JPH0814510A - 微粉炭バーナ及びその使用方法 - Google Patents

微粉炭バーナ及びその使用方法

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JPH0814510A
JPH0814510A JP6148971A JP14897194A JPH0814510A JP H0814510 A JPH0814510 A JP H0814510A JP 6148971 A JP6148971 A JP 6148971A JP 14897194 A JP14897194 A JP 14897194A JP H0814510 A JPH0814510 A JP H0814510A
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正行 谷口
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Hirofumi Okazaki
洋文 岡崎
Shigeki Morita
茂樹 森田
Shunichi Tsumura
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Abstract

(57)【要約】 【目的】低負荷時のＮＯｘ濃度を低減することができる
微粉炭バーナを提供する。 【構成】微粉炭を一次空気で搬送する燃料ノズル１０２
の外周に、二次空気ノズル103と三次空気１０４を有
し、その少なくとも一方に２つの旋回流発生器１１３と
１１４を空気の流れに対して並列になる位置関係で有す
る。２つの旋回流発生器の旋回流は、一方を強く設定で
きる。また、空気流量の少ない条件では、一方の旋回流
発生器からのみ空気を供給することができる。 【効果】燃焼用空気の旋回強度を高めることができるの
で、微粉炭の燃焼で生成されるＮＯｘ濃度を低減でき
る。低負荷時の旋回強度を高くできるので、微粉炭火炎
を安定に保つことによってＮＯｘ濃度を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は微粉炭を気流搬送して燃
焼するバーナに係り、特に微粉炭を燃焼して蒸気を発生
させる微粉炭焚ボイラに適用するのに好適な微粉炭バー
ナに関する。本発明が適用対象としている微粉炭バーナ
は、微粉炭を気流搬送する燃料ノズルの外周に同心状に
燃焼用空気を供給する空気ノズルを有する。更に詳しく
言えば空気ノズルを同心状に１つ又は２つ備え、それら
の空気ノズル内に燃焼用空気を旋回させるための旋回流
発生手段を備えたバーナである。
【０００２】
【従来の技術】微粉炭の燃焼においては、窒素酸化物
（ＮＯｘ）の発生量を少なく抑えることが要求される。
微粉炭の燃焼時に発生するＮＯｘは、ほとんどが石炭中
に含まれる窒素が酸化されて発生するＮＯｘである。こ
のＮＯｘ発生量を減らすために、従来からバーナの構造
や燃焼方法がいろいろと工夫されてきた。
【０００３】ＮＯｘの発生量を減らす１つの方法とし
て、バーナ火炎内に酸化炎領域と還元炎領域を形成する
いわゆる火炎内二段燃焼方法がある。この火炎内二段燃
焼方法は、石炭中の窒素が燃焼初期の熱分解時にシアン
化水素（ＨＣＮ）やアンモニア(ＮＨ3）に分解されて気
相中へ放出され、これらの窒素化合物が酸化されてNOx
になる一方で、これらの窒素化合物はＮＯｘの前駆物質
であり、酸素濃度の低い条件ではＮＯｘを還元する効果
があることを利用したものである。つまりバーナを、微
粉炭を気流搬送する燃料ノズルの外周に同心状に燃焼用
空気を旋回流で噴出する空気ノズルを設けた構造にし、
空気ノズルから噴出する空気が旋回流の作用によって火
炎の後段側で火炎に混ざるようにし、火炎内のバーナ近
傍では空気不足の燃料過剰燃焼を行って還元炎領域を形
成し、火炎内の後段では酸素濃度の高い燃焼を行って酸
化炎領域を形成するようにしたものである。このような
型式のバーナは、例えば特開昭60−226609号公報，特開
昭61−22105 号公報及び特開昭61−280302号公報に示さ
れている。
【０００４】他方、原子力発電が電力供給のベースロー
ドとなる今日では、従来、一定負荷で運用されてきた微
粉炭火力も負荷変化の高い運用を要求されている。バー
ナによる微粉炭燃焼では微粉炭の量を少なくすると火炎
が不安定になることから、微粉炭焚ボイラにおいては微
粉炭燃焼のみで全負荷に対応させるには限界がある。そ
こで、主にオイルガンよりなる助燃料ノズルを微粉炭バ
ーナに組み込んで、負荷の低い時にはオイルガンによる
補助燃焼を行うようにしている。このようにしたバーナ
の一例は特開昭61−252412号公報に示されている。
【０００５】また、微粉炭焚ボイラにおいて、微粉炭燃
焼のみによる運用範囲で負荷変化に対応するために、ボ
イラの火炉壁に設けた複数個のバーナのうちのいくつか
を休止するバーナカットの方法も知られている。この他
に低負荷時にはバーナに供給する微粉炭及び空気の流量
を減らす方法もありうる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】微粉炭焚ボイラの運用
性を高めるには、短い時間で負荷を変動させる必要があ
る。この観点で微粉炭と空気の量を共に変化させて微粉
炭バーナの運用下限を低負荷まで広げる方法とバーナカ
ットの方法との優劣を判断すると、石炭粉砕器の起動と
停止に時間を要するバーナカットの方法よりは微粉炭バ
ーナの運用下限を低負荷まで広げる方法の方が微粉炭焚
ボイラの負荷変動を迅速に行える。
【０００７】しかし、微粉炭バーナにおいては、微粉炭
搬送管内を流れる微粉炭粒子の流速をある一定速度以下
には下げることができず、このため微粉炭搬送管に供給
する空気の流量を減らすにも限界がある。微粉炭粒子の
流速が遅すぎると搬送管の内部に微粉炭粒子が沈降し搬
送管を閉塞する原因になり、また火炉の火炎が微粉炭の
搬送管へ逆流する原因になる。
【０００８】このため、微粉炭バーナの運用下限を低負
荷まで広げる方法では、微粉炭流量と共に空気の流量を
減らす際に、ある程度の負荷まできたら微粉炭搬送空気
の流量を一定にし空気ノズルに供給する空気の流量を減
少させることで対応しなければならない。
【０００９】空気ノズルに供給する空気の流量が減少す
ると、空気の旋回力が弱まり、空気が火炎の後段で混ざ
らずにバーナ近傍で火炎に混ざるようになる。この結
果、火炎内にＮＯｘの還元領域を形成しにくくなる。
【００１０】本発明の目的は、微粉炭を気流搬送する燃
料ノズルの外周に燃焼用空気を旋回流で供給する空気ノ
ズルを同心的に備えた微粉炭バーナにおいて、負荷の低
い条件でもＮＯｘの還元領域を良好に形成することがで
きるようにし、低負荷時のＮＯｘ低減効果を高めた微粉
炭バーナを提供することにある。
【００１１】本発明の他の目的は、オイルガンの如き助
燃料ノズルを備えた微粉炭バーナにおいて、助燃時に煤
などの環境阻害物質の発生を抑制することができるよう
にした微粉炭バーナを提供することにある。
【００１２】本発明の更に他の目的は、微粉炭による燃
焼において、低負荷時にＮＯｘの発生を抑制できるよう
にした微粉炭燃焼方法を提供することにある。
【００１３】本発明の更に他の目的は、オイルガンの如
き助燃料ノズルを備えた微粉炭バーナによる燃焼方法に
