JP5797238B2 - 燃料バーナ及び旋回燃焼ボイラ - Google Patents
燃料バーナ及び旋回燃焼ボイラ Download PDFInfo
- Publication number
- JP5797238B2 JP5797238B2 JP2013162270A JP2013162270A JP5797238B2 JP 5797238 B2 JP5797238 B2 JP 5797238B2 JP 2013162270 A JP2013162270 A JP 2013162270A JP 2013162270 A JP2013162270 A JP 2013162270A JP 5797238 B2 JP5797238 B2 JP 5797238B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- burner
- fuel
- secondary air
- flame
- flow path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
このうち、微粉炭焚きの旋回燃焼ボイラにおいては、燃料の微粉炭とともに石炭バーナから投入される1次空気の上下に2次空気投入用の2次空気投入ポートを設置し、石炭バーナ周囲の2次空気について流量調整を行っている。(たとえば、特許文献1参照)
上述した2次空気は、旋回燃焼ボイラ内において火炎全体を形成するために必要となる空気量を吹き込むものである。従って、旋回燃焼ボイラの2次空気量は、概ね微粉炭の燃焼に必要な全空気量から1次空気量を差し引いたものとなる。
また、従来のバーナでは、微粉炭バーナの外周に保炎機構(先端角部の調整、旋回等)を設置し、さらに、微粉炭バーナのすぐ外周に近接して2次空気、あるいは3次空気を投入するための空気投入ポートを設置した構成が一般的である。このため、微粉炭バーナにおいては、投入された微粉炭への着火が火炎外周で起こり、火炎外周の着火領域では空気投入ポートからの空気が多量に混合されることとなる。
こうして、微粉炭バーナの火炎外周から発生したNOxは、そのまま火炎外周を通過することになるので、燃焼環境が異なる火炎内部と比較すれば、還元が遅れることとなる。この結果、火炎外部で発生したNOxは還元されずに残り、この残存したNOxが従来の微粉炭バーナ及び旋回燃焼ボイラにおけるNOx発生の原因となっている。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、火炎の外周に形成される高温酸素残存領域を抑制(弱く)することにより、NOx発生量の低減を可能にした燃料バーナ及びこれを備えた固体燃料焚きの旋回燃焼ボイラを提供することにある。
本発明に係る燃料バーナは、粉体燃料を焚くボイラの火炉内へ粉体燃料及び空気を投入して燃焼させるバーナの燃料バーナが、前記粉体燃料を1次空気で搬送して前記火炉内へ投入する燃料流路に、出口流速の速度分布を流路断面中央部で低速とする流速調整部を備え、前記流速調整部は、前記火炉内に開口する前記燃料流路の先端部を出口開口へ向けて該燃料流路の縁部まで絞るノズル部と、前記燃料流路の前記先端部で前記流路断面中央部を流れ方向に断面積が一定となるように区分する仕切部材とを備え、前記仕切部材が前記燃料流路の前記先端部で保炎機能を有するスプリット部材を備えることを特徴とするものである。
さらに、仕切部材として燃料流路の先端部で保炎機能を有するスプリット部材を採用するので、燃料バーナに形成された内部保炎機構により安定着火が可能になる。
また、2次空気投入ポートが隣接する場合には、2次空気を火炎に対して斜めに投入することにより、2次空気と火炎との混合を遅延させることができる。
ここで、2次空気投入ポートの流路内部に、たとえば流路内側(燃料バーナ側)にリブを設けることにより、火炎に対する2次空気の混合を調整することができる。また、流路内部に旋回羽根車を設けることにより、バーナ高さを抑制して2次空気の流れが火炎と干渉しないように離すことも可能になる。
すなわち、本発明の燃料バーナは、粉体燃料を火炉内へ投入する燃料流路に流速調整部を設け、流路断面中央部の出口流速が低速となる速度分布を形成しているので、火炎内部に投入される粉体燃料の流速を下げて保炎するため火炎の広がりを抑制でき、低酸素濃度の環境下においても粉体燃料を安定燃焼させることができる。そして、粉体燃料の着火が火炎の内部で行われるので、火炎内部で発生したNOxが迅速に還元されて排出量は低減される。
図3及び図4に示す旋回燃焼ボイラ10は、火炉11内へ空気を多段で投入することにより、バーナ部12から追加空気投入部(以下、「AA部」と呼ぶ)14までの領域を還元雰囲気にして燃焼排ガスの低NOx化を図っている。還元雰囲気となるバーナ部12からAA部14までの距離については、すなわち、還元燃焼ゾーンの距離(高さ)については、長くなるほど燃焼ガスの滞留時間が長くなってNOx発生量は小さくなる。なお、図中の符号20は微粉炭等の粉体燃料及び空気を投入するバーナ、15は追加空気を投入する追加空気投入ノズルである。
微粉炭バーナ21は、1次空気により搬送された微粉炭を投入する矩形状のコール1次ポート22と、コール1次ポート22の周囲を取り囲むように設けられて2次空気の一部を投入するコール2次ポート23とを備えている。微粉炭バーナ21から投入される微粉炭は、火炉11内へ向けて略真っ直ぐに流れる。
2次空気投入ポート30の各流路及びコール2次ポート23には、たとえば図2に示すように、送気ダクト17から各々分岐した流路を介して供給される2次空気の流量調整手段として、開度調整可能なダンパ40が設けられている。なお、2次空気投入ポート30の位置については、微粉炭バーナ21の上下に限定されることはなく、左右であってもよい。
