of the present invention is that the member at the burner outlet is not burned out by radiation from the furnace, prevents ash adhesion to the member, and does not disturb the formation of the high-temperature circulation flow at the burner outlet. It is to provide a solid fuel burner that maintains solid fuel ignition and flame stability.
  • the present invention employs the following means for achieving the above object.
  • the invention described in claim 1 is a fuel nozzle (11) that ejects a mixed fluid of solid fuel and its carrier gas, and a secondary combustion gas that flows on a concentric shaft on the outer peripheral side of the fuel nozzle (11).
  • a solid fuel burner provided with a guide sleeve (25) for guiding the flow of the tertiary combustion gas (18) from the burner central axis side to the outer peripheral side at the outlet end, and the inside of the secondary combustion gas nozzle (13)
  • a flame holder (23) which is provided at the outer front end of the peripheral wall (29) and guides the flow (17) of the secondary combustion gas to the outer peripheral side of the secondary combustion gas nozzle (13); and the flame holder (23) is held on the outer peripheral surface of the secondary combustion gas flow
  • the first guide member (34) guided to the first member and the fin member (36) are held at the front ends of the first guide member (34) and spaced apart from the first guide member (34).
  • a second guide member (35) for guiding the secondary combustion gas flow (17) outward from the burner central axis side, and the first guide member A space through which a part of the secondary combustion gas flow (17) flows is provided between the outer peripheral surface of the flame holder (23) leading to (34) and the second guide member (35).
  • the flow of the next combustion gas (17) is divided into the furnace front side and the back side of the second guide member (35).
  • the outward angle of the first guide member (34) and the second guide member (35) with respect to the burner central axis is greater than the outward angle of the guide sleeve (25) with respect to the burner central axis. It is a solid fuel burner characterized by its large size.
  • the invention described in claim 2 is a fuel nozzle (11) for ejecting a mixed fluid of a solid fuel and its carrier gas, and a secondary combustion gas flowing on a concentric shaft on the outer peripheral side of the fuel nozzle (11).
  • a solid fuel burner provided with a guide sleeve (25) for guiding the flow of the tertiary combustion gas (18) from the burner central axis side to the outer peripheral side at the outlet end, wherein the secondary combustion gas nozzle (13)
  • a first guide member (34) provided at an outer front end portion of the inner peripheral wall (29) for guiding the flow (17) of the secondary combustion gas outward from the burner central axis side; and the secondary combustion gas nozzle Hold on the outside of the inner wall (29) of (13)
  • the plurality of fin members (36) cooled by the secondary combustion gas flow (17) and held at the tip of the fin members (36) to be spaced from the first guide member (34).
  • a second guide that opens the second combustion gas flow (17) from the first guide member (34) to the upstream side of the secondary combustion gas flow (17) to the outside from the burner central axis side.
  • a member (35) is provided, and between the inner peripheral wall (29) of the secondary combustion gas nozzle (13) reaching the first guide member (34) and the second guide member (35), the secondary guide A space through which a partial flow (17b) of the combustion gas flow (17) flows is provided, and the flow (17) of the secondary combustion gas flows on the front side of the furnace of the second guide member (35) (17b).
  • the inner diameter of the second guide member (35) is smaller than the outer diameter of the first guide member (34), and the outer diameter is the first guide member (34). 3.
  • the front surface of the furnace of the second guide member 35 in the secondary combustion gas flow 17 that is a part of the secondary combustion gas flow 17 rectified by the fin member 36 rectified by the fin member 36.
  • the side flow 17b is ejected along the flame holder sleeve 23b, and since the first guide member 34 is installed at the tip of the flame holder sleeve 23b, it is rectified by the fin member 36, and the second guide member
  • the front side of the second guide member 35 is cooled by the flow 17b of the secondary combustion gas that flows from the gap between the flame holder 35 and the flame holder 23 to the front side (furnace side) of the second guide member 35. Ash adhesion to the second guide member 35 can be prevented.
  • a relatively small circulating flow 19b is formed on the downstream side of the second guide member 35, and there is a possibility that hot gas in the furnace may be involved, and the front side of the first and second guide members 34, 35
  • a relatively large circulation flow 19a is formed on the (furnace side), and these circulation flows 19a and 19b may involve hot gas in the furnace, so that stable flame ignition and flame stability are maintained, It is effective in reducing NOx concentration and reducing unburned components in the combustion ash.
  • the same effect as that of the first aspect of the invention can be obtained except for the effect of the flame holder 23 of the first aspect of the invention.
  • the inner diameter of the second guide member 35 is smaller than the outer diameter of the first guide member 34, and the outer diameter of the second guide member 35 is the first guide member 35.
  • the secondary combustion gas flows 17a and 17b divided into two by the second guide member 35 are ejected in the furnace 41 in the direction perpendicular to the burner central axis.
  • the flow path of the secondary combustion gas on the furnace rear side of the second guide member 35 through which the flow 17a of the secondary combustion gas flows becomes sufficiently long, and the flow 17b on the furnace front side of the second guide member 35.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a solid fuel burner structure according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the gas flow in case the outer diameter of the 1st and 2nd guide member of Example 1 is the same. It is a figure which shows a gas flow in case there is no 1st guide member as a comparative example of Example 1.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the solid fuel burner structure by Example 2 of this invention. It is a figure which shows installation of a guide member among the solid fuel burner structures by Example 2.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a solid fuel burner structure according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the gas flow in case the outer diameter of the 1st and 2nd guide member of Example 1 is the same. It is a figure which shows a gas flow in case there is no 1st guide member as a comparative example of Example 1.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the solid fuel burner structure by Example 2 of this invention. It is
  • FIG. 1 is an enlarged view of an installation portion of a guide member of the solid fuel burner described in FIG. 2, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the solid fuel burner of this embodiment.
  • the solid fuel burner is disposed so as to be inserted into the burner throat 30 of the furnace wall provided with the water pipe 31, and has an oil gun 24 for auxiliary combustion at the center shaft portion thereof, and is used for fuel jet around the auxiliary oil gun 24.
  • a fuel nozzle 11 that ejects a mixed flow 16 of fuel and its carrier gas.
  • the auxiliary oil gun 24 provided through the central axis of the fuel nozzle 11 is used for fuel ignition when the solid fuel burner is started.
  • a concentrator (obstacle) 33 is disposed on the outer periphery of the oil gun 24, and a flow path reducing member (venturi) 32 is disposed on the upstream side of the concentrator 33.
  • the mixed flow 16 is deflected in the direction of the arrow by these obstacles 32 and 33 to increase the density of the solid fuel particles inside the inner peripheral wall 29 of the fuel nozzle 11, so that the solid fuel is at the outlet of the fuel nozzle 11. It becomes easy to ignite.