おいて、助燃時に煤などの環境阻害物質の発生を抑制す
ることができるようにした燃焼方法を提供することにあ
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の微粉炭バーナ
は、微粉炭を気流搬送する燃料ノズルの外周に燃焼用空
気を供給する少なくとも１つの空気ノズルを同心状に備
え、該空気ノズルの少なくとも１つに旋回強さを調整可
能にした複数個の旋回流発生手段を燃焼用空気の流れに
対して並列に備えたことにある。
【００１５】空気ノズルは、燃料ノズルの外周に同心状
に２つ設けることが望ましく、それらのいずれか一方に
複数個、好ましくは２つの旋回流発生手段を燃焼用空気
の流れに対して並列に備えることが望ましい。
【００１６】空気ノズルの入口には、ノズルの開度を調
節して燃焼用空気の流量を調節する空気流量調節手段を
備え、負荷変化に対応してノズルの開度を調節すること
が望ましい。
【００１７】前記旋回流発生手段は、２つのレジスタベ
ーンを支持棒に角度を変えて一体的に取り付けたものと
することができる。支持棒の回転角度を調節可能にすれ
ば旋回強度の調節が可能となる。また、この場合には、
支持棒の回転角度を調節することによって空気の流量を
調節したり或いは空気の流入を遮断することができ、流
量調節手段を別途設ける必要が無くなるという利点を有
する。なお、２つのレジスタベーン間には、両者の隙間
を塞ぐ仕切り板を設けることが望ましい。
【００１８】本発明においては、負荷指令に応じて前記
２つの旋回流発生手段の旋回強度及び空気ノズルの開度
を制御するようにした制御手段を備えることが望まし
い。
【００１９】また、本発明においては、燃料ノズルの内
側又は外側にオイルガンの如き助燃料ノズルを備えるこ
とが望ましい。燃料ノズルの外側にオイルガンを設ける
場合には、ほぼ等間隔に６つ或いは８つのオイルガンを
設けるのが良い。
【００２０】本発明の燃焼方法は、微粉炭を気流搬送す
る燃料ノズルの外周に同心状に空気を旋回流で供給する
２つの空気ノズルを備えた微粉炭バーナにより微粉炭を
燃焼するに当り、同心状に設けられた前記２つの空気ノ
ズルのうちの少なくとも一方に空気の流れに対して並列
に２つの旋回流発生手段を設けて、全負荷時に前記２つ
の旋回流発生手段でそれぞれ旋回流を形成して該２つの
旋回流発生手段を有する１つの空気ノズルから空気を噴
出するようにし、低負荷時に前記２つの旋回流発生手段
を有する空気ノズルの開度を絞って一方の旋回流発生手
段のみに空気を供給するようにしたことを特徴とする。
【００２１】また、本発明の燃焼方法は、微粉炭を気流
搬送する燃料ノズルの内部に助燃料ノズルを備え、該微
粉炭燃料ノズルの外周に同心状に空気を旋回流で供給す
る２つの空気ノズルを備えた微粉炭バーナにより微粉炭
の燃焼を行い、微粉炭の燃焼ができない低負荷時に助燃
料で燃焼を行うに当り、同心状に設けられた前記２つの
空気ノズルのうちの少なくとも一方に空気の流れに対し
て並列に２つの旋回流発生手段を設けて、助燃料による
燃焼時に前記２つの旋回流発生手段の旋回流を互いに逆
の方向に設定し、微粉炭専焼時及び微粉炭と助燃料によ
る混焼時に前記２つの旋回流発生手段の旋回流を同じ方
向に設定して燃焼を行うようにしたことを特徴とする。
【００２２】本発明はまた、微粉炭を気流搬送する燃料
ノズルの外周に同心状に空気を旋回流で供給する２つの
空気ノズルを備えた微粉炭バーナにより微粉炭を燃焼す
る方法において、同心状に設けられた前記２つの空気ノ
ズルのうちの少なくとも一方に空気の流れに対して並列
に２つの旋回流発生手段を設けて、低負荷時に前記２つ
の旋回流発生手段を異なる旋回強度で旋回させるように
したことを特徴とする。
【００２３】この場合に、空気の流れに対して並列に設
けられた２つの旋回流発生手段のうち、外周壁側に位置
する旋回流発生手段の旋回強度を、内周壁側に位置する
旋回流発生手段の旋回強度よりも強くすることが望まし
い。
【００２４】
【作用】微粉炭焚ボイラにおいて、低負荷時に火炎を安
定に形成しかつＮＯｘ濃度を低くするには、燃焼用空気
のスワール数（バーナから供給される噴流群の速度の旋
回成分と流れ方向の速度成分との比）を高めてバーナ全
体のスワール数を全負荷時の操作条件に近づけるか或い
は全負荷時よりもスワール数を高めることが重要であ
る。
【００２５】また、微粉炭と搬送空気の噴流の外周から
燃焼用空気を旋回流として噴出するような微粉炭バーナ
では、低負荷の操作条件でも火炎内に高温の循環流を形
成し、この循環流の中に微粉炭を集めることが重要であ
る。このために、燃焼用空気流量の少ない条件でも旋回
流の速度を高めるための機構を旋回流発生手段に具備さ
せることが重要である。
【００２６】微粉炭焚ボイラにおいて、微粉炭燃焼がで
きない低負荷時に油助燃を行う際に、煤などの環境阻害
物質の発生を防止するには、燃焼用空気のスワール数を
弱めて、燃料噴霧と燃焼用空気のバーナ近傍における混
合を促進することが重要である。このために、微粉炭を
燃焼する石炭専焼の最低負荷から油助燃の負荷へ切り変
える際には、空気流量と独立に旋回強度を小さくしてバ
ーナ近傍における油噴霧と燃焼用空気の混合を促進させ
ることが重要である。これは石炭専焼から微粉炭と油の
混合燃焼へ切り変え、更に油助燃の専焼へ切り変える方
式の燃焼方法において、油専焼へ移行する際でも同様で
ある。
【００２７】即ち、微粉炭バーナで専焼できる最低の負
荷に近い条件では、燃焼用空気ノズルから供給される空
気の配分割合が相対的に小さくなるにつれて、燃焼用空
気ノズルのスワール数を全負荷の条件よりも高めること
が重要になる。更に油助燃の時には、燃焼用空気は低い
スワール数で流量を絞って供給されることが重要にな
る。
【００２８】上記のような相反する要求を満足させるた
めに、例えば微粉炭と空気との混合気の速度を低減する
と、微粉炭ノズルから供給される微粉炭は旋回流の燃焼
用空気によって半径方向へ散逸する。この結果、火炎外
周部の燃焼用空気の多い雰囲気で燃焼する微粉炭の割合
が増加し、ＮＯｘ還元域で燃焼する微粉炭は相対的に少
なくなるため、火炉出口のＮＯｘ濃度は増加する。
【００２９】空気流量の少ない条件における石炭専焼の
条件で、ＮＯｘの還元領域の形成と安定な火炎の形成に
要求される旋回流は、燃焼用空気ノズル内に空気の流れ
に対して並列に配置した複数の旋回流発生器、即ち分割
した各々の空気に対応する旋回流発生器を設け、複数の
旋回流発生器から供給される空気を一つの空気ノズルか
ら燃焼用空気として供給すると共に、旋回流発生器の一
つを空気流量を零にすることによって達成できる。
【００３０】微粉炭バーナの全負荷の条件では、旋回流
発生器の旋回強度は火炎内部にNOx還元雰囲気を形成す
るに好適な状態に操作する。この旋回流によりバーナ近
傍には高温の燃焼用空気がバーナ側に流れる所謂再循環
流が形成され、微粉炭はこの領域で保持されて急速に着
火する。このような着火状態を達成することによって、
微粉炭噴流の酸素は急速に消費され、ＮＯｘの還元領域
が形成されるのである。
【００３１】一方、微粉炭専焼の低負荷の条件では、片
方の旋回流発生器を流れる空気流量を無くす手段を有す
るので、旋回流発生器の旋回羽根を通過する燃焼用空気
の速度は、全負荷時のバーナ全体の噴流のスワール数と
