JP5931415B2 - 微粉炭バーナ - Google Patents
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本発明の微粉炭バーナは、微粉炭と1次空気との混合気をボイラ火炉内に供給する1次供給口と、該1次供給口に隣接した周囲に設けられ、2次空気を前記1次空気と同軸方向に前記ボイラ火炉内へ供給する2次供給口と、を備え、前記ボイラ火炉内で旋回燃焼を行う微粉炭バーナであって、前記2次供給口よりも前記ボイラ火炉の内壁面側にのみ設けられ、3次空気を前記同軸方向から前記内壁面側の前記旋回燃焼の旋回方向に対応する方向に傾斜しかつ前記ボイラ火炉の前記内壁面に沿って流す方向に前記ボイラ火炉内へ供給する3次供給口を備えていることを特徴とする。
また、2次供給口とは独立した3次供給口から3次空気がボイラ火炉内壁面に沿って流れるので、この領域を酸化雰囲気とするとともに確実に温度を低減することができる。これにより、還元雰囲気かつ高温で灰が溶融しやすい傾向にある環境を回避することができる。
また、2次空気供給口に隣接して3次空気供給口を設けることとしたので、簡便な構造で3次空気をボイラ火炉内壁面に沿って供給できる微粉炭バーナを提供することができる。
なお、灰の火炉内壁面衝突頻度を下げるため、3次空気の流速は、2次空気よりも大きくすることが好ましい。
なお、2次供給口に対する3次供給口の傾斜角度は、例えば20°以上とすることが好ましい。
したがって、火炉内壁面への灰付着を防ぐことで、伝熱阻害や、大塊クリンカ落下による炉底損傷、バーナの閉塞などのリスクを軽減することができる。
図7には、本発明の各実施形態にかかるバーナが適用される微粉炭焚きボイラ1の概略構成が示されている。微粉炭焚きボイラ1は、図示しないミルによって石炭を粉砕して得られた微粉炭を燃焼するボイラである。微粉炭焚きボイラ1は、火炉壁を貫通して設けられた複数のバーナ2を有している。これらバーナ2により、空気と共に、微粉炭燃料を送入し、ボイラ火炉内で燃焼させることにより、火炉壁水管13、過熱器11および、節炭器12を加熱する。
次に、本発明の第1実施形態について、図1〜図4を用いて説明する。
図1には、図7に示した微粉炭焚きボイラ1の火炉部分における横断面図が示されている。
図1に示されるように、微粉炭焚きボイラ1は、略正方形とされた横断面形状を有する。微粉炭焚きボイラ1の各コーナに一つずつ、バーナ2が備えられ、本実施形態では4つのバーナ2を備えている。このように各バーナ2をコーナに配置することによって、旋回燃焼を行うようになっている。
バーナ2は、ボイラ1の火炉内壁5の壁面側に、隣接して設けられた3次空気4を供給する3次供給口3を備えている。この3次供給口3によって、ボイラ1の火炉内壁5の壁面に沿って、2次空気8の流速以上で、3次空気4を供給している。
図3に示されているように、1次供給口10と2次供給口9は、1次空気と2次空気8とが同軸方向に供給されるように構成されている。
図示しないミルによって粉砕された微粉炭は、1次空気とともに1次供給口10へと導かれる。1次供給口10から火炉内へ導かれた混合気7は、着火して火炎6を形成する。一方、1次供給口10と同じ風箱に接続された2次供給口9から2次空気8が火炉内へと供給される。2次空気8は火炎6の周囲へと導かれ、2次燃焼を行う。
また、1次供給口10及び2次供給口9と同じ風箱に接続された3次供給口3から3次空気4が火炉内へ供給される。3次空気4は、火炉内壁5に沿って供給され、2次空気8以上の流速で供給される。
3次空気4を、ボイラ1の火炉内壁5側に供給することによって、ボイラ火炉内壁5付近に酸素を供給することができる。このようにして酸化雰囲気とすることで、還元雰囲気に比べて灰の溶融温度を上昇させ、火炉内壁5における灰の付着を抑制することができる。
この時3次空気4の空気量は2次空気8の5%〜10%程度が好ましく、空気量が5%未満の場合では、十分な酸化雰囲気状態とならず、灰の溶融温度を上昇させることができない。また、10%を超えるとバーナ近傍で空気不足になり、火炎の着火位置が離れNOxが増加してしまう。なお、より好ましくは、7%〜10%程度である。
3次空気4が、1次供給口10より吹き出される混合気7以上の流速で、火炉内壁5側に向けて供給される為、火炉内壁5への灰の衝突頻度を低減させることができる。
3次空気4の流速は、混合気7の流速の1.1倍以上とすることが好ましく、さらに好ましくは1.2倍以上の流速とすることである。例えば、本実施形態においては、混合気7の流速が25m/sの場合、3次空気4の流速は30m/s以上と設定されている。なお、3次空気4の流速は、所定の流速となるよう3次供給口3の開口面積を設定する。