  • a wind box 26 into which combustion air is introduced is provided outside the fuel nozzle 11 on the furnace wall. Inside the wind box 26, an outer air nozzle for air ejection concentric with the fuel nozzle 11, that is, secondary air. A nozzle 13 and a tertiary air nozzle 14 are provided. The tertiary air nozzle 14 is provided with a swirler 28 for applying a swirling force to the air.
  • the swirler 28 imparts a swirling force to the tertiary air ejected from the tertiary air nozzle 14, at the burner outlet, the fuel jet from the fuel nozzle 11, that is, the mixed flow 16 of the fuel and its carrier gas and the secondary air nozzle 13
  • the mixed stream 16 and the tertiary air stream 18 are in the opposite direction. Is induced.
  • the circulating flow 19 is composed of a circulating flow 19 a formed on the downstream side of the flame holder 23 and a circulating flow 19 b formed on the downstream side of the first guide member 34.
  • high-temperature gas generated by fuel combustion flows from the downstream side in the furnace 41 and stays there.
  • the high temperature gas and the fuel particles in the mixed stream 16 are mixed at the outlet of the solid fuel burner, and further, the temperature of the fuel particles is increased by the radiant heat from the furnace 41 and ignited.
  • a guide sleeve 25 that ejects tertiary air to the outside of the solid fuel jet is provided at the tip (furnace side outlet) of the inner peripheral wall 38 of the tertiary air nozzle 14.
  • the partition wall (inner peripheral wall of the secondary air nozzle 13) 29 between the fuel nozzle 11 and the secondary air nozzle 13 the solid fuel jetted from the fuel nozzle 11 and its mixed gas 16 and jetted from the secondary nozzle 13.
  • a flame holder 23 comprising a flame holder base material 23a and a flame holder sleeve 23b is provided.
  • the two guide members 34 and 35 are provided so as to be ejected into the furnace 41 outward from the flow 18.
  • the first guide member 34 and the second guide member 35 are arranged with an interval in the flow direction of the combustion air.
  • the first guide member 34 is provided at the tip of the flame stabilizer sleeve 23b, and the jet angle of the secondary air flow 17 deflected by the first guide member 34 and jetted into the furnace 41 with respect to the burner central axis is tertiary.
  • the air flow 18 is installed so as to spread outside the jet angle with respect to the burner central axis.
  • the first guide member 34, the second guide member 35, and the guide sleeve 25 are outwardly formed with the oil gun 24 corresponding to the burner central axis.
  • the angles are ⁇ A1 , ⁇ A2 , and ⁇ B , respectively ⁇ A1 > ⁇ B , ⁇ A2 > ⁇ B
  • the secondary air flow 17 and The circulation flows 19a and 19b are easily formed by intersecting with the flow 18 of the tertiary air.
  • the second guide member 35 is installed in the same direction as the first guide member 34 with respect to the burner central axis, but is installed upstream of the first guide member 34 inside the burner. In addition, a gap is generated between the second guide member 35 and the flame holder sleeve 23b.
  • the distance between the first guide member 34 and the second guide member 35 is equal to the distance between the second guide member 35 and the flame holder 23.
  • the secondary air flow 17 passes between the guide sleeve 25 and the second guide member 35 and is injected into the furnace 41 between the second guide member 35 and the first guide member 34. It consists of a secondary air jet 17b that passes through into the furnace 41, and the secondary air jets 17a and 17b are jetted outwardly with respect to the burner central axis rather than the tertiary air flow 18.
  • a fin member 36 is connected to the tip of the second guide member 35, and the fin member 36 is attached on the outer peripheral wall of the flame holder 23 in an upright manner along the gas flow direction. Further, a plurality of fin members 36 are provided radially and evenly in the circumferential direction of the flame holder 23 at a pitch of 30 to 50 mm. By installing a plurality of fin members 36 at narrow intervals, the secondary air jets 17a and 17b can be rectified.
  • the secondary air jet 17 a rectified by the fin member 36 flows along the second guide member 35 with respect to the burner central axis. It ejects into the furnace 41 toward the outside in the vertical direction. With this flow, the flame holder 23 and the second guide member 35 are cooled, and burner burnout due to radiation from inside the furnace 41 can be prevented.
  • the secondary air jet 17b which is a part of the secondary air flow 17 rectified by the fin member 36, flows into the flame stabilizer sleeve 23b. Erupt along.
  • the secondary air jet 17b rectified by the fin member 36 flows along the first guide member 34 along the central axis of the burner. Erupts in the vertical direction.
  • the jet 17b flows between the first guide member 34 and the second guide member 35, and forms a flow along the surface side of the second guide member 35 on the furnace 41 side.
  • a relatively small circulating flow 19b is formed on the downstream side of the second guide member 35, and there is a possibility that hot gas in the furnace is entrained. Therefore, there is a possibility of burning of the second guide member 35, ash adhesion to the second guide member 35, etc., but the secondary air jet 17b generated in the gap between the first and second guide members 34, 35 Thus, it is possible to prevent ash adhesion or the like on the second guide member 35.
  • the inner diameter of the second guide member 35 is smaller than the outer diameter of the first guide member 34, and the outer diameter of the second guide member 35 is larger than the outer diameter of the first guide member 34.
  • the secondary air jet 17b is ejected in a direction perpendicular to the burner central axis to prevent ash from adhering to the surface of the second guide member 35.
  • FIG. 3 shows the secondary air jets 17a and 17b and the circulation flows 19a and 19b when the outer diameters of the first guide member 34 and the second guide member 35 are substantially equal.
  • the secondary guide member 35 has a cooling effect by the secondary air jet 17 b passing between the first guide member 34 and the second guide member 35.
  • a small circulating flow 19b can be formed on the downstream side of the second guide member 35, there is a concern that the second guide member 35 may burn out or adhere to ash.
  • FIG. 4 shows, as a comparative example of the present invention, secondary air jets 17a and 17b when the first guide member 34 is substantially absent.
  • the secondary air flow 17b which is a part of the secondary air flow 17
  • the cooling air does not flow on the front side (furnace side) of the second guide member 35, and a small circulating flow 19 b generated by the second guide member 35 is formed on the surface side of the second guide member 35.
  • the high temperature gas containing ash in the furnace 41 touches the surface of the second guide member 35 to cause burning or ash adhesion. Therefore, the shorter first guide member 34 than the second guide member 35 is effective in preventing ash adhesion and burning.
  • the secondary air flow 17 is jetted into the furnace 41 outside the tertiary air flow 18 by the first and second guide members 34, 35. It is accompanied by the jet of the tertiary air flow 18 without disturbing the region of the circulating flow 19 that is formed.
  • ash adhesion to the two guide members 34 and 35 is also suppressed, disturbance of the regions of the circulating flow 19a and 19b due to ash adhesion to the two guide members 34 and 35 is also suppressed. Therefore, solid fuel ignition and flame stability are maintained, and stable combustion is possible, which is effective in reducing NOx concentration and reducing unburned components in the combustion ash.