等しくなるように調節できる。
【００３２】また、複数の旋回流発生器で生じた旋回流
を一つの空気ノズルから供給することによって、個々の
旋回流発生器に一つの空気ノズルを対応させることによ
って新たに生ずる流路壁を無くすことができる。流路壁
は流れの抵抗として働くため、この流路壁を無くすこと
によって旋回流の減衰は無くなり、空気ノズルの出口に
おける旋回流の強度は高くなる。
【００３３】旋回流は空気を流れの持つ遠心力によって
空気ノズルの外周壁に沿って流すから、複数の旋回流を
一つの空気ノズルから供給することによって、微粉炭噴
流から離れたところを流れる空気の流量を増やすことが
できる。径方向に離れた所を流れる旋回流の割合が増え
るほど、バーナ全体の噴流のスワール数は高くなるか
ら、着火に極めて重要な高温の再循環流をより強めて微
粉炭の着火性能を高め、ＮＯｘの還元領域をより迅速に
形成してNOxの還元を促進することができる。
【００３４】従来技術の特開昭60−226609号公報に記載
された発明のように、空気ノズルの上流側に空気流量を
調節するダンパを設け、旋回強度はダンパの下流側に設
けた旋回羽根で調節するようにしたバーナにありがち
な、低負荷時にバーナ全体のスワール数が低下すること
によって生ずる着火状態の不安定や、ＮＯｘ還元領域の
未形成によるＮＯｘ濃度の上昇のような問題も生ずるこ
とがない。更に、旋回流発生器の旋回羽根の設定角度
は、低負荷時の空気流量で最も効率良く旋回流を発生で
きるような状態に設定できる。これによって、かかる従
来技術でありがちな旋回流発生器の旋回羽根角度の調整
幅が小さいことによる制御系の不安定を無くすことがで
きる。
【００３５】微粉炭専焼による低負荷時に火炎の不安定
性をなくし且つＮＯｘの発生量を低減するという本発明
の目的は、燃焼用空気ノズルに流れに対して並列に配置
した複数の旋回流発生器、即ち分割した各々の空気に対
応する旋回流発生器を設け、複数の旋回流発生器から供
給される空気を１つの空気ノズルから燃焼用空気として
供給すると共に、複数の旋回流発生器で供給する旋回流
を異なる強度で供給する手段を設けることによって達成
できる。
【００３６】旋回流発生器の旋回強度を変える最も好ま
しい例は、旋回流発生器から火炉に至るまでの空気の流
れる経路が短い方に位置する旋回流発生器、即ち空気ノ
ズルの外周壁に近い旋回流発生器の旋回強度を高めるこ
とである。このようにすると、環状の空気ノズルの外周
側の壁面近傍の旋回流を内側の壁面近傍よりも速くする
ことができる。これによって、空気ノズル内を流れる空
気の速度の旋回方向の成分は、微粉炭噴流から遠ざかる
につれて大きくなる。この旋回流の速度分布は流体力学
的に最も圧力損失の少ない流れであるから、旋回流発生
器から一様な速度で空気を供給するよりも、バーナ全体
のスワール数は高くなる。これによって、バーナ近傍の
高温の循環流をより安定に作ることができるので、微粉
炭の着火性を高めることができ、全負荷時から低負荷ま
でＮＯｘ還元領域を安定に作ることができる。
【００３７】油による補助燃焼を行う場合に、煤などの
環境阻害物質の発生を抑制するという本発明の目的は、
燃焼用空気ノズル内に空気の流れに対して並列に配置し
た複数の旋回流発生器、即ち分割した各々の空気に対応
する旋回流発生器を設け、複数の旋回流発生器から供給
される空気を１つの空気ノズルから燃焼用空気として供
給すると共に、２つの旋回流発生器の旋回方向を互いに
逆向きに設定する手段を設けることによって達成でき
る。
【００３８】互いに逆向きに供給された旋回流は、旋回
流発生器の下流側に位置した１つの空気ノズルの内部で
その旋回成分を相殺する。また、旋回流発生器の圧力損
失は、旋回流発生器の旋回強度とともに高くなるので、
旋回方向を互いに逆向きにしたまま旋回強度を調節する
と、旋回流の無い直進流の状態で燃焼用空気流量を制御
することができる。
【００３９】例えば、１つのウィンドボックスから２つ
の空気ノズルを介して空気を火炉へ供給するバーナの場
合、上記の状態に一方の空気ノズルの旋回流発生器を調
節すると、旋回強度の低い少ない空気をこの空気ノズル
から供給でき、他方の空気ノズルからは空気を従来技術
よりも多く供給することができる。このような動作をさ
せることによって、オイルガンによる助燃の際に、燃焼
用空気と油噴霧の混合を促進させることができるので、
環境阻害物質の発生を抑制することができる。
【００４０】
【実施例】以下、本発明による旋回流発生器を備えた微
粉炭焚バーナについて説明する。 〔実施例１〕図１に示した旋回流発生器を備えた微粉炭
焚バーナについて説明する。図１は微粉炭焚バーナの中
心軸を含む断面の図である。本実施例の微粉炭バーナ
は、中心部に取り付けられた燃料ノズル１０２と、燃料
ノズル１０２と同心円状に配置された二次空気を供給す
る二次空気ノズル１０３と、二次空気ノズル１０３の外
周に取り付けられた三次空気を供給する三次空気ノズル
１０４とから構成される。燃料ノズル１０２は一次空気
と微粉炭の混合気１３７を供給する。二次空気ノズル１
０３と三次空気ノズル１０４は、ウィンドボックス１０
１へ供給された燃焼用空気を火炉１００へ供給する流路
である。
【００４１】燃料ノズル１０２は、一次スロート１０８
を外壁とする管状の流路である。本実施例の微粉炭バー
ナの場合、火炉１００の内壁に取り付けられた水管１１
１を予熱するための助燃用のオイルガン１０５がサポー
ト１０６によって燃料ノズル１０２の中心部に取り付け
られている。また、燃料ノズル１０２の上流側に配置さ
れたベンチュリ１０７は、図１に記載されていない微粉
炭の供給装置から送られた微粉炭の濃度分布を制御する
役目をになっている。
【００４２】二次空気ノズル１０３は、一次スロート１
０８を内周壁とし二次スロート109を外周壁とする円環
状の流路である。二次空気ノズル１０３は、火炉１００
から上流に向かうにつれて、旋回流発生器１１２と流量
調節弁１２７を有する。
【００４３】旋回流発生器１１２は、二次空気１３８を
旋回流で供給する。この旋回流発生器１１２は軸流型の
旋回流発生器であり、流路の周方向に配した複数の扇型
の羽根と、この羽根と一体的に取り付けられた支持棒か
ら構成される。旋回流発生器１１２の旋回流の強度は、
図に示されていない駆動装置によって羽根の角度をかえ
て調整される。流量調節弁１２７は二次空気の流量を調
節する。流量調節弁１２７は円筒状の形状をなし、二次
スロート１０９とウィンドボックス１０１を連通する流
入孔１２６の開口部を被う位置に取り付けられている。
流量調節弁１２７は、連結棒１２８によってバーナの中
心軸方向に移動するので、流入孔１２６の開口部の面積
が変化する。この動作によって、二次空気１３８の流量
は調節される。
【００４４】三次空気ノズル１０４は、二次スロート１
０９を内周壁とし、三次スロート１１０を外周壁とする
円環状の流路である。三次空気ノズル１０４は、旋回流
発生器（Ａ）１１３と旋回流発生器(Ｂ)１１４を介し
て、ウィンドボックス１０１へ接続されている。
【００４５】旋回流発生器（Ａ）１１３と旋回流発生器
（Ｂ）１１４は、空気の流れに対して並列に配置されて
いる。これにより、三次空気は、旋回流発生器（Ａ）と
旋回流発生器（Ｂ）の各々へ分割されて供給され、旋回