図1(a)に示す構成例では、コール2次ポート23がノズル部25の絞りと略平行に形成されているが、たとえば図1(d)に示すように、コール2次空気を火炉1内へ向けて略真っ直ぐに投入することが好ましい。すなわち、コール2次ポート23の出口を軸中心方向へ傾斜させると、微粉炭バーナ21から火炉11内へ向けて略真っ直ぐに投入される微粉炭に向けてコール2次空気を投入することになるので、コール2次空気が火炎を吹き消す方向に作用する。
仕切部材26は、たとえば所定の間隔aをもって水平方向に平行配置された一対の板状部材であり、流路断面中央部22aの流路断面積は、燃料流路内の流れ方向において一定となっている。この仕切部材26は、中央の流速増加を抑えるため、上述したノズル部25の絞りが開始される位置より上流側まで延長しておくことが望ましい。なお、仕切部材26で区画された流路断面中央部22aの上下には、流路断面積を絞られたノズル部25のノズル出口22bが開口している。
図1(c)に示す例では、ノズル部25が流路断面積を1/3に絞り、流路断面中央部22a及びノズル出口22bを同じ出口面積にした場合、すなわち流路断面中央部22aの出口断面積を出口面積全体の1/3にした場合の速度分布例が示されている。この速度分布例では、流路断面中央部22aの出口流速(Vc)が上下の出口流速(Vo)よりも低く(Vc<Vo)なっている。
なお、仕切部材26がノズル部25の絞り開始位置より出口側にしかない場合、ノズル出口22bの流路断面積が狭くなる分だけ圧力損失は大きくなるので、流路断面中央部22aの流量増加により流速が増加する。
このような離間距離Lを設けることにより、火炎に混合される2次空気量が減少するので、火炎内の酸素濃度を減少させるとともに、火炎温度の低下を最小限に抑えて比較的高温の状態に維持することができる。
このとき、微粉炭バーナ21と2次空気投入ポート30との間に設けた離間距離Lが火炎と2次空気との干渉を抑制しているので、火炎の中心部で着火する微粉炭は、2次空気投入ポート30から火炎に対して2次空気が緩慢に供給されるため、火炎内部の酸素濃度が低い状態で燃焼する。
さらに、ディフューザ部27は、特にノズル出口22bから投入される微粉炭の流れを乱すので、火炎内部における着火性を向上させることができる。
この変形例では、バーナ20Aの2次空気投入ポート30Aが、微粉炭バーナ21の軸中心と平行なバーナ外壁21aから上下方向外向きに、角度θだけ傾斜させて設置されている。なお、図7に示す構成例は、図6に示した第2変形例の微粉炭バーナ21を採用しているが、これに限定されることはなく、上述した実施形態及び参考例との組合せでもよい。
この結果、微粉炭ノズル21の上下に2次空気投入ポート30Aが配設されたバーナ20は、離間距離L1が低減されたことにより、バーナ20の全高寸法を小さくすることができる。
このような構成を採用すれば、バーナ高さを最小限に抑えて2次空気の流れが火炎と干渉しないように離間させることも可能になる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、たとえば粉体燃料が微粉炭に限定されないなど、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
11 火炉
12 バーナ部
14 追加空気投入部(AA部)
20,20A バーナ
21 微粉炭バーナ(燃料バーナ)
22 コール1次ポート(燃料流路)
23 コール2次ポート
24,24A,24B 流速調整部
25 ノズル部
26,26A 仕切部材
27 ディフューザ部
28 スプリット部材
30,30A,30B,30C 2次空気投入ポート
31 リブ
32 旋回羽根
Claims (6)
- 粉体燃料を焚くボイラの火炉内へ粉体燃料及び空気を投入して燃焼させるバーナの燃料バーナが、前記粉体燃料を1次空気で搬送して前記火炉内へ投入する燃料流路に、出口流速の速度分布を流路断面中央部で低速とする流速調整部を備え、
前記流速調整部は、前記火炉内に開口する前記燃料流路の先端部を出口開口へ向けて該燃料流路の縁部まで絞るノズル部と、前記燃料流路の前記先端部で前記流路断面中央部を流れ方向に断面積が一定となるように区分する仕切部材とを備え、前記仕切部材が前記燃料流路の前記先端部で保炎機能を有するスプリット部材を備えることを特徴とする燃料バーナ。 - 粉体燃料及び空気を炉内へ投入するバーナが各段の各コーナ部あるいは壁面部に配置される旋回燃焼方式のバーナ部とされ、各段にそれぞれ1または複数の旋回火炎が形成される旋回燃焼ボイラにおいて、
前記バーナが、請求項1に記載の燃料バーナと、該燃料バーナの上下または左右に各々配置されて流量調整手段を有する2次空気投入ポートとを備えていることを特徴とする旋回燃焼ボイラ。 - 前記燃料バーナと前記2次空気投入ポートとの間には、前記燃料バーナから炉内へ向けて形成される火炎に前記2次空気投入ポートから投入される2次空気が干渉しない程度の離間距離が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の旋回燃焼ボイラ。
- 前記2次空気投入ポートは、前記燃料バーナの軸中心から外向きの角度となるように設置されていることを特徴とする請求項3に記載の旋回燃焼ボイラ。
- 前記2次空気投入ポートの流路内部にリブを設けたことを特徴とする請求項2から4のいずれかに記載の旋回燃焼ボイラ。