  • a fin member is installed in a flame holder.
  • a second guide member 35 is provided at the tip of the fin member 36.
  • the secondary air flow 17 is a jet that flows along the inside of the second guide member 35. 17a and the jet 17b flowing through the gap between the second guide member 35 and the flame stabilizer sleeve 23b.
  • the jet 17a cools the second guide member 35 from the inside, and the jet 17b flows toward the tertiary air nozzle 14 along the second guide member 35 by the first guide member 34. It becomes possible to prevent ash adhesion to the surface of the guide member 35.
  • the secondary air jet 17b can prevent not only burning by cooling of the flame holder 23 and the second guide member 35 but also prevention of ash adhesion to the flame holder 23 and the second guide member 35. Fuel ignition and flame stability are improved.
  • first guide member 34 and the second guide member 35 are provided in the present embodiment.
  • the main guide member 35 is provided on the fin member 36 so that the single guide member is used.
  • the temperature around the two guide members 35 is reduced by 250 ° C., and the first and second guide members 34 and 35 can be prevented from being burned out.
  • FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a solid fuel burner according to the second embodiment of the present invention, and FIG. In the present embodiment, the partition wall between the fuel nozzle 11 and the secondary air nozzle 13 (the outer tip of the inner peripheral wall 29 of the secondary air nozzle 13 is removed from the portion corresponding to the flame holder 23 in the first embodiment). Is.
  • a first guide member 34 that guides the secondary air flow 17 outward from the burner central axis side is provided at the outer tip of the inner peripheral wall 29 of the secondary air gas nozzle 13, and the inner peripheral wall 29 of the secondary air nozzle 13 is provided.
  • a plurality of fin members 36 that are cooled by the secondary air flow 17 are attached to the outside of the first guide member 34, and a plurality of fin members 36 that are cooled by the secondary air flow 17 are spaced from the first guide member 34 at the tip of the fin member 36.
  • a second guide member 35 that guides the secondary air flow 17 outward from the burner central axis side is provided on the upstream side of 17.
  • a space through which a part of the secondary air flow 17 flows is provided between the inner peripheral wall 29 of the secondary air nozzle 13 reaching the first guide member 34 and the second guide member 35, and the secondary air flow 17.
  • a relatively small circulating flow 19b is formed on the downstream side of the second guide member 35, and there is a possibility that hot gas in the furnace is involved. Therefore, there is a possibility that the second guide member 35 is burned out, ash adheres to the second guide member 35, etc., but the secondary air jet 17b generated in the gap between the first and second guide members 34 and 35 Thus, it is possible to prevent ash adhesion or the like on the second guide member 35.
  • the inner diameter of the second guide member 35 is made smaller than the outer diameter of the first guide member 34, and the outer diameter of the second guide member 35 is made smaller than the outer diameter of the first guide member 34.