流発生器（Ａ）１１３には三次空気１３９が供給され、
旋回流発生器（Ｂ）には三次空気１４０が供給される。
【００４６】更に、旋回流発生器（Ｂ）１１４の上流側
の流入孔には、円筒形をなす流量調節弁１２４が取り付
けられている。流量調節弁１２４は連結棒１３１を介し
て三次空気流量調節器１３５の指示を受けてバーナ軸方
向に移動する。この移動は、旋回流発生器（Ｂ）１１４
の上流側の圧力損失を変えるから、旋回流発生器(Ｂ)１
１４へ流入する三次空気１４０の流量は流量調節弁１２
４で変化する。
【００４７】本実施例の旋回流発生器（Ｂ）の一例を図
２に示す。図２は、図１のＡ−Ａ矢視図であり、旋回流
発生器（Ｂ）１１４について、ウィンドボックス１０１
側から見た構造を示す。
【００４８】旋回流発生器（Ｂ）１１４は、薄い板厚の
矩形のレジスタベーン１２０と、レジスタベーン１２０
と一体的に取り付けられた円柱の支持棒１２１と、支持
棒１２１の両端に配置された円環状の支持板１２３と、
支持板１１９と、レジスタベーン１２０の間を接続する
連結棒１２５と、１つのレジスタベーン１２０の動きが
連結棒１２５を介して全体に均等に伝わるようにするリ
ンク機構１２２とから構成される。
【００４９】支持棒１２１の１つは、連結棒１２９を介
して旋回流発生器（Ｂ）の旋回強度調節器１３３に接続
されている。旋回強度調節器１３３は、連結棒１２９の
回転角を変えて、レジスタベーンの角度、即ち旋回流発
生器（Ｂ）の旋回強度を調節する。
【００５０】本実施例の旋回流発生器（Ａ）１１３も、
旋回流発生器（Ｂ）１１４と同じ構造をなし、レジスタ
ベーン１１７と、支持棒１１８と、リンク機構１１５
と、支持板１１６と、旋回強度調節器１３４と、リンク
機構１１５と旋回強度調節器１３４を接続する連結棒１
３０とから構成される。
【００５１】制御装置１３６は、二次空気流量調節器１
３２と、旋回流発生器（Ｂ）の旋回強度調節器１３３
と、旋回流発生器（Ａ）の旋回強度調節器１３４と、三
次空気流量調節器１３５に関する指令を出して、空気流
量と旋回強度を調節する。
【００５２】二次空気流路量調節器１３２は、連結棒１
２８を介して流量調節弁１２７を駆動し、二次空気流量
を調節する。
【００５３】旋回強度調節器１３３は、連結棒１２９を
介してリンク機構１２２を駆動し、旋回流発生器（Ｂ）
１１４のレジスタベーンの開度θ1を調節する。
【００５４】旋回強度調節器１３４は、連結棒１３０を
介して旋回流発生器（Ａ）１１３のレジスタベーンの開
度を調節する。
【００５５】三次空気流量調節器１３５は、連結棒１３
１を介して流量調節弁１２４を駆動し、三次空気１４０
の流量を調節する。
【００５６】旋回流発生器（Ａ）１１３と旋回流発生器
（Ｂ）１１４で生じた旋回流を三次空気ノズル１０４か
ら供給する方法は、三次空気ノズル１０４の内部に流路
を分割する壁面を何等生ずることもないので、流路壁に
よって生ずる流れの抵抗を無くすことができる。
【００５７】更に、旋回流発生器（Ａ）１１３の旋回強
度を旋回流発生器（Ｂ）１１４より大きくすることによ
って、三次空気ノズル１０４の内部の旋回流の速度を三
次スロート１１０へ近付くほど大きくできる。これらの
作用によって、三次空気の旋回流を発生させる効率を飛
躍的に高めることができる。
【００５８】図３は、本実施例のバーナを用いた運転方
法の一例を示す。本実施例のバーナは、３０％以下のバ
ーナ負荷で油を助燃料として用いて油だけで燃焼し、こ
れよりも負荷の高い領域では微粉炭だけで燃焼する。レ
ジスタ開度とは、図２に示すレジスタベーン１２０と、
バーナ中心軸と支持棒１２１の中心軸を結ぶ線のなす角
度θ1 のことであり、この角度が大きくなるほど旋回流
発生器のスワール数は大きくなる。また、流量調節弁の
開度が“閉”とは、流量調節弁１２４が火炉方向に移動
して、三次空気を旋回流発生器（Ａ）１１３へより多く
供給する状態を示している。三次空気流量とは、旋回流
発生器（Ａ）１１３と旋回流発生器(Ｂ)１１４へ供給さ
れた空気の流量を示す。
【００５９】油助燃において、油供給量の少ない条件の
場合、本実施例のバーナは、旋回流発生器（Ａ）の開度
１５０を＋７０゜、旋回器流発生器（Ｂ）の開度１５１
を−７０゜、流量調節弁の開度１５２を開の条件に設定
する。この操作により、旋回流発生器（Ａ）１１３を流
入する三次空気と旋回流発生器（Ｂ）１１４を流入する
空気とは、互いに逆方向に旋回するようになる。これに
よって、三次空気ノズル１０４のスワール数はほぼ零に
なり、三次空気は直進流として供給される。また、旋回
流発生器（Ａ）と（Ｂ）のレジスタ開度は大きいので、
これら旋回流発生器を通過するときの圧力損失は大きく
なる。これによって、ウィンドボックス１０１へ供給さ
れる燃焼用空気は、圧力損失の小さな二次空気ノズル１
０３の方からより多く流れる。
【００６０】油の助燃量が増加するにつれて、流量調節
弁の開度１５２を一定に操作したまま、旋回流発生器
（Ｂ）の開度１５１を零に近付ける。これによって、旋
回流発生器（Ｂ）による旋回流が弱くなるので。三次空
気ノズル１０４のスワール数は増加し、三次空気は次第
に旋回流として流れる。また、旋回流発生器(Ｂ)１１４
の圧力損失は小さくなるので、三次空気流量１５３は増
える。
【００６１】石炭専焼の条件となるバーナ負荷が３０％
の場合、流量調節弁１５２は閉になった後、旋回流発生
器（Ｂ）の開度１５１は旋回流発生器（Ａ）の開度１５
０と同じになる。バーナ負荷が増加し、流量調節弁の開
度１５２が開の方向へ動作するにつれて、燃料供給量の
増加に見合った空気が供給できる。
【００６２】図４は、図３に示した動作をした時のＮＯ
ｘ濃度とＣＯ濃度を示す。曲線160は、旋回流発生器を
１つだけ有する従来式のバーナで燃焼した時のＮＯｘ濃
度を示しており、曲線１６１は、本実施例のバーナで燃
焼した時のＮＯｘ濃度を示している。また、曲線１６２
は、従来式のバーナによるＣＯ濃度を示し、曲線163
は、本実施例のバーナを用いた時のＣＯ濃度を示してい
る。
【００６３】本実施例の油助燃の場合、燃焼用空気は二
次空気ノズル１０３の方へより多く供給でき、更に、三
次空気は直進流に近い状態になる。これによって、バー
ナ近傍における油噴霧と燃焼用空気の混合を従来よりも
良好にして燃焼することができるので、空気の不足の燃
焼に起因するＣＯの発生は抑制される。
【００６４】また、三次空気と油噴霧の混合は、従来よ
りも緩慢になるので、燃焼用空気の急速な混合によって
ＮＯｘ濃度を高くすることもない。
【００６５】本実施例の微粉炭専焼で、バーナ負荷が３
０％から５０％の場合、流量調節弁１２４は三次空気を
旋回流発生器（Ａ）１１３へより多く供給する。これに
よって、旋回流発生器（Ａ）１１３を流入する空気は、
従来よりも速く流れるので、三次空気の旋回成分の速度
は大きくなる。これによって、バーナ全体のスワール数
は従来よりも高くなるので、高温の再循環流がバーナ近
傍に大きく形成され、微粉炭の着火性能は飛躍的に改善
される。微粉炭が着火し易くなったことにより、バーナ
近傍のＮＯｘ還元雰囲気は従来よりも良好に形成され、
ＮＯｘ濃度は従来よりも低くなる。
【００６６】〔実施例２〕第二の実施例について説明す
る。図５は、第二の実施例の三次空気の旋回流発生器の
断面図であり、図６はこの旋回流発生器の側面図であ
