JP5245558B2 - 微粉燃料用バーナ - Google Patents

Description

本発明は石炭焚きボイラ等、微粉炭等の微粉燃料を燃料とする火炉に設けられる微粉燃料用バーナに関するものである。

微粉物を燃料とする火炉、例えば石炭を燃料とする火炉の１つに、微粉炭機により塊状の石炭を粉砕して微粉炭とし、微粉炭を１次空気と混合し、１次空気と共に微粉炭バーナに供給し、該微粉炭バーナより火炉に噴出して微粉炭を浮遊燃焼させるものがある。

１次空気と微粉炭の混合流には、所要温度（例えば２５０℃〜３００℃）に加熱された燃焼用の２次空気が前記混合流の周囲から該混合流を包む様に供給される。混合流中の微粉炭は、炉内からの輻射熱で加熱され、揮発分を放出して着火し、火炎を生成する。

図３に於いて、従来の微粉炭用バーナについて説明する。

図３中、１は火炉、２は該火炉１の炉壁を示している。

該炉壁２にスロート３が設けられ、前記炉壁２の反火炉１側にウインドボックス４が取付けられ、該ウインドボックス４の内部に微粉炭バーナ５が前記スロート３と同心に設けられている。

前記微粉炭バーナ５は、ノズル本体６と該ノズル本体６の先端部を囲む様に設けられた２次空気調整装置７とを具備している。

前記ノズル本体６は、外筒ノズル８、該外筒ノズル８と同心に設けられた内筒ノズル９、該内筒ノズル９の中心線上に配設されたオイルバーナ１０を具備している。

前記外筒ノズル８、前記内筒ノズル９の断面形状はそれぞれ円形であり、前記外筒ノズル８と前記内筒ノズル９間には中空筒状の空間で前記火炉１側端が開放された燃料導通空間１１が形成される。

前記外筒ノズル８の基部（前記反火炉１側の端部）には１次空気導入管１２が、前記外筒ノズル８に接線方向から連通され、前記１次空気導入管１２は微粉炭機（図示せず）に接続されている。前記１次空気導入管１２を介して１次空気１４及び該１次空気１４に運搬された微粉炭が、前記燃料導通空間１１に接線方向から流入し、該燃料導通空間１１内部を旋回しながら先端から噴出される。

又、前記内筒ノズル９の基部には３次空気導入管１３の一端が開口し、該３次空気導入管１３の他端は前記ウインドボックス４に開口し、該ウインドボックス４に送給される燃焼用空気を取入れ、燃焼用補助空気即ち３次燃焼用空気として前記内筒ノズル９に導いている。

前記２次空気調整装置７は、前記ノズル本体６先端部を収納する補助空気調整機構１５と、該補助空気調整機構１５の外側に同心多重に設けられた主空気調整機構１６から構成されている。

前記補助空気調整機構１５は、先端に向って縮径する第１空気ガイドダクト１８と、該第１空気ガイドダクト１８の基部に円周等間隔で設けられた回転軸２１を介して風量調整羽根１９が回転自在に設けられ、前記回転軸２１は図示しないリンク機構を介して連結され、前記風量調整羽根１９は前記リンク機構を介して同期回転可能となっている。

又、前記主空気調整機構１６は、先端に向って縮径する第２空気ガイドダクト２２と、該第２空気ガイドダクト２２に円周等間隔で設けられた風量調整羽根２３を有し、該風量調整羽根２３は回転軸２４を介して回転自在に設けられ、前記風量調整羽根１９と同様にリンク機構を介して同期回転可能となっている。

尚、前記第２空気ガイドダクト２２の先端は、前記スロート３に連続し、前記第１空気ガイドダクト１８の先端は前記炉壁２の内壁面から後退した位置にあり、前記外筒ノズル８、前記内筒ノズル９の先端は前記第１空気ガイドダクト１８の先端より更に後退した位置となっている。

前記微粉炭バーナ５での燃焼について略述すると、前記１次空気１４と共に微粉炭が前記１次空気導入管１２より前記燃料導通空間１１の基部に供給される。前記１次空気１４は、前記燃料導通空間１１を旋回しながら前記火炉１に向って流動し、又前記燃料導通空間１１を通過する過程で縮流され、前記外筒ノズル８の先端より噴出される。前記ウインドボックス４には燃焼用補助空気である２次空気２６が所要温度に昇温されて送給され、該２次空気２６は前記風量調整羽根２３により風量調整され、前記第２空気ガイドダクト２２を介して前記１次空気１４、前記微粉炭と共に前記火炉１に噴出される。

前記微粉炭は、前記火炉１に噴出される過程で、前記燃料導通空間１１で旋回することで均一化され、前記２次空気２６により昇温され、更に前記火炉１内からの輻射熱を受けて加熱される。加熱によって、微粉炭から揮発分が放出され、該揮発分に着火して、火炎が連続的に維持される。