  • the outward angle of the first guide member 34 and the second guide member 35 with respect to the burner central axis is larger than the outward angle of the guide sleeve 25 with respect to the burner central axis, the secondary air flows at the burner outlet. Since the flow 17 and the tertiary air flow 18 intersect, the circulation flow 19b is easily formed.
  • the fin member 36 shows an example in which the position on the burner outlet end side is up to the back side of the second guide member 35 (the inside of the boiler is the front side). It may extend to the back side of the first guide member 34, and may have any height in the burner radial direction, length in the axial direction, and the shape shown in the burner side view of FIG.
  • the fin member 36 is cooled by the secondary air flow 17 and holds the second guide member 35, and the secondary air flow 17 is moved by the second guide member 35 to its front side and back side. It is sufficient that a gap is formed between the second guide member 35 and the secondary air nozzle inner peripheral wall 29 continuous from the fuel nozzle 11 to the first guide member 34. .
  • pulverized coal obtained by pulverizing coal is used as the fuel and air is used as the combustion gas.
  • the present invention is not limited by the fuel type or the composition of the combustion gas. Absent.
  • solid fuel it can be applied to all solid fuels such as lignite and various biomass in addition to coal, and as combustion gas, recirculated combustion exhaust gas, mixed gas of air or oxygen and combustion exhaust gas, etc. may be used. it can.
  • first guide member 34, the second guide member 35, the fin member 36, and the fuel nozzle 11 are expressed as independent members, but some or all of them are manufactured by casting or the like. Those formed integrally and continuously are also included in the scope of the present invention.

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Abstract

　燃料ノズル１１の外周壁である隔壁２９上のノズル１１の出口端部に設二次空気流１７の第一の案内部材３４とその後方側の第二の案内部材３５を設け、第二の案内部材３５はノズル隔壁２９の全周にわたって均等に配置される複数の冷却フィン３６に保持され、第一の案内部材３４は二次空気流１７ａ、第二の案内部材３５と隔壁２９との隙間から第二の案内部材３５の正面側へ導かれた二次空気流れ１７ｂをバーナ中心軸から外向きの流れとして第二の案内部材３５の正面側の冷却と燃焼灰の付着防止し、バーナ出口部での燃料の着火や火炎の安定性を維持する。

Description

固体燃料バーナ
　本発明は石炭等の固体燃料を燃焼させる固体燃料バーナに関する。
　火力発電所等で用いられるボイラ火炉において、石炭等の固体燃料を燃焼させるバーナ構造は、火炎の安定性や燃料の未燃カーボンの低減、燃焼ガス中に含まれる窒素酸化物の低減等を目的として、様々な構造が提案されている。
　特許第３３４４６９４号公報で開示されているバーナ構造においては、三次空気流を微粉炭と搬送気体の混合流の外側に噴出させ、二次空気流は三次空気流よりもさらに外向きに噴出させるようにすることで、微粉炭と搬送気体の混合流と二次、三次空気流（燃焼用空気流）の間に大きな循環流を形成し、バーナ出口近傍の火炉内での微粉炭と燃焼用空気の混合が抑制され、ＮＯｘ発生量及び燃焼灰中の未燃分を効果的に減少させることができ、微粉炭の着火や火炎の安定性を維持させている。
　また、特開昭６１－７２９０６号公報記載のバーナでは、微粉炭と搬送気体の混合流が流れる一次スリーブの出口に設けられた保炎リングの冷却のために保炎リングと保炎リングに接続する一次スリーブ部分を共に二重構造から成る冷却スリーブとし、該冷却スリーブ内にはフィンを設け、この冷却スリーブ内に空気を流して保炎リングを冷却する構成が開示されている。
　さらに、特開２００４－１０１０７１号公報記載のバーナはバーナ本体中心部に有るパイロットノズルと該パイロットノズルの周囲に間隔をあけて複数のメインノズルを配置し、パイロットノズルから噴出する炎をメインノズルから噴出する燃料の点火に利用する構成において、パイロットノズル出口からメインノズルに向けて放射状に広がったテーパ部の先端に鍔部を設け、該鍔部の下流側に保炎用の火炎低速域（循環流）を形成させる構成が開示されている。前記火炎低速域に対向する鍔部内部にはテーパ部に接続する空気の通過部があるので、鍔部の冷却が可能となり、またテーパ部からメインノズルに向けて空気が噴出されるので、火炎のフラッシュバックを防ぐことができると前記公報に記載されている。
　また、特開平１１－１４８６１１号公報記載のバーナのガスノズルの先端部は、火炉からの輻射により高温になるのを防ぐために、空冷ができるフィンを備えた冷却構造となっている。
特許第３３４４６９４号公報 特開昭６１－７２９０６号公報 特開２００４－１０１０７１号公報 特開平１１－１４８６１１号公報
　上記特許文献１の固体燃焼バーナは、二次空気流の噴出方向制御手段として、微粉炭ノズルと二次空気ノズルの隔壁の先端が、二次空気流の噴出角度を三次空気流の噴出角度よりも外側になる案内板を設けている。しかし、前記案内板は火炉内からの輻射を直接に受けるため、焼損の可能性がある。
　また、上記特許文献２の固体燃焼バーナの冷却スリーブ内に空気を流して保炎リングを冷却する構成は、冷却スリーブ内にはフィンもあるので保炎リングが良く冷却される。しかし保炎リングから火炉内に向けて噴出する冷却空気は、保炎リングの近傍であり、保炎リングの下流側における高温の空気と微粉炭から成る循環流の形成の妨げになると考えられる。