る。旋回流発生器（Ａ）と（Ｂ）とは全く同様の構造で
ある。第二の実施例のバーナは、図５に示す三次空気の
旋回流発生器の構造のみが変わり、これ以外の部分のバ
ーナ構造は第一の実施例のバーナ構造と同じである。
【００６７】第二の実施例の旋回流発生器は、円柱の支
持棒１２１と、支持棒１２１に一体的に取り付けられた
レジスタベーン１２０ａと１２０ｂと、複数の支持棒１
２１が連結棒１２５を介して同じ回転角度になる機能を
有するリンク機構１２２と、支持板１１６と、支持板１
１９と、支持板１２３から構成される。支持棒１２１
は、支持板１１６と支持板１１９と支持板１２３に設け
られた穴を貫いて取り付けられている。レジスタベーン
１２０ａは、支持板１１６と支持板１１９の間に位置
し、レジスタベーン１２０ｂは、支持板１１９と支持板
１２３の間に位置する。このように支持板を配置するこ
とによって、三次空気が２つのレジスタベーン１２０ａ
と１２０ｂの間をすり抜けて漏れることを防ぐことがで
きる。
【００６８】レジスタベーン１２０ａと１２０ｂは、異
なる角度で支持棒１２１に取り付けられている。即ち、
バーナ軸芯と支持棒１２１の中心軸を結ぶ仮想の線とレ
ジスタベーンのなす角度が、レジスタベーン１２０ａで
は角度θ2 であり、レジスタベーン１２０ｂでは角度θ
3に設定されている。第二の実施例の場合、角度θ2は角
度θ3 よりも１５゜大きくなっており、レジスタベーン
１２０ａの方が強い旋回流で供給できる。
【００６９】２つのレジスタベーンの角度が異なること
によって、以下に示す２つの効果が生まれる。
【００７０】第一の効果は、三次空気ノズル１０４にお
いて旋回流を生み出す効率を高めることである。空気が
旋回流の遠心力によって外周の方向へ押し付けられるた
め、三次空気ノズル１０４における流速の旋回成分は、
ノズルの外周壁である三次スロート１１０に近くなるほ
ど大きくなる。一方、レジスタベーン１２０ａから供給
された空気は三次スロート１１０の近くを主に流れ、レ
ジスタベーン１２０ｂから供給される空気は二次スロー
ト１０９の近くを流れる。
【００７１】三次空気ノズル１０４の速度分布に対応す
るレジスタベーンの位置関係から、２つのレジスタベー
ンの設定としては、三次空気ノズル１０４の外周側の空
気を供給するレジスタベーンの角度θ2 を大きくし、三
次空気ノズル１０４の内周側の空気を供給するレジスタ
ベーンの角度θ3 は小さくするのが良い。これによっ
て、三次空気ノズル１０４における旋回流を乱すことに
よって生ずる圧力の損失を無くすことができ、レジスタ
ベーンから供給された旋回流を乱すことなく火炉１００
へ供給することができる。
【００７２】第二の効果は、バーナの低負荷時における
三次空気の旋回流を強くすることによって、微粉炭の着
火を良好にして火炎内部にＮＯｘ還元領域を安定に形成
し、ＮＯｘ濃度を低減できることである。角度θ2は角
度θ3よりも大きいので、連結棒１２９がリンク機構１
２２を介して支持棒１２１を回転すると、レジスタベー
ン１２０ａはレジスタベーン１２０ｂよりも早く全閉の
状態になり、三次空気はレジスタベーン１２０ｂの一方
から供給される。これによって、三次空気の旋回流発生
器のレジスタベーンが一列の場合よりも、レジスタベー
ンを通過する空気の速度は高くなり、旋回流の速度を大
きくすることができる。
【００７３】３次空気の旋回流の速度が大きくなれば、
バーナ全体のスワール数は大きくなるので、バーナ近傍
に高温の燃焼ガスの再循環流をより安定に作ることがで
きる。燃焼ガスの再循環流は微粉炭の噴流に接触して、
微粉炭を迅速に着火させるので、微粉炭火炎はバーナ近
傍に安定に保炎される。一方、スワール数の大きな３次
空気は、バーナ近傍で微粉炭噴流と混合しない。
【００７４】バーナ近傍における着火の促進と、空気と
燃料の混合抑制とによって、微粉炭は空気不足の状態で
燃焼するので、火炎内部にＮＯｘ還元領域を作ることが
できる。このＮＯｘ還元領域において、燃焼の中間段階
でアンモニアやシアンや炭化水素などのガスが発生し、
ＮＯｘを還元する。
【００７５】レジスタベーン１２０ａが全閉の時、レジ
スタベーン１２０ｂにおける圧力損失は、レジスタベー
ン１２０ａと支持板１１６と支持板１１９の間の圧力損
失よりも小さい。三次空気は、ほとんどレジスタベーン
１２０ｂの方向から流れる。このため、従来の旋回器の
ように一列のレジスタベーンを有する場合にありがち
な、レジスタベーンの全閉に近い状態でスワール数が低
下するという問題もない。
【００７６】図７には、第二の実施例のレジスタベーン
の変形例を示す。図７は二組のレジスタベーンについて
記載しており、これ以外の部分に関する構成は図５に示
す旋回流発生器の場合と同一の構成になっている。この
レジスタベーンは、支持棒１２１と、支持棒に一体的に
取り付けられたレジスタベーン１２０ａと１２０ｂと、
レジスタベーン１２０ａと１２０ｂの接する方向の端面
を互いに接続する形状で設けられた仕切り板１７２とか
ら構成される。レジスタベーン１２０ａと１２０ｂは、
第二の実施例と同様に異なる角度で取り付けられてい
る。レジスタベーン１２０ａの旋回流の強度は、レジス
タベーン１２０ｂよりも強くなるように設定されてい
る。
【００７７】仕切り板１７２は、レジスタベーン１２０
ａを全閉にした時に生ずるバーナ軸芯方向の隙間を無く
し、空気をレジスタベーン１２０ｂからのみ噴出する。
これによって、仕切り板１７２は図５に示した支持板１
１９と同等の機能を示すようになる。
【００７８】〔実施例３〕第三の実施例について説明す
る。図８は、微粉炭バーナの中心軸を含む断面の図であ
る。
【００７９】本実施例の微粉炭バーナは、中心部に取り
付けられた燃料ノズル１０２と、燃料ノズル１０２と同
心円状に配置された二次空気ノズル１０３と、二次空気
ノズル１０３の外周に取り付けられた三次空気ノズル１
０４とから構成される。燃料ノズル１０２は、一次空気
と微粉炭の混合気１３７を供給する。二次空気ノズル１
０３と三次空気ノズル１０４は、ウィンドボックス１０
１へ供給された燃焼用空気を火炉１００へ供給する流路
である。
【００８０】燃料ノズル１０２は、一次スロート１０８
を外壁とする管状の流路であり、一次スロート１０８の
流路径は火炉１００へ向かうにつれて小さくなってい
る。
【００８１】二次空気ノズル１０３は、一次スロート１
０８を内周壁とし二次スロート109を外周壁とする円環
状の流路である。二次スロート１０９の端面は、一次ス
ロート１０８の端面よりも火炉側に位置している。二次
空気ノズル１０３は、火炉１００から上流に向かうにつ
れて、二次空気の流れに並列に設けられた２つの旋回流
発生器２０５と２０６を有し、これらの旋回流発生器の
上流には更に旋回流発生器２０４を有する。旋回流発生
器２０５と２０６は共にレジスタベーンを内蔵する旋回
流発生器であり、二次空気１３８を旋回流で供給する。
旋回流発生器２０５と２０６は、独立にその旋回強度を
調節できる機能を有する。旋回流発生器２０５の作る旋
回強度は、旋回流発生器２０６の作る旋回強度よりも大
きくなるようにする。更に、二次空気流量の少ない条件
では、旋回流発生器２０５は全閉の状態になっており、
二次空気は旋回流発生器のみから供給される。
【００８２】三次空気ノズル１０４は、二次スロート１