尚、前記第２空気ガイドダクト２２に取込まれた前記２次空気２６の一部は前記風量調整羽根１９を介して前記第１空気ガイドダクト１８内部に取込まれ、２次補助空気として噴出される。前記風量調整羽根２３の風量調整、前記風量調整羽根１９の風量調整で前記２次空気２６の供給量流れの状態が変化し、微粉炭の燃焼状態が調整される。

又、前記２次空気２６の一部は３次空気２７として前記３次空気導入管１３を介して前記内筒ノズル９に導かれ、該内筒ノズル９より噴出される。前記３次空気２７が噴出されることで、微粉炭の燃焼状態が調整される。従って、前記２次空気２６の調整、前記３次空気２７の調整等により微粉炭の燃焼状態が最適となる様に調整される。

尚、前記オイルバーナ１０は、微粉炭を着火する際に使用される。

上記した従来の微粉炭バーナ５には、所定量、例えば２０％程度の揮発成分が含まれる石炭の微粉炭、例えば瀝青炭等の微粉炭が用いられる。

ところが、近年ではより劣悪な燃料を用いることが要請され、例えば、石油精製後の残渣であるオイルコークスが燃料として用いられる。オイルコークスは、揮発成分が１０％程度と低く、上記した従来の微粉炭バーナ５では、該微粉炭バーナ５から噴出される際の微粉燃料の温度が低く、充分な揮発分が放出されず火炎が維持できないという問題がある。

この為、着火性を維持する為には、前記微粉炭バーナ５から噴出する際の微粉炭の濃度を濃縮し、揮発成分を確保する必要があるが、微粉炭に対して前記１次空気１４の量を少なくすると、微粉炭の運搬に影響を及すので所与定量以下にすることができず、微粉炭の濃度を濃縮することには限度があった。

特開平８−２００６１８号公報

特開平８−３１２９１７号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、揮発成分の少ない微粉燃料であっても安定した火炎が維持できる微粉燃料用バーナを提供するものである。

本発明は、火炉に向って開口し、微粉燃料を燃焼用１次空気と共に混合流として噴出するノズル本体と、該ノズル本体の周囲に同心に形成された燃焼用２次空気用流路と、前記混合流の微粉燃料濃度を部分的に濃縮する微粉燃料濃縮手段とを具備し、前記混合流が部分的に微粉燃料濃度が濃い状態で前記ノズル本体から噴出される微粉燃料用バーナに係るものである。

又本発明は、前記微粉燃料濃縮手段は、混合流供給途中に設けられたベント部である微粉燃料用バーナに係るものである。

又本発明は、前記ノズル本体に前記微粉燃料濃縮手段に連通し、前記混合流の微粉燃料濃度が濃い部分に対応させて微粉炭濃縮溝が設けられた微粉燃料用バーナに係るものである。

又本発明は、前記混合流の微粉燃料濃度が濃い部分に対応する前記燃焼用２次空気用流路の部位を遮断する邪魔板を設け、該邪魔板により前記燃焼用２次空気用流路に不流通部分を形成し、該不流通部分に炉内排ガスを誘引する様構成した微粉燃料用バーナに係るものである。

又本発明は、前記燃焼用２次空気用流路の前記微粉炭濃縮溝に隣接する所定範囲を遮断する邪魔板を設けた微粉燃料用バーナに係るものである。

更に又本発明は、前記燃焼用２次空気用流路に燃焼用２次空気に旋回流を与える風量調整羽根が設けられ、前記邪魔板は微粉燃料濃度が濃い部分に対して前記燃焼用２次空気の旋回方向の逆の方向に所定量ずれている微粉燃料用バーナに係るものである。

本発明によれば、火炉に向って開口し、微粉燃料を燃焼用１次空気と共に混合流として噴出するノズル本体と、該ノズル本体の周囲に同心に形成された燃焼用２次空気用流路と、前記混合流の微粉燃料濃度を部分的に濃縮する微粉燃料濃縮手段とを具備し、前記混合流が部分的に微粉燃料濃度が濃い状態で前記ノズル本体から噴出されるので、揮発分が少ない微粉燃料でも、微粉燃料濃度が濃い部分では着火に必要な揮発成分が得られ、安定した火炎が維持できる。

又本発明によれば、前記微粉燃料濃縮手段は、混合流供給途中に設けられたベント部であるので、混合流が持つエネルギにより、部分的な微粉燃料の濃度濃縮が図れ、別途微粉燃料濃縮手段を設ける必要がない。

又本発明によれば、前記ノズル本体に前記微粉燃料濃縮手段に連通し、前記混合流の微粉燃料濃度が濃い部分に対応させて微粉炭濃縮溝が設けられたので、濃縮された微粉燃料がノズル本体を通過する過程で拡散することが防止される。

又本発明によれば、前記混合流の微粉燃料濃度が濃い部分に対応する前記燃焼用２次空気用流路の部位を遮断する邪魔板を設け、該邪魔板により前記燃焼用２次空気用流路に不流通部分を形成し、該不流通部分に炉内排ガスを誘引する様構成したので、濃縮された微粉燃料を高温の炉内排ガスにより、急速に加熱でき、火炎の維持が安定する。

又本発明によれば、前記燃焼用２次空気用流路の前記微粉炭濃縮溝に隣接する所定範囲を遮断する邪魔板を設けたので、濃縮された微粉燃料を高温の炉内排ガスにより、急速に加熱でき、火炎の維持が安定する。

更に又本発明によれば、前記燃焼用２次空気用流路に燃焼用２次空気に旋回流を与える風量調整羽根が設けられ、前記邪魔板は微粉燃料濃度が濃い部分に対して前記燃焼用２次空気の旋回方向の逆の方向に所定量ずれているので、燃焼用２次空気に旋回流が与えられた場合でも、高温の炉内排ガスを確実に濃縮された微粉燃料に接触させることができ、火炎の維持が安定するという優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

図１、図２は本発明が実施される微粉燃料用バーナが微粉炭用バーナとして実施された一例を示しており、図中、図３中で示したものと同等のものには同符号を付し、説明の詳細は省略する。

火炉１の炉壁２にスロート３が設けられ、該スロート３と同心に微粉炭バーナ５が設けられ、該微粉炭バーナ５はウインドボックス４に収納されている。

前記微粉炭バーナ５は、ノズル本体６と該ノズル本体６の先端部を囲む様に設けられた２次空気調整装置７とを具備している。前記ノズル本体６は、外筒ノズル８、該外筒ノズル８と同心に設けられた内筒ノズル９、該内筒ノズル９の中心線上に配設されたオイルバーナ１０を具備している。

前記外筒ノズル８、前記内筒ノズル９の断面形状はそれぞれ円形であり、前記外筒ノズル８と前記内筒ノズル９間には中空筒状の空間で前記火炉１側端が開放された燃料導通空間１１が形成される。

前記外筒ノズル８の基端（前記反火炉１側の端）には１次空気導入管１２がベント部１２ａを介して湾曲して連通されており、前記外筒ノズル８の軸心と前記１次空気導入管１２の軸心とは連続している。又、前記１次空気導入管１２の内径と前記外筒ノズル８の内径とは同径であるか、又異径である場合は漸次径変化し、不連続部が無い様になっている。

前記ベント部１２ａは微粉炭濃縮手段として機能し、該ベント部１２ａの屈曲半径は、前記１次空気導入管１２を流れる１次空気１４が滑らかに、且つ乱れが生じない様な値、例えば軸心での屈曲半径は、前記１次空気導入管１２の直径と同等とする。

該１次空気導入管１２の最頂部に微粉炭濃縮溝２８を形成する。該微粉炭濃縮溝２８の上流端は前記ベント部１２ａの下流部に至り、又下流端は前記外筒ノズル８の下流端で開口する。尚、図２では前記微粉炭濃縮溝２８の断面形状が半円形状を示しているが、矩形形状、台形形状等、任意の形状を選択できる。

第２空気ガイドダクト２２は、前記外筒ノズル８の周囲にリング状の２次空気噴出口２９を形成し、該２次空気噴出口２９の前記微粉炭濃縮溝２８に隣接する部分を邪魔板３１によって閉塞する。該邪魔板３１は前記微粉炭濃縮溝２８を中心として所定の角度に前記２次空気噴出口２９を閉塞し、２次空気２６が前記微粉炭濃縮溝２８の部分で噴出されない様にする。

以下、作動を説明する。

図示しない微粉炭機より前記１次空気１４と共に微粉炭が混合流として送出され、混合流は前記１次空気導入管１２から前記ベント部１２ａを経て前記外筒ノズル８に供給される。

前記混合流は、前記ベント部１２ａを通過する過程で、偏向され遠心力を受ける。混合流の内、微粉炭は前記１次空気１４より比重が大きいので、前記ベント部１２ａの外周側に偏り、混合流の外周側での微粉炭濃度が濃縮される。

混合流の外周部分は、微粉炭濃度が濃縮された状態で、前記微粉炭濃縮溝２８に流入する。該微粉炭濃縮溝２８は混合流が前記燃料導通空間１１を流通する間に、微粉炭が拡散することを防止し、前記燃料導通空間１１の最頂部での微粉炭濃度の濃縮状態を維持する。従って、混合流は、前記燃料導通空間１１の最頂部での微粉炭濃度が濃縮された状態で前記外筒ノズル８から噴出される。