　さらに、特許文献３記載のバーナは、ガスタービン用バーナではあるが、パイロットノズル出口からメインノズルに向けて放射状に広がったテーパ部の先端に設けた鍔部の下流側に保炎用の火炎低減域（循環流）を形成させ、しかも鍔部内部にテーパ部に接続する空気の通過部を設け、鍔部の冷却を行っている。しかし、対象がガス燃焼であるため、灰付着については考慮されておらず、鍔部後流での循環域を大きくしていることから、当該バーナの構造を石炭等の固体燃料に適用した場合は鍔部で灰が付着されやすくなると考えられる。また、固体燃料の着火はガス燃料よりも遅いため、当該バーナの構造を用いることは着火を悪くすることが考えられる。
　また、上記特許文献４記載の固体燃焼バーナは、二次空気と三次空気の間にある冷却器において、冷却器先端をスリット構造にして冷却空気を流すことと、スリットの内側と外側の部材の材質を変えることで熱衝撃によりスラグにクラックを生じさせて脱落させている。この構造ではスリットから噴出する冷却空気は、中心軸（燃料噴流側）へ噴出しており、二次空気流に流れを阻害されるため、冷却に必要な十分な量の二次空気は流れないと推測される。そのため、異なる材質を用いることにより、付着したスラグにクラックを生じさせていると考えられる。また、当該バーナのような大きな冷却器を有しないバーナには、スリットによる流れと、二次空気流（もしくは燃料噴流）が干渉し、バーナの着火保炎が不安定になるおそれがある。
　本発明の課題は、バーナ出口部にある部材が炉内からの輻射によって焼損することがなく、また当該部材への灰付着を防止し、さらにバーナ出口部における高温循環流の形成を乱すことなく、固体燃料の着火や火炎の安定性を維持させる固体燃料バーナを提供することである。
　本発明は、上記目的を達成するために、次の解決手段を採用する。　
　請求項１記載の発明は、固体燃料とその搬送気体の混合流体を噴出する燃料ノズル（１１）と、前記燃料ノズル（１１）の外周側の同心軸上に二次燃焼用ガスが流れる二次燃焼用ガスノズル（１３）と、該二次燃焼用ガスノズル（１３）の外周側の同心軸上に三次燃焼用ガスが流れる三次燃焼用ガスノズル（１４）と、前記二次燃焼用ガスノズル（１３）の出口端部に三次燃焼用ガスの流れ（１８）をバーナ中心軸側から外周側へと導くガイドスリーブ（２５）とを設けた固体燃料バーナであって、二次燃焼用ガスノズル（１３）の内周壁（２９）の外側先端部に設けられて、二次燃焼用ガスの流れ（１７）を前記二次燃焼用ガスノズル（１３）の外周側に導く保炎器（２３）と、該保炎器（２３）の外周面に保持されて、二次燃焼用ガス流れ（１７）によって冷却される複数のフィン部材（３６）と、前記保炎器（２３）の先端部に保持されて、前記二次燃焼用ガスの流れ（１７）をバーナ中心軸側から外向きに導く第一の案内部材（３４）と、前記フィン部材（３６）の先端部に保持されて、第一の案内部材（３４）と間隔をあけて第一の案内部材（３４）より二次燃焼用ガス流れ（１７）の上流側に、前記二次燃焼用ガスの流れ（１７）をバーナ中心軸側から外向きに導く第二の案内部材（３５）を設け、前記第一の案内部材（３４）に至る保炎器（２３）の外周面と前記第二の案内部材（３５）の間には、前記二次燃焼用ガス流れ（１７）の一部が流れる空隙を設け、前記二次燃焼用ガスの流れ（１７）が前記第二の案内部材（３５）の火炉正面側と背面側とに分かれるように構成されており、第一の案内部材（３４）および第二の案内部材（３５）のバーナ中心軸に対する外向きの角度が前記ガイドスリーブ（２５）のバーナ中心軸に対する外向きの角度よりも大きいことを特徴とする固体燃料バーナである。
　請求項２記載の発明は、固体燃料とその搬送気体の混合流体を噴出する燃料ノズル（１１）と、該燃料ノズル（１１）の外周側の同心軸上に二次燃焼用ガスが流れる二次燃焼用ガスノズル（１３）と、該二次燃焼用ガスノズル（１３）の外周側の同心軸上に三次燃焼用ガスが流れる三次燃焼用ガスノズル（１４）と、前記二次燃焼用ガスノズル（１３）の出口端部に三次燃焼用ガスの流れ（１８）をバーナ中心軸側から外周側へと導くガイドスリーブ（２５）とを設けた固体燃料バーナであって、前記二次燃焼用ガスノズル（１３）の内周壁（２９）の外側先端部に設けられて、二次燃焼用ガスの流れ（１７）をバーナ中心軸側から外向きに導く第一の案内部材（３４）と、該二次燃焼用ガスノズル（１３）の内周壁（２９）の外側に保持されて、二次燃焼用ガス流れ（１７）によって冷却される複数のフィン部材（３６）と、前記フィン部材（３６）の先端部に保持されて、第一の案内部材（３４）と間隔をあけて第一の案内部材（３４）より二次燃焼用ガス流れ（１７）の上流側に、前記二次燃焼用ガスの流れ（１７）をバーナ中心軸側から外向きに導く第二の案内部材（３５）を設け、前記第一の案内部材（３４）に至る二次燃焼用ガスノズル（１３）の内周壁（２９）と前記第二の案内部材（３５）の間には、前記二次燃焼用ガス流れ（１７）の一部の流れ（１７ｂ）が流れる空隙を設け、前記二次燃焼用ガスの流れ（１７）が前記第二の案内部材（３５）の火炉正面側の流れ（１７ｂ）と背面側の流れ（１７ａ）とに分かれるように構成されており、第一の案内部材（３４）および第二の案内部材（３５）のバーナ中心軸に対する外向きの角度が前記ガイドスリーブ（２５）のバーナ中心軸に対する外向きの角度よりも大きいことを特徴とする固体燃料バーナである。
　請求項３記載の発明は、前記第二の案内部材（３５）は、その内径が前記第一の案内部材（３４）の外径よりも小さく、外径が前記第一の案内部材（３４）の外径よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし２のいずれかに記載の固体燃料バーナである。
　請求項１記載の発明によれば、フィン部材３６で整流された二次燃焼用ガスの流１７の一部である二次燃焼用ガスの流れ１７の内で第二の案内部材３５の火炉正面側の流れ１７ｂは保炎器スリーブ２３ｂに沿って噴出し、保炎器スリーブ２３ｂの先端には第一の案内部材３４が設置されているため、フィン部材３６で整流され、第二の案内部材３５と保炎器２３の間の空隙から第二の案内部材３５の正面側（火炉側）に流れる二次燃焼用ガスの流れ１７ｂにより、第二の案内部材３５の正面側が冷却されると共に第二の案内部材３５への灰付着等が防げる。
　また、第二の案内部材３５の下流側には、比較的小さな循環流１９ｂが形成され、炉内の高温ガスを巻き込む可能性があり、第一と第二の案内部材３４，３５の正面側（火炉側）には比較的大きな循環流１９ａが形成され、これら循環流１９ａ，１９ｂは炉内の高温ガスを巻き込む可能性があるので、安定した火炎の着火と火炎の安定性が維持され、ＮＯｘ濃度の低減や、燃焼灰中の未燃分低減に効果がある。
　さらに、第一の案内部材３４および第二の案内部材３５のバーナ中心軸に対する外向きの角度が前記ガイドスリーブ２５のバーナ中心軸に対する外向きの角度よりも大きいため、バーナ出口で二次燃焼用ガスの流れ１７と三次燃焼用ガスの流れ１８とが交差することで前記循環流１９ａ，１９ｂが形成され易くなる。
　請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の保炎器２３による効果を除き、請求項１記載の発明と同じ効果が得られる。
　請求項３記載の発明によれば、第二の案内部材３５の内径は、第一の案内部材３４の外径よりもよりも小さくし、第二の案内部材３５の外径は、第一の案内部材３４の外径よりもよりも大きくすると、第二の案内部材３５で２つに分けられる二次燃焼用ガスの流れ１７ａ、１７ｂが火炉４１内でバーナ中心軸に対して垂直方向に噴出して、二次燃焼用ガスの流れ１７ａが流れる第二の案内部材３５の火炉背面側の二次燃焼用ガスの流路が十分長くなり、第二の案内部材３５の火炉正面側の流れ１７ｂで第一の案内部材３４自体の正面側に灰付着が生じたり、火炉４１からの輻射熱で損傷したりすることを抑制することができる。
本発明の実施例１による固体燃料バーナ構造のうち、案内部材の設置を示す図である。 実施例１による固体燃料バーナ構造を示す断面図である。 実施例１の第一と第二の案内部材の外径が同じ場合のガス流れを示す図である。 実施例１の比較例として第一の案内部材がない場合のガス流れを示す図である。 本発明の実施例２による固体燃料バーナ構造の示す断面図である。 実施例２による固体燃料バーナ構造のうち、案内部材の設置を示す図である。