０９を内周壁とし、三次スロート１１０を外周壁とする
円環状の流路である。三次空気ノズル１０４は、上流側
に旋回流発生器２０４と可動スリーブ２０１を有し、ウ
ィンドボックス１０１へ接続されている。更に、旋回流
発生器２０４の上流側の空気流入孔には、円筒形をなす
流量調節弁１２４が取り付けられている。旋回流発生器
２０４は、レジスタベーンを内蔵する旋回流発生器であ
る。旋回流発生器２０４を通過した空気の一部は、二次
スロート１０９の上流側に取り付けられた板２０７によ
って２つに分割され、一方は三次空気として三次スロー
ト１０４から噴出し、他方は二次空気として、旋回流発
生器２０４と２０５を介して二次スロート１０３から噴
出する。流量調節弁１２４は、円筒形の可動スリーブ２
０１と、可動スリーブ２０１をバーナ軸芯の方向へ移動
させる調節器２０２と、調節器２０２の位置を定める支
持棒２０３からなる。
【００８３】可動スリーブ２０１は、バーナ間の空気量
を正確にバランスさせるために動作する。旋回流発生器
２０４は、三次空気の軸方向および旋回方向の速度を制
御する。三次空気の旋回流は、火炉１００のバーナ近傍
に高温の燃焼ガスをバーナ側へ供給する逆向きの流れで
ある外部再循環流を生ずる。
【００８４】可動スリーブ２０１を動作することによっ
て空気流入孔に流入した空気の一部は二次空気ノズル１
０３側へ流れ、旋回流発生器２０５と２０６で軸方向お
よび旋回方向の速度を制御される。この二次空気の旋回
流は、火炉側に延びた二次スロート１０９の内側に逆向
きの流れである内部再循環流を形成する。内部再循環流
は燃料ノズルから供給される微粉炭を安定に保炎させ
る。二次空気ノズル103を流れる二次空気の旋回強度を
高め、内部再循環流を安定化するほど、微粉炭火炎の安
定性は高くなる。
【００８５】図９は、二次空気の旋回流発生器のレジス
タベーン入口における静圧を一定に設定したときの、二
次空気の流量と二次空気ノズル１０３の空気速度の旋回
成分の関係を示す。
【００８６】本発明の実施例である曲線２２１は空気流
量の多い場合に、旋回流発生器205の旋回強度を旋回流
発生器２０６の旋回強度よりも大きくすることができる
ので、同じ流量の二次空気を流した条件で、従来のよう
に二次空気ノズルに旋回流発生器を１つだけ設けたもの
よりも、二次空気ノズルの空気速度の旋回成分を大きく
することができる。曲線２２０は、従来例である。更
に、二次空気流量の少ない条件では、旋回流発生器２０
５または２０６の一方を全閉状態にすることによって、
他方の旋回流発生器により二次空気を流通することがで
きるので、二次空気ノズルの空気速度の旋回成分を大き
くすることができる。
【００８７】このように、二次空気の旋回強度を、いか
なる流量においても従来よりも強くできるので、上述し
た内部再循環流は安定化され、微粉炭の巻き込み量と滞
留時間が大きくなる。このため、微粉炭の着火性能は飛
躍的に高まり、微粉炭バーナの火炎の安定性を高めるこ
とができる。
【００８８】従って、空気を三次空気ノズルへ配分させ
て微粉炭火炎を保持させたために、二次空気ノズルが焼
損を生ずるというような問題が発生することもない。
【００８９】〔実施例４〕第四の実施例について説明す
る。図１０は、微粉炭バーナの中心軸を含む断面の図で
ある。本実施例の微粉炭バーナは、中心部に取り付けら
れた燃料ノズル１０２と、燃料ノズル１０２と同心円状
に配置された二次空気ノズル１０３と、二次空気ノズル
１０３の外周に取り付けられた三次空気ノズル１０４と
から構成される。燃料ノズル１０２は、一次空気と微粉
炭の混合気１３７を供給する。二次空気ノズル１０３と
三次空気ノズル１０４は、ウィンドボックス１０１へ供
給された燃焼用空気を火炉１００へ供給する流路であ
る。
【００９０】燃料ノズル１０２は、一次スロート１０８
を外壁とする管状の流路であり、一次スロート１０８の
火炉側の端面には保炎器２５１が取り付けられている。
保炎器２５１の含軸断面の形状はＬ型である。保炎器２
５１の一方の端面は、一次スロート１０８の内周面から
流路内部まで到達している。また、保炎器２５１の他方
の端面は、二次空気ノズル１０３の内部に到達してい
る。
【００９１】二次空気ノズル１０３は、一次スロート１
０８を内周面とし、二次スロート１０９を外周面とする
環状の流路である。二次空気ノズル１０３の下流側は、
火炉１００へ接続されている。二次空気ノズル１０３に
は、旋回流発生器１１２が備えられている。旋回流発生
器１１２は、弧とそれに相対する直線を互いに結んで定
められる半月状のレジスタベーンを円周方向に複数枚取
り付けてできている。前記レジスタベーンの弧の中心部
にはレジスタベーンを回転させるための支持棒がある。
レジスタベーンは前記支持棒を中心に制御装置１３６の
指示によってその角度を決定する。流量調節弁１２７は
流入孔の断面積を小さくして圧力損失を調節することに
よって、二次空気ノズル１０３と三次空気ノズル１０４
を流れる空気の流量を変える。
【００９２】三次空気ノズル１０４は、二次スロート１
０９を内周壁とし三次スロート110を外周壁とする環状
の流路である。三次空気ノズル１０４の下流側は、火炉
100へ接続されている。三次空気ノズル１０４内には、
ガイドスリーブ２５２，旋回流発生器（Ａ）１１３，旋
回流発生器（Ｂ）１１４及び固定ベーン２５０が備えら
れている。ガイドスリーブ２５２は、上流側の一端を二
次スロート１０９の火炉側の端面に接続し、他端は火炉
１００に面している。ガイドスリーブ２５２は、上流側
に向かうにつれて直径を小さくしており、三次空気を半
径方向に噴出して、微粉炭バーナの近傍で一次空気と三
次空気の混合を抑制する機能を有する。旋回流発生器
（Ａ）と（Ｂ）を構成するレジスタベーンの構造を図１
１に示す。レジスタベーンは、半月の形状をなす旋回流
発生器（Ａ）１１３と、矩形の旋回流発生器（Ｂ）１１
４と、旋回流発生器（Ａ）と（Ｂ）の一端を互いに接続
した仕切り板１７２と、旋回流発生器（Ａ）の弧に一方
を接続した支持棒１２１とから構成される。旋回流発生
器（Ｂ）１１４は、支持棒１２１を起点として旋回流発
生器（Ａ）１１３と角度を持って位置するように取り付
けられている。
【００９３】旋回流発生器１１２と、旋回流発生器
（Ａ）と（Ｂ）並びに流量調節弁１２７は制御装置１３
６によってその位置を所定の設定量になるように制御さ
れる。
【００９４】旋回流発生器（Ａ）１１３の旋回羽根とバ
ーナ中心軸とのなす角度は、旋回流発生器（Ｂ）１１４
の旋回羽根のなす角度よりも大きくなるように設定され
ている。これは、旋回流発生器（Ａ）１１３の旋回流の
旋回成分を、旋回流発生器（Ｂ）１１４よりも大きくで
きることを示している。三次空気ノズル１０４の旋回成
分は、三次スロート１１０に近くなるほど大きくなるの
で、三次空気ノズル１０４の内部に旋回流を減衰させる
ような乱れを生ずることもない。
【００９５】従って、同じ圧力損失を加えたときの三次
空気のスワール数は、従来よりも飛躍的に高めることが
できる。これにより、燃焼用空気と微粉炭噴流のバーナ
近傍における混合は一層抑制されるので、火炎内のＮＯ
ｘ還元領域を安定化させて低ＮＯｘ燃焼を達成できる。
【００９６】微粉炭バーナを低負荷で運用するとき、旋
回流発生器（Ｂ）１１４の旋回羽根を全閉の状態に操作
することによって、三次空気を主として旋回流発生器