1次供給口10及び2次供給口9とは異なり、火炉内壁5に向けて3次供給口3が備えられている為、火炉中心温度と比べて、低い温度で、火炉内壁5に向けて3次空気4を供給することができる。これにより、ボイラ火炉内壁5付近の温度が冷やされて、灰の溶融を低減させて、火炉内壁5に灰が衝突した際でも、付着を低減することができる。
3次空気4を流す供給口3と2次供給口9とを一体としたバーナ2としたので、3次空気供給口3を別置きとすることなく、簡便な構造とすることが出来、ボイラ1の小型化が可能となる。
図4に示すように、第2壁部21の上流側端部21bを分岐点21aの上流側の途中位置に配置し、さらにその上流側では第2壁部21を省略することにより3次空気4と2次空気8とを共有させる構成としてもよい。
すなわち、2次空気8と3次空気4とを上流側で一体にして用いても良い。2次空気8と3次空気4を一体にして用いることで、簡便な構造とすることが出来、ボイラ1の小型化が可能となる。
次に、本発明の第2実施形態について、図5〜図6を用いて説明する。
本実施形態は、第1実施形態に示したバーナ2に加えて、上下から火炎6に向けて追加空気を供給するようになっている。したがって、第1実施形態と同様の構成には同一符号を付しその説明を省略する。
図5で示されているように、2次供給口9の上下には、第1追加吸気供給口14及び第2追加空気供給口15がそれぞれ設けられている。さらに、第1追加空気供給口14の火炉壁面側(同図において左方)には第3追加空気供給口16が設けられ、第2追加空気供給口15の火炉壁面側には第4追加空気供給口17が設けられている。追加空気供給口16,17は、図6に示すように、第1供給口9及び第2供給口10によって形成された火炎6に向けて追加空気を供給するようになっている。
第1追加供給口14及び第2追加供給口15は、1次供給口10及び2次供給口9と同軸方向に向けて追加空気を流すようになっている。
図6に示すように、3次供給口3の上部に位置する第3追加空気供給口16は、火炉内壁5へ向けて火炎6の上方から追加空気を供給し、3次供給口3の下部に位置する第4追加空気供給口17は、火炉内壁5へ向けて火炎6の下方から追加空気を供給する。上部及び下部の3次空気4の供給角度は、火炎の中間点付近で交差させるように設定されることが好ましい。
なお、3次空気4の供給角度を変えられるように、3次供給口3の先端を可変機構としても良く、火炎の強弱により火炎の中間点位置が多少ずれた場合であっても、これに応じて中間点付近で3次空気4を交差させることができる。
2 微粉炭バーナ
3 3次供給口
4 3次空気
5 ボイラ火炉内壁
6 火炎
7 混合気(石炭+1次空気)
8 2次空気
9 2次供給口
10 1次供給口
11 過熱器
12 節炭器
13 火炉壁水管
14 上部追加供給口
15 下部追加供給口
16 第3追加空気供給口
17 第4追加空気供給口
20 第1壁部
21 第2壁部
21a 分岐点
21b 第2壁部上流側端部
22 第3壁部
23 分岐壁部
102 従来型微粉炭バーナ
107 従来型微粉炭バーナ1次供給口
108 従来型微粉炭バーナ2次供給口
Claims (5)
- 微粉炭と1次空気との混合気をボイラ火炉内に供給する1次供給口と、
該1次供給口に隣接した周囲に設けられ、2次空気を前記1次空気と同軸方向に前記ボイラ火炉内へ供給する2次供給口と、
を備え、前記ボイラ火炉内で旋回燃焼を行う微粉炭バーナであって、
前記2次供給口よりも前記ボイラ火炉の内壁面側にのみ設けられ、3次空気を前記同軸方向から前記内壁面側の前記旋回燃焼の旋回方向に対応する方向に傾斜しかつ前記ボイラ火炉の前記内壁面に沿って流す方向に前記ボイラ火炉内へ供給する3次供給口を備えていることを特徴とする微粉炭バーナ。 - 前記ボイラ火炉の前記内壁面は、略正方形とされた横断面形状を有し、
前記3次供給口は、前記3次空気を前記ボイラ火炉内で隣接する一対のコーナー間に配置される前記内壁面に沿って流す方向に供給し、
前記ボイラ火炉の4つのコーナーのそれぞれに設置される請求項1に記載の微粉炭バーナ。 - 前記3次供給口は、前記1次供給口および前記2次供給口と共通の風箱に接続されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の微粉炭バーナ。
- 前記3次供給口は、前記2次供給口の上流側流路に接続されており、さらに該上流側流路が前記1次供給口と共通の前記風箱に接続されていることを特徴とする請求項3に記載の微粉炭バーナ。
- 前記1次供給口および前記2次供給口の上方および下方に設けられ、前記1次供給口および前記2次供給口から供給された前記微粉炭、前記1次空気および前記2次空気によって形成された火炎に向けて追加空気を供給する追加空気供給口を備えている事を特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の微粉炭バーナ。
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