　以下、本発明の実施形態を図面とともに説明する。
　図１は、図２で説明する固体燃料バーナの案内部材の設置部を拡大した図であり、図２は本実施例の固体燃料バーナの断面図である。　
　固体燃料バーナは水管３１を備えた火炉壁のバーナスロート３０に挿入されるように配置され、その中心軸部に助燃用のオイルガン２４を備え、助燃用のオイルガン２４の周囲に燃料噴流用のノズル、すなわち燃料およびその搬送気体の混合流１６を噴出する燃料ノズル１１を備えている。燃料ノズル１１の中心軸部を貫通して設けられた助燃用のオイルガン２４は固体燃料バーナの起動時に燃料着火に使用する。
　また、燃料ノズル１１内において、オイルガン２４の外周には濃縮器（障害物）３３を配置し、該濃縮器３３の上流側には流路縮小部材（ベンチュリ）３２を配置している。これらの障害物３２，３３により前記混合流１６を矢印の方向に偏流させて燃料ノズル１１の内周壁２９の内側で固体燃料粒子の密度を高くすることにより、固体燃料が燃料ノズル１１の出口で着火し易くなる。
　火炉壁の燃料ノズル１１の外側には燃焼用の空気を導入した風箱２６が設けられ、該風箱２６内には燃料ノズル１１と同心円状の空気噴出用の外側空気ノズル、すなわち二次空気ノズル１３と三次空気ノズル１４を設けている。三次空気ノズル１４には空気に旋回力を与えるために旋回器２８が設置されている。前記旋回器２８が三次空気ノズル１４から噴出する三次空気に旋回力を与えるため、バーナ出口では、燃料ノズル１１からの燃料噴流、すなわち燃料およびその搬送気体の混合流１６と二次空気ノズル１３から噴出される二次空気の流れ１７と、三次空気ノズル１４から噴出される三次空気の流れ１８などの燃焼用空気流との間に、前記混合流１６や三次空気の流れ１８とは、逆方向の流れが誘起される。
　この逆方向の流れを循環流１９と呼ぶ。循環流１９は保炎器２３の下流側にできる循環流１９ａと第一の案内部材３４の下流側にできる循環流１９ｂからなる。上記２つの循環流１９ａ，１９ｂ内には、火炉４１内の下流側から燃料の燃焼で生じた高温ガスが流れ込み、滞留する。この高温ガスと混合流１６中の燃料粒子が固体燃料バーナ出口で混合し、更に火炉４１内からの輻射熱により燃料粒子の温度が上昇して着火する。
　三次空気ノズル１４の内周壁３８の先端部（火炉側出口部）には、固体燃料噴流よりも外側に三次空気を噴出するガイドスリーブ２５が設けられている。
　燃料ノズル１１と二次空気ノズル１３の隔壁（二次空気ノズル１３の内周壁）２９の外側には、燃料ノズル１１から噴出する固体燃料とその搬送気体の混合流１６および二次ノズル１３から噴出する二次空気の流れ１７を外周側へ縮小させながら集めるために保炎器母材２３ａと保炎器スリーブ２３ｂからなる保炎器２３を設けており、二次空気の流れ１７は三次空気の流れ１８よりも外側に向けて火炉４１内に噴出させるように前記２つの案内部材３４，３５を設けている。
　第一の案内部材３４と第二の案内部材３５は互いに燃焼用空気の流れ方向に間隔を設けて配置されている。第一の案内部材３４は保炎器スリーブ２３ｂの先端に設けられ、第一の案内部材３４により偏向されて火炉４１内へ噴出される二次空気流れ１７のバーナ中心軸に対する噴出角度は、三次空気の流れ１８のバーナ中心軸に対する噴出角度より外側に広がるように設置されている。
　即ち、図１の上側にある丸枠内の略図に示したように、第１の案内部材３４、第２の案内部材３５及びガイドスリーブ２５がバーナ中心軸に相当するオイルガン２４と成す外向きの角度をそれぞれθA1 、θA2 、θB としたとき、　
　　θA1 ＞θB ，θA2 ＞θB　
 が成り立つようにする。
　第一の案内部材３４および第二の案内部材３５のバーナ中心軸に対する外向きの角度がガイドスリーブ２５のバーナ中心軸に対する外向きの角度よりも大きいため、バーナ出口で二次空気の流れ１７と三次空気の流れ１８とが交差することで前記循環流１９ａ，１９ｂが形成され易くなる。
　第二の案内部材３５は、バーナ中心軸に対して第一の案内部材３４と同じ向きに設置されているが、第一の案内部材３４よりもバーナ内部の上流側に設置されている。また、第二の案内部材３５と保炎器スリーブ２３ｂとの間には隙間が生じている。
　第一の案内部材３４と第二の案内部材３５の距離は、第二の案内部材３５と保炎器２３の距離と同等である。二次空気流１７はガイドスリーブ２５と第二の案内部材３５の間を通って火炉４１内に噴出する二次空気噴流１７ａと、第二の案内部材３５と第一の案内部材３４の間を通って火炉４１内に噴出する二次空気噴流１７ｂからなり、二次空気噴流１７ａ及び１７ｂは三次空気の流れ１８よりもバーナ中心軸に対して外側に向けて噴射される。
　フィン部材３６が第二の案内部材３５の先端に接続され、該フィン部材３６はガス流れ方向に沿って起立状に保炎器２３の外周壁上に取り付けられている。またフィン部材３６は３０～５０ｍｍのピッチで保炎器２３の円周方向に均等かつ放射状に複数個設置されている。フィン部材３６を狭い間隔で複数個設置することにより、二次空気噴流１７ａ，１７ｂを整流することができる。
　また、フィン部材３６の先端には第二の案内部材３５が設けられているため、フィン部材３６により整流された二次空気噴流１７ａは、第二の案内部材３５に沿ってバーナ中心軸に対し垂直方向外側に向けて火炉４１内に噴出する。この流れにより保炎器２３及び第二の案内部材３５は冷却され、火炉４１内からの輻射によるバーナの焼損を防止することができる。
　第二の案内部材３５と保炎器スリーブ２３ｂの間には空隙があるため、フィン部材３６で整流された二次空気流１７の一部である二次空気噴流１７ｂは保炎器スリーブ２３ｂに沿って噴出する。
　また、保炎器スリーブ２３ｂの先端には第一の案内部材３４が設置されているため、フィン部材３６で整流された二次空気噴流１７ｂは、第一の案内部材３４に沿ってバーナ中心軸に対して垂直方向に噴出する。この噴流１７ｂは第一の案内部材３４と第二の案内部材３５の間を流れることになり、第二の案内部材３５の火炉４１側の表面側に沿って流れを形成する。
　第二の案内部材３５の下流側には、比較的小さな循環流１９ｂが形成され、炉内の高温ガスを巻き込む可能性がある。そのため、第二の案内部材３５の焼損、第二の案内部材３５への灰付着等の可能性があるが、第一と第二の案内部材３４，３５の空隙に生じる二次空気噴流１７ｂにより、第二の案内部材３５への灰付着等の防止を図ることが可能となる。
　第二の案内部材３５の内径は、第一の案内部材３４の外径よりもよりも小さく、第二の案内部材３５の外径は、第一の案内部材３４の外径よりも大きくすることで、二次空気噴流１７ｂが、バーナ中心軸に対して垂直方向に噴出し、第二の案内部材３５の表面への灰付着を防止する。
　図３に第一の案内部材３４と第二の案内部材３５の外径がほぼ等しい場合の、二次空気噴流１７ａ，１７ｂと循環流１９ａ，１９ｂを示す。第一の案内部材３４と第二の案内部材３５の間を通る二次空気噴流１７ｂにより第二の案内部材３５の冷却効果はある。しかし、小さな循環流１９ｂが第二の案内部材３５の後流側にできるため、第二の案内部材３５の焼損や灰付着が懸念される。
　図４には本発明の比較例として、第一の案内部材３４が実質的に無い場合の二次空気の噴流１７ａ，１７ｂを示す。
　第一の案内部材３４がない場合、二次空気流１７の一部である二次空気流１７ｂは、バーナ中心軸方向に沿って噴出する。そのため、第二の案内部材３５の正面側（火炉側）には冷却空気は流れず、第二の案内部材３５により生じる小さな循環流１９ｂは、第二の案内部材３５の表面側に形成される。この場合は、火炉４１内の灰を含んだ高温ガスが第二の案内部材３５の表面に触れることにより、焼損や灰付着が懸念される。従って、第一の案内部材３４は第二の案内部材３５よりも短い方が、灰付着防止や焼損に有効である。