（Ａ）１１３から供給することができる。これによっ
て、低負荷時の三次空気のスワール数を高めることがで
き、微粉炭の着火時に必要となる高温の燃焼ガスを、バ
ーナ近傍にまで引き寄せることができる。高温の燃焼ガ
スは微粉炭を着火させるので、低負荷における火炎の安
定性は飛躍的に高まる。これによって、従来では油の助
燃を必要とする負荷帯でも微粉炭の専焼を達成できるの
で、油の使用量を低減できる。
【００９７】また、低負荷時に三次空気の旋回強度を高
めることができるので、バーナ近傍における微粉炭と燃
焼用空気の混合を従来の方法に比べて抑制することがで
き、火炎内部にＮＯｘ還元領域を形成してＮＯｘ濃度を
低減することができる。
【００９８】
【発明の効果】本発明によれば、全ての運転負荷範囲で
ＮＯｘ濃度を低減できる微粉炭バーナを提供することが
できる。また、油助燃時に煤などの環境阻害物質の発生
を抑制することができる。
【００９９】また、本発明の微粉炭バーナを、微粉炭焚
発電設備に適用することで、発電設備に設けられた脱硝
装置で使用するアンモニア量を低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による微粉炭バーナの断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】本発明の実施例のバーナで燃焼するときの三次
空気流量と流量制御弁とレジスタ開度の運転方法を示す
線図である。
【図４】本発明の実施例で燃焼した時のＮＯｘとＣＯ濃
度の特性を示す線図である。
【図５】第二の実施例のバーナの三次空気ノズルと旋回
流発生器を示す断面図である。
【図６】第二の実施例のバーナのＢ−Ｂ矢視図である。
【図７】本発明の他の実施例におけるレジスタベーンの
構造を示す鳥瞰図である。
【図８】本発明の第三の実施例のバーナの断面図であ
る。
【図９】第三の実施例のバーナを用いたときの二次空気
流量と二次空気ノズルの空気速度の旋回成分の関係を示
す線図である。
【図１０】本発明の第四の実施例のバーナの断面図であ
る。
【図１１】第四の実施例に使用したレジスタベーンの構
造を示す鳥瞰図である。
【符号の説明】
１００…火炉、１０１…ウィンドボックス、１０２…燃
料ノズル、１０３…二次空気ノズル、１０４…三次空気
ノズル、１０５…オイルガン、１１２…旋回流発生器、
１１３…旋回流発生器（Ａ）、１１４…旋回流発生器
（Ｂ）、１１７，１２０…レジスタベーン、１２４，１
２７…流量調節弁、１３２…二次空気流量調節器、１３
３，１３４…旋回強度調節器、１３５…三次空気流量調
節器、136…制御装置、１３７…一次空気と微粉炭の混
合気、１３８…二次空気、１３９，１４０…三次空気、
１７２…仕切り板、２０１…可動スリーブ、２０４，２
０５，２０６…旋回流発生器、２５０…固定ベーン、２
５１…保炎器、２５２…ガイドスリーブ。
フロントページの続き (72)発明者 谷口 正行 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 河野 豪 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 岡崎 洋文 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 森田 茂樹 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 津村 俊一 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】微粉炭を気流搬送する燃料ノズルの外周に
    燃焼用空気を供給する少なくとも１つの空気ノズルを同
    心状に備えた微粉炭バーナにおいて、前記空気ノズルの
    少なくとも１つに旋回強さを調整可能にした複数個の旋
    回流発生手段を燃焼用空気の流れに対して並列に備えた
    ことを特徴とする微粉炭バーナ。
  2. 【請求項２】微粉炭と空気の混合流を搬送する燃料ノズ
    ルの外周に燃焼用空気を供給する少なくとも１つの空気
    ノズルを同心状に備えた微粉炭バーナにおいて、前記空
    気ノズルの少なくとも１つに旋回羽根の角度を調整可能
    にした旋回流発生手段を燃焼用空気の流れに対して並列
    に複数個備えたことを特徴とする微粉炭バーナ。
  3. 【請求項３】請求項１又は２において、前記空気ノズル
    の開度を調節して燃焼用空気の流量を調節する空気流量
    調節手段を備えたことを特徴とする微粉炭バーナ。
  4. 【請求項４】請求項１又は２において、前記空気ノズル
    内に燃焼用空気の流れに対して並列に２つの旋回流発生
    器を旋回方向が逆向きになるように備えたことを特徴と
    する微粉炭バーナ。
  5. 【請求項５】微粉炭と空気の混合流を搬送する燃料ノズ
    ルの外周に燃焼用空気を供給する少なくとも１つの空気
    ノズルを同心状に備えた微粉炭バーナにおいて、前記空
    気ノズルの少なくとも１つに２つのレジスタベーンを支
    持棒に角度を変えて一体的に取り付け該支持棒の回転角
    度を調節可能にした旋回流発生手段を２つの該レジスタ
    ベーンが燃焼用空気の流れに対して並列になるように備
    えたことを特徴とする微粉炭バーナ。
  6. 【請求項６】請求項５において、前記支持棒に取り付け
    られた２つのレジスタベーン間の隙間を塞ぐ仕切り板を
    設けたことを特徴とする微粉炭バーナ。
  7. 【請求項７】微粉炭と燃焼用一次空気の混合流を搬送す
    る燃料ノズルの外周に燃焼用二次空気を供給する二次空
    気ノズル及び燃焼用三次空気を供給する三次空気ノズル
    を同心状に備えた微粉炭バーナにおいて、前記二次空気
    ノズルと前記三次空気ノズルの少なくとも一方に燃焼用
    空気の流れに対して並列に旋回強度を調節可能にした２
    つの旋回流発生手段を備え、前記二次空気ノズル及び前
    記三次空気ノズルの開度を調節して空気流量を調節する
    空気流量調節手段を備えたことを特徴とする微粉炭バー
    ナ。
  8. 【請求項８】請求項７において、前記２つの旋回流発生
    手段の旋回強度及び前記二次空気ノズル及び前記三次空
    気ノズルの開度を負荷指令に応じて制御する制御手段を
    備えたことを特徴とする微粉炭バーナ。
  9. 【請求項９】微粉炭と燃焼用一次空気の混合流を搬送す
    る燃料ノズルの外周に燃焼用二次空気を旋回流で供給す
    る二次空気ノズル及び燃焼用三次空気を旋回流で供給す
    る三次空気ノズルを同心状に備えた微粉炭バーナにおい
    て、 前記三次空気ノズル内に燃焼用三次空気の流れに対して
    並列に旋回強度を調節可能にした２つの旋回流発生手段
    を備え、前記二次空気ノズルの開度を調節する二次空気
    流量調節手段及び前記三次空気ノズルの開度を調節する
    三次空気流量調節手段を備え、負荷指令に応じて前記二
    次空気流量調節手段と前記三次空気流量調節手段の開度
    及び前記三次空気ノズル内に設けられた２つの前記旋回
    流発生手段の旋回強度を制御する制御手段を備えたこと