- 前記2次空気投入ポートの流路内部に旋回羽根を設けたことを特徴とする請求項2から4のいずれかに記載の旋回燃焼ボイラ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013162270A JP5797238B2 (ja) | 2013-08-05 | 2013-08-05 | 燃料バーナ及び旋回燃焼ボイラ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013162270A JP5797238B2 (ja) | 2013-08-05 | 2013-08-05 | 燃料バーナ及び旋回燃焼ボイラ |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009124434A Division JP2010270990A (ja) | 2009-05-22 | 2009-05-22 | 燃料バーナ及び旋回燃焼ボイラ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013224822A JP2013224822A (ja) | 2013-10-31 |
JP5797238B2 true JP5797238B2 (ja) | 2015-10-21 |
Family
ID=49594977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013162270A Expired - Fee Related JP5797238B2 (ja) | 2013-08-05 | 2013-08-05 | 燃料バーナ及び旋回燃焼ボイラ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5797238B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111380052A (zh) * | 2018-12-26 | 2020-07-07 | 三菱日立电力***株式会社 | 燃烧器、锅炉以及燃烧器的组装方法 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6874568B2 (ja) * | 2017-07-04 | 2021-05-19 | 株式会社Ihi | 燃焼システム |
EP3438529B1 (en) * | 2017-07-31 | 2020-04-22 | General Electric Technology GmbH | Coal nozzle assembly comprising two flow channels |
JP2023050754A (ja) * | 2021-09-30 | 2023-04-11 | 三菱重工パワーインダストリー株式会社 | ガスバーナ、及び燃焼設備 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1288420C (en) * | 1987-04-16 | 1991-09-03 | Russell Estcourt Luxton | Controlling the motion of a fluid jet |
JP2781222B2 (ja) * | 1989-09-25 | 1998-07-30 | バブコツク日立株式会社 | 微粉炭燃焼装置 |
US5315939A (en) * | 1993-05-13 | 1994-05-31 | Combustion Engineering, Inc. | Integrated low NOx tangential firing system |
GB9314112D0 (en) * | 1993-07-08 | 1993-08-18 | Northern Eng Ind | Low nox air and fuel/air nozzle assembly |
JP2781740B2 (ja) * | 1995-04-25 | 1998-07-30 | 三菱重工業株式会社 | 微粉炭焚きバーナ |
JPH08178210A (ja) * | 1994-12-26 | 1996-07-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 旋回燃焼火炉用バーナ装置 |
JPH09250711A (ja) * | 1996-03-18 | 1997-09-22 | Babcock Hitachi Kk | 固体燃料用バーナの燃焼方法と固体燃料燃焼システム |
PT910774E (pt) * | 1996-07-08 | 2002-01-30 | Alstom Power Inc | Ponta de injector de combustivel solido pulverizado |
JPH10141608A (ja) * | 1996-11-08 | 1998-05-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 微粉状燃料燃焼装置 |
JP3643461B2 (ja) * | 1997-03-31 | 2005-04-27 | バブコック日立株式会社 | 微粉炭燃焼バーナおよびその燃焼方法 |
JP3686250B2 (ja) * | 1998-03-26 | 2005-08-24 | 三菱重工業株式会社 | 微粉炭バーナ |
JP2002267109A (ja) * | 2001-03-12 | 2002-09-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 微粉炭バーナー及び角型ノズルにおける混合気送給方法 |
JP3764684B2 (ja) * | 2002-01-15 | 2006-04-12 | 三菱重工業株式会社 | プラスチック細片の燃焼バーナ |