　図１に示す固体燃料バーナにおいては、二次空気流１７は、第一及び第二の案内部材３４，３５によって三次空気流１８よりも外側で火炉４１内に噴出するため、保炎器２３で形成される循環流１９の領域を乱すことなく、三次空気流１８の噴流に同伴される。また、２つの案内部材３４，３５への灰付着も抑制されるため、２つの案内部材３４，３５への灰付着による循環流１９ａ，１９ｂの領域の乱れも抑制する。そのため、固体燃料の着火、火炎の安定性は維持され、安定した燃焼が可能となり、ＮＯｘ濃度の低減や、燃焼灰中の未燃分低減に効果がある。
　なお、特開昭６１－０７２９０６号公報記載の発明では、保炎器にフィン部材を設置する例が示されているが、本実施例では、フィン部材３６の先端に第二の案内部材３５を設置することで、前記公報記載のフィン部材の効果と大きく異なる効果を得られる。フィン部材３６の先端に備え付けた第二の案内部材３５と保炎器スリーブ２３ｂの間には隙間を形成するため、二次空気流１７は、第二の案内部材３５の内側を沿って流れる噴流１７ａと、第二の案内部材３５と保炎器スリーブ２３ｂの隙間を流れる噴流１７ｂに分かれる。噴流１７ａは、第二の案内部材３５を内側から冷却し、噴流１７ｂは第一の案内部材３４により、第二の案内部材３５に沿って三次空気ノズル１４の方へ向かって流れるため、第二の案内部材３５の表面への灰付着を防止することが可能となる。
　このように、二次空気噴流１７ｂは保炎器２３及び第二の案内部材３５の冷却による焼損防止だけではなく、保炎器２３及び第二の案内部材３５への灰付着を防止でき、固体燃料の着火や火炎の安定性が従来より向上する。
　本実施例で第１案内部材３４と第２案内部材３５を二つ設けた理由は、フィン部材３６上に主たる第二の案内部材３５を設けることにより、単一の案内部材を用いる場合よりこれら２つの案内部材３５の周りの温度が２５０℃下がり、第一、第二の案内部材３４，３５の焼損が防止できる。
　本発明の第２の実施例による固体燃料バーナの構造を示す断面図を図５に示し、その要部拡大図を図６に示す。本実施例では、燃料ノズル１１と二次空気ノズル１３の隔壁（二次空気ノズル１３の内周壁２９の外側先端部において、実施例１における保炎器２３に相当する部分を取り除いた構成からなるものである。
　すなわち、二次空気ガスノズル１３の内周壁２９の外側先端部に二次空気流１７をバーナ中心軸側から外向きに導く第一の案内部材３４を設け、該二次空気ノズル１３の内周壁２９の外側に二次空気流１７によって冷却される複数のフィン部材３６を取り付け、さらにフィン部材３６の先端部に第一の案内部材３４と間隔をあけて第一の案内部材３４より二次空気流１７の上流側に、該二次空気流１７をバーナ中心軸側から外向きに導く第二の案内部材３５を設けている。そして前記第一の案内部材３４に至る二次空気ノズル１３の内周壁２９と第二の案内部材３５の間には、二次空気流１７の一部が流れる空隙を設け、二次空気流１７が第二の案内部材３５の火炉正面側（噴流１７ｂ）と背面側（噴流１７ａ）とに分かれるように構成されている。
　本実施例でも、第二の案内部材３５の下流側には、比較的小さな循環流１９ｂが形成され、炉内の高温ガスを巻き込む可能性がある。そのため、第二の案内部材３５の焼損、第二の案内部材３５への灰付着等の可能性が生じるが、第一と第二の案内部材３４，３５の空隙に生じる二次空気噴流１７ｂにより、第二の案内部材３５への灰付着等の防止を図ることが可能となる。
　また、第二の案内部材３５の内径を、第一の案内部材３４の外径よりもよりも小さくし、第二の案内部材３５の外径を、第一の案内部材３４の外径よりも大きくすることで、二次空気噴流１７ｂが、バーナ中心軸に対して垂直方向に噴出し、第二の案内部材３５の表面への灰付着を防止する。
　さらに、第一の案内部材３４および第二の案内部材３５のバーナ中心軸に対する外向きの角度が前記ガイドスリーブ２５のバーナ中心軸に対する外向きの角度よりも大きいため、バーナ出口で二次空気の流れ１７と三次空気の流れ１８とが交差することで前記循環流１９ｂが形成され易くなる。
　なお、以上の説明において、フィン部材３６は、バーナ出口端側の位置が第二の案内部材３５の背面側（ボイラ内部側を正面とする）までとなっている例を示したが、例えば、第一の案内部材３４の背面側まで伸びていても良く、バーナ径方向の高さや軸方向の長さ、図１等のバーナ側面図に表される形状を問わない。
　ここで、フィン部材３６は二次空気流１７によって冷却され、第二の案内部材３５を保持するものであって、二次空気流１７が第二の案内部材３５によって、その正面側と背面側とに分けられるように、第二の案内部材３５と燃料ノズル１１から第一の案内部材３４まで連続する二次空気ノズル内周壁２９との間に空隙が形成されるようになっていれば良い。
　また、固体燃料バーナとして、燃料には石炭を粉砕した微粉炭を用い、燃焼用気体として空気を用いるバーナについて説明したが、本発明は、燃料種や燃焼用ガスの組成により制限されるものではない。
　固体燃料としては、石炭のほか、褐炭や各種バイオマス等、固体燃料全般に適用でき、燃焼用気体としては、再循環した燃焼排ガスや、空気又は酸素と燃焼排ガスとの混合ガスなどを用いることもできる。
　また、説明の便宜上、第一の案内部材３４、第二の案内部材３５、フィン部材３６及び燃料ノズル１１をそれぞれ独立した部材として表現したが、それらの一部または全部が鋳造等によって製作され、一体的、連続的に形成されているものも本発明の範疇に含まれる。
１１　燃料ノズル　　　　　　　　１３　二次空気ノズル
１４　三次空気ノズル　　　　　　１６　燃料とその搬送気体の混合流
１７　二次空気流　　　　　　　　１７ａ　二次空気流れ（主流）
１７ｂ　二次空気流れ（副流）　　１８　三次空気流
１９ａ　循環流　　　　　　　　　１９ｂ　案内部材による循環流
２３　保炎器　　　　　　　　　　２３ａ　保炎器母材
２３ｂ　保炎器スリーブ　　　　　２４　オイルガン
２５　ガイドスリーブ　　　　　　２６　風箱
２８　旋回器　　　　　　　　　　２９　二次空気ノズルの内周壁
３０　バーナスロート　　　　　　３１　水管
３２　流路縮小部材（ベンチュリ）
３３　障害物（濃縮器）　　　　　３４　第一の案内部材
３５　第二の案内部材　　　　　　３６　フィン部材
３８　三次空気ノズルの内周壁　　４１　火炉

Claims (3)

  1. 　固体燃料とその搬送気体の混合流体を噴出する燃料ノズルと、前記燃料ノズルの外周側の同心軸上に二次燃焼用ガスが流れる二次燃焼用ガスノズルと、該二次燃焼用ガスノズルの外周側の同心軸上に三次燃焼用ガスが流れる三次燃焼用ガスノズルと、前記二次燃焼用ガスノズルの出口端部に三次燃焼用ガスの流れをバーナ中心軸側から外周側へと導くガイドスリーブとを設けた固体燃料バーナであって、
    　二次燃焼用ガスノズルの内周壁の外側先端部に設けられて、二次燃焼用ガスの流れを前記二次燃焼用ガスノズルの外周側に導く保炎器と、
    　該保炎器の外周面に保持されて、二次燃焼用ガス流れによって冷却される複数のフィン部材と、
    　前記保炎器の先端部に保持されて、前記二次燃焼用ガスの流れをバーナ中心軸側から外向きに導く第一の案内部材と、
    　前記フィン部材の先端部に保持されて、第一の案内部材と間隔をあけて第一の案内部材より二次燃焼用ガス流れの上流側に、前記二次燃焼用ガスの流れをバーナ中心軸側から外向きに導く第二の案内部材を設け、
    　前記第一の案内部材に至る保炎器の外周面と前記第二の案内部材の間には、前記二次燃焼用ガス流れの一部が流れる空隙を設け、前記二次燃焼用ガスの流れが前記第二の案内部材の火炉正面側と背面側とに分かれるように構成されており、
    　第一の案内部材および第二の案内部材のバーナ中心軸に対する外向きの角度が前記ガイドスリーブのバーナ中心軸に対する外向きの角度よりも大きいことを特徴とする固体燃料バーナ。
  2. 　固体燃料とその搬送気体の混合流体を噴出する燃料ノズルと、該燃料ノズルの外周側の同心軸上に二次燃焼用ガスが流れる二次燃焼用ガスノズルと、該二次燃焼用ガスノズルの外周側の同心軸上に三次燃焼用ガスが流れる三次燃焼用ガスノズルと、前記二次燃焼用ガスノズルの出口端部に三次燃焼用ガスの流れをバーナ中心軸側から外周側へと導くガイドスリーブとを設けた固体燃料バーナであって、