    を特徴とする微粉炭バーナ。
  10. 【請求項１０】微粉炭と燃焼用一次空気の混合流を搬送
    する燃料ノズルの外周に空気を取り入れるための環状の
    囲いを設け、該環状の囲いの内側に環状の仕切り壁を設
    けて取り入れた空気を二次空気と三次空気との二つの流
    れに分けるようにした微粉炭バーナにおいて、 前記環状の囲いのなかの前記環状の仕切り壁よりも上流
    の位置に取り入れた空気を旋回流とするための旋回流発
    生手段を備え、前記環状の仕切り壁によって２つの空気
    流路に分けられたうちの前記燃料ノズル側に位置する二
    次空気流路に該二次空気の流れに対して並列に旋回強度
    を調節可能にした２つの旋回流発生手段を該二次空気の
    流れに対して並列に備え、前記環状の囲いの入口に該囲
    いの開度を調節する空気流量調節手段を備えたことを特
    徴とする微粉炭バーナ。
  11. 【請求項１１】微粉炭と燃焼用一次空気の混合流を搬送
    する燃料ノズルの外側に燃焼用二次空気を取り入れるた
    めに第１の環状の囲いを設け、該第１の環状の囲いの外
    側に燃焼用三次空気を取り入れるために第２の環状の囲
    いを設け、該第１の環状の囲い及び該第２の環状の囲い
    のなかにそれぞれ旋回流発生手段を備えた微粉炭バーナ
    において、 前記第２の環状の囲いのなかに設けられた前記旋回流発
    生手段よりも下流側に燃焼用三次空気の流れに対して並
    列に２つの旋回流発生手段を設け、前記燃焼用三次空気
    の流れに対して並列に設けられた前記２つの旋回流発生
    手段及び前記第１の環状の囲いのなかに設けられた前記
    旋回流発生手段の旋回強度を調節する手段と、前記第１
    の環状の囲い及び前記第２の環状の囲いの開度を調節す
    る空気流量調節手段を備えたことを特徴とする微粉炭バ
    ーナ。
  12. 【請求項１２】微粉炭と燃焼用一次空気の混合流を搬送
    する燃料ノズルの外周に空気を取り入れるための環状の
    囲いを設け、該環状の囲いの内側に環状の仕切り壁を設
    けて取り入れた空気を二次空気と三次空気との２つの流
    れに分けるようにし、該環状の仕切り壁によって２つに
    分けられた空気流路内に空気を旋回流にするための旋回
    流発生手段をそれぞれ備えた微粉炭バーナにおいて、 前記環状の仕切り壁によって２つに分けられた空気流路
    のうちで外側に位置する三次空気流路の前記旋回流発生
    手段よりも後段側に２つの旋回流発生手段を三次空気の
    流れに対して並列に設け、該三次空気の流れに対して並
    列に設けられた２つの旋回流発生手段の旋回強度及び前
    記環状の仕切り壁によって２つの空気流路に分けられた
    うちの前記燃料ノズル側に位置する二次空気流路に設け
    られた前記旋回流発生手段の旋回強度を調節する手段
    と、前記環状の囲いの開度を調節する空気流量調節手段
    とを備えたことを特徴とする微粉炭バーナ。
  13. 【請求項１３】請求項１２において、前記三次空気の流
    れに対して並列に設けられた２つの旋回流発生手段が、
    ２つのレジスタベーンを支持棒に角度を変えて一体的に
    取り付け該支持棒の回転角度を調節可能にした旋回流発
    生手段よりなることを特徴とする微粉炭バーナ。
  14. 【請求項１４】請求項１３において、前記支持棒に取り
    付けられた２つのレジスタベーン間の隙間を塞ぐ仕切り
    板を設けたことを特徴とする微粉炭バーナ。
  15. 【請求項１５】請求項１〜１４のいずれか１つにおい
    て、前記燃料ノズルの内側にオイルガンを備えたことを
    特徴とする微粉炭バーナ。
  16. 【請求項１６】微粉炭を気流搬送する燃料ノズルの外周
    に同心状に空気を旋回流で供給する２つの空気ノズルを
    備えた微粉炭バーナにより微粉炭を燃焼する方法におい
    て、同心状に設けられた前記２つの空気ノズルのうちの
    少なくとも一方に空気の流れに対して並列に２つの旋回
    流発生手段を設けて、低負荷時に前記２つの旋回流発生
    手段を有する空気ノズルの開度を絞って一方の旋回流発
    生手段のみに空気を供給するようにしたことを特徴とす
    る燃焼方法。
  17. 【請求項１７】微粉炭を気流搬送する燃料ノズルの外周
    に同心状に空気を旋回流で供給する２つの空気ノズルを
    備えた微粉炭バーナにより微粉炭を燃焼する方法におい
    て、同心状に設けられた前記２つの空気ノズルのうちの
    少なくとも一方に空気の流れに対して並列に２つの旋回
    流発生手段を設けて、全負荷時に前記２つの旋回流発生
    手段でそれぞれ旋回流を形成して該２つの旋回流発生手
    段を有する１つの空気ノズルから空気を噴出するように
    し、低負荷時に前記２つの旋回流発生手段を有する空気
    ノズルの開度を絞って一方の旋回流発生手段のみに空気
    を供給するようにしたことを特徴とする燃焼方法。
  18. 【請求項１８】微粉炭を気流搬送する燃料ノズルの外周
    に同心状に空気を旋回流で供給する２つの空気ノズルを
    備えた微粉炭バーナにより微粉炭を燃焼する方法におい
    て、同心状に設けられた前記２つの空気ノズルのうちの
    少なくとも一方に空気の流れに対して並列に２つの旋回
    流発生手段を設けて、低負荷時に前記２つの旋回流発生
    手段を異なる旋回強度で旋回させるようにしたことを特
    徴とする燃焼方法。
  19. 【請求項１９】請求項１８において、前記空気の流れに
    対して並列に設けられた２つの旋回流発生手段のうち、
    外周壁側に位置する旋回流発生手段の旋回強度を、内周
    壁側に位置する旋回流発生手段の旋回強度よりも強くす
    ることを特徴とする燃焼方法。
  20. 【請求項２０】微粉炭を気流搬送する燃料ノズルの内部
    に助燃料ノズルを備え、該微粉炭燃料ノズルの外周に同
    心状に空気を旋回流で供給する２つの空気ノズルを備え
    た微粉炭バーナにより微粉炭の燃焼を行い、微粉炭燃焼
    ができない低負荷時に助燃料で燃焼を行うようにした燃
    焼方法において、同心状に設けられた前記２つの空気ノ
    ズルのうちの少なくとも一方に空気の流れに対して並列
    に２つの旋回流発生手段を設けて、助燃料による燃焼時
    に前記２つの旋回流発生手段の旋回流を互いに逆の方向
    に設定して燃焼を行うようにしたことを特徴とする燃焼
    方法。
  21. 【請求項２１】微粉炭を気流搬送する燃料ノズルの内部
    に助燃料ノズルを備え、該微粉炭燃料ノズルの外周に同
    心状に空気を旋回流で供給する２つの空気ノズルを備え
    た微粉炭バーナにより微粉炭の燃焼を行い、微粉炭燃焼
    ができない低負荷時に助燃料で燃焼を行うようにした燃
    焼方法において、同心状に設けられた前記２つの空気ノ
    ズルのうちの少なくとも一方に空気の流れに対して並列
    に２つの旋回流発生手段を設けて、微粉炭専焼時及び微
    粉炭と助燃料による混焼時に前記２つの旋回流発生手段
    の旋回