前記ウインドボックス４には燃焼用補助空気である前記２次空気２６が所要温度に昇温されて送給され、該２次空気２６は前記風量調整羽根２３により風量調整され、又旋回流が与えられて前記第２空気ガイドダクト２２を介して前記２次空気噴出口２９より噴出され、更に前記混合流を包む様に前記火炉１に噴出される。

一方、前記邪魔板３１は前記２次空気２６の噴出を遮断するので、前記２次空気噴出口２９から噴出される前記２次空気２６の噴出流には不流通部分が生じ、前記邪魔板３１の火炉１側が負圧となる。この為、前記不流通部分には高温の炉内排ガス３２が誘引される。

前記不流通部分に炉内排ガス３２が誘引されることで、濃縮された微粉炭は、噴出後直ちに前記炉内排ガス３２に接触して加熱され、微粉炭から揮発分が放出され、該揮発分に着火する。濃縮部分の微粉炭が着火することで、他の部分にも着火が波及し、火炎が連続的に維持される。

而して、揮発成分の少ない微粉燃料であっても、確実に着火し、火炎が安定して維持される。

尚、前記邪魔板３１が設けられる位置は、前記２次空気噴出口２９から噴出される、旋回流の影響を考慮して位置が変更されてもよい。例えば、図２中、旋回流が時計回りであったとすると、前記邪魔板３１の位置は、反時計方向に所定角度ずらして設ける等である。

又、前記ベント部１２ａを経て濃縮された微粉炭が、前記燃料導通空間１１を通過する過程で、大きく拡散しない場合は、前記微粉炭濃縮溝２８は省略することができる。

又、図１では前記１次空気導入管１２を下方から前記外筒ノズル８に接続したので、前記微粉炭濃縮溝２８、前記邪魔板３１は上部部位に設けたが、水平方向から接続した場合は、外周側の水平部位に設けられることは言う迄もない。

更に、微粉炭濃縮手段として、別途配管を前記外筒ノズル８に接続し、該配管より濃度の濃い微粉炭混合流を燃料導通空間１１内部に、或は前記微粉炭濃縮溝２８に供給する様にしてもよい。

又、前記炉内排ガス３２の誘引現象が無くとも、微粉炭濃縮流が炉内からの輻射熱を受けて加熱され、微粉炭から揮発分が放出され、該揮発分に着火する場合は、前記邪魔板３１は省略することができる。

本発明の実施の形態に係る微粉炭用バーナを示す概略断面図である。 図１のＡ矢視図である。 従来の微粉炭用バーナを示す概略断面図である。

符号の説明

１ 火炉
３ スロート
５ 微粉炭バーナ
７ ２次空気調整装置
８ 外筒ノズル
９ 内筒ノズル
１１ 燃料導通空間
１２ １次空気導入管
１２ａ ベント部
１４ １次空気
２６ ２次空気
２８ 微粉炭濃縮溝
２９ ２次空気噴出口
３１ 邪魔板
３２ 炉内排ガス

Claims (4)

1. 火炉に向って開口し、微粉燃料を燃焼用１次空気と共に混合流として噴出するノズル本体と、該ノズル本体の周囲に同心に形成された燃焼用２次空気用流路と、前記混合流の微粉燃料濃度を部分的に濃縮する微粉燃料濃縮手段とを具備し、
   前記ノズル本体に前記微粉燃料濃縮手段に連通し、前記混合流の微粉燃料濃度が濃い部分に対応させて微粉炭濃縮溝が設けられ、前記混合流が前記微粉炭濃縮溝から部分的に微粉燃料濃度が濃い状態で前記ノズル本体から噴出される様にし、
   前記燃焼用２次空気用流路の前記微粉炭濃縮溝に隣接する所定範囲を遮断する邪魔板を設けたことを特徴とする微粉燃料用バーナ。
2. 前記微粉燃料濃縮手段は、混合流供給途中に設けられたベント部である請求項１の微粉燃料用バーナ。
3. 前記混合流の微粉燃料濃度が濃い部分に対応する前記燃焼用２次空気用流路の部位を遮断する前記邪魔板を設け、該邪魔板により前記燃焼用２次空気用流路に不流通部分を形成し、該不流通部分に炉内排ガスを誘引する様構成した請求項１の微粉燃料用バーナ。
4. 前記燃焼用２次空気用流路に燃焼用２次空気に旋回流を与える風量調整羽根が設けられ、前記邪魔板は微粉燃料濃度が濃い部分に対して前記燃焼用２次空気の旋回方向の逆の方向に所定量ずれている請求項１又は請求項３の微粉燃料用バーナ。

Images