    　前記二次燃焼用ガスノズルの内周壁の外側先端部に設けられて、二次燃焼用ガスの流れをバーナ中心軸側から外向きに導く第一の案内部材と、
    　該二次燃焼用ガスノズルの内周壁の外側に保持されて、二次燃焼用ガス流れによって冷却される複数のフィン部材と、
    　前記フィン部材の先端部に保持されて、第一の案内部材と間隔をあけて第一の案内部材より二次燃焼用ガス流れの上流側に、前記二次燃焼用ガスの流れをバーナ中心軸側から外向きに導く第二の案内部材を設け、
    　前記第一の案内部材に至る二次燃焼用ガスノズルの内周壁と前記第二の案内部材の間には、前記二次燃焼用ガス流れの一部の流れが流れる空隙を設け、前記二次燃焼用ガスの流れが前記第二の案内部材の火炉正面側の流れと背面側の流れとに分かれるように構成されており、第一の案内部材（３４）および第二の案内部材（３５）のバーナ中心軸に対する外向きの角度が前記ガイドスリーブ（２５）のバーナ中心軸に対する外向きの角度よりも大きいことを特徴とする固体燃料バーナ。
  3. 　前記第二の案内部材は、その内径が前記第一の案内部材の外径よりも小さく、外径が前記第一の案内部材の外径よりも大きいことを特徴とする請求項１ないし２のいずれかに記載の固体燃料バーナ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11519600B2 (en) * 2017-12-26 2022-12-06 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Solid fuel burner and flame stabilizer for solid fuel burner

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6301650B2 (ja) * 2013-12-27 2018-03-28 川崎重工業株式会社 石油ピッチ燃料用バーナおよびその使用方法
JP6304872B2 (ja) * 2014-02-12 2018-04-04 三菱日立パワーシステムズ株式会社 バーナ、およびそれを用いたボイラ、バーナの燃焼方法
JP6326593B2 (ja) * 2014-02-14 2018-05-23 三菱日立パワーシステムズ株式会社 バーナ装置、およびそれを用いたボイラ、バーナ装置の燃焼方法
JP6797714B2 (ja) * 2017-02-22 2020-12-09 三菱パワー株式会社 燃焼装置
JP6615252B2 (ja) * 2018-03-01 2019-12-04 川崎重工業株式会社 石油ピッチ燃料用バーナおよびその使用方法
JP6813533B2 (ja) 2018-05-22 2021-01-13 三菱パワー株式会社 バーナおよび燃焼装置
IT201900020508A1 (it) 2019-11-06 2021-05-06 Ac Boilers S P A Gruppo bruciatore, metodo per operare detto gruppo bruciatore e impianto comprendente detto gruppo bruciatore

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6172906A (ja) * 1984-09-17 1986-04-15 Babcock Hitachi Kk 冷却型低ＮＯｘバ−ナ装置
JPH04292702A (ja) * 1991-03-20 1992-10-16 Babcock Hitachi Kk 微粉炭燃焼装置
JPH11148611A (ja) * 1997-11-19 1999-06-02 Babcock Hitachi Kk 燃焼装置
JP3344694B2 (ja) * 1997-07-24 2002-11-11 株式会社日立製作所 微粉炭燃焼バーナ
JP2004101071A (ja) * 2002-09-10 2004-04-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃焼器
JP2005273973A (ja) * 2004-03-24 2005-10-06 Hitachi Ltd バーナと燃料燃焼方法及びボイラの改造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6280409A (ja) * 1985-10-04 1987-04-13 Babcock Hitachi Kk 固体燃料の低ＮＯｘ燃焼装置
JPS6370009A (ja) * 1986-09-09 1988-03-30 Babcock Hitachi Kk 微粉炭焚燃焼装置
JP2638040B2 (ja) * 1988-02-23 1997-08-06 バブコツク日立株式会社 微粉炭燃焼装置
JPH06172906A (ja) * 1992-12-08 1994-06-21 Furukawa Alum Co Ltd 耐落下衝撃性に優れたアルミニウム合金板およびその製造方法
JPH06272817A (ja) * 1993-03-24 1994-09-27 Babcock Hitachi Kk 微粉炭燃焼装置
JPH11304116A (ja) * 1998-04-17 1999-11-05 Babcock Hitachi Kk 固体燃料燃焼バーナとその燃焼方法
JP2001336707A (ja) * 2000-05-25 2001-12-07 Hitachi Ltd 微粉炭燃焼バーナ
GB0403057D0 (en) * 2004-02-12 2004-03-17 Rolls Royce Plc Guide member for a fuel injection arrangement
AU2005221152A1 (en) * 2004-03-08 2005-09-22 Joel Vatsky Low nox and enhanced flame stabilization

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6172906A (ja) * 1984-09-17 1986-04-15 Babcock Hitachi Kk 冷却型低ＮＯｘバ−ナ装置
JPH04292702A (ja) * 1991-03-20 1992-10-16 Babcock Hitachi Kk 微粉炭燃焼装置
JP3344694B2 (ja) * 1997-07-24 2002-11-11 株式会社日立製作所 微粉炭燃焼バーナ
JPH11148611A (ja) * 1997-11-19 1999-06-02 Babcock Hitachi Kk 燃焼装置
JP2004101071A (ja) * 2002-09-10 2004-04-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃焼器
JP2005273973A (ja) * 2004-03-24 2005-10-06 Hitachi Ltd バーナと燃料燃焼方法及びボイラの改造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2738461A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11519600B2 (en) * 2017-12-26 2022-12-06 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Solid fuel burner and flame stabilizer for solid fuel burner

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