JP3950428B2 (ja) * | 2003-03-13 | 2007-08-01 | 三菱重工業株式会社 | 微粉燃料燃焼バーナ及び微粉燃料燃焼システム |
CA2664769C (en) * | 2006-09-27 | 2013-03-19 | Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha | Burner, and combustion equipment and boiler comprising burner |
-
2013
- 2013-08-05 JP JP2013162270A patent/JP5797238B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111380052A (zh) * | 2018-12-26 | 2020-07-07 | 三菱日立电力***株式会社 | 燃烧器、锅炉以及燃烧器的组装方法 |
CN111380052B (zh) * | 2018-12-26 | 2022-06-17 | 三菱动力株式会社 | 燃烧器、锅炉以及燃烧器的组装方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013224822A (ja) | 2013-10-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5535522B2 (ja) | 石炭焚ボイラ | |
JP4150968B2 (ja) | 固体燃料バーナと固体燃料バーナの燃焼方法 | |
EP2696139B1 (en) | Solid-fuel-fired burner and solid-fuel-fired boiler | |
JP4969015B2 (ja) | 固体燃料バーナと固体燃料バーナを用いた燃焼方法 | |
KR101327570B1 (ko) | 고체 연료 연소 버너 및 고체 연료 연소 보일러 | |
AU2002301911B2 (en) | Solid fuel burner, burning method using the same, combustion apparatus and method of operating the combustion apparatus | |
JP5535521B2 (ja) | 石炭焚ボイラ | |
JP5386230B2 (ja) | 燃料バーナ及び旋回燃焼ボイラ | |
JP3890497B2 (ja) | 固体燃料バーナと固体燃料バーナの燃焼方法 | |
JP5797238B2 (ja) | 燃料バーナ及び旋回燃焼ボイラ | |
JP2010270990A (ja) | 燃料バーナ及び旋回燃焼ボイラ | |
JP5344897B2 (ja) | 旋回燃焼ボイラ | |
JP2012255600A (ja) | 固体燃料バーナ及びそれを備えた燃焼装置 | |
KR101494993B1 (ko) | 고체 연료 버너 | |
JP5799443B2 (ja) | 燃料バーナ、固体燃料焚きバーナ及び固体燃料焚きボイラ | |
JP2008180413A (ja) | 微粉炭燃焼用ボイラ及びその運転方法 | |
JP5629901B2 (ja) | 固体燃料焚きバーナ及び固体燃料焚きボイラ | |
JP5490291B2 (ja) | 旋回燃焼ボイラ | |
JP5778499B2 (ja) | 固体燃料焚きバーナ及び固体燃料焚きボイラ | |
JP2010139182A (ja) | 旋回燃焼ボイラ | |
JP3899457B2 (ja) | 固体燃料バーナと固体燃料バーナの燃焼方法 | |
JP6049815B2 (ja) | 固体燃料焚きバーナ及び固体燃料焚きボイラ | |
JP6049814B2 (ja) | 固体燃料焚きバーナ及び固体燃料焚きボイラ | |
JP5344898B2 (ja) | 旋回燃焼ボイラ | |
JP5778500B2 (ja) | 固体燃料焚きバーナ及び固体燃料焚きボイラ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130805 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140722 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140724 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140918 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20150119 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150224 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150515 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20150522 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150721 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150818 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5797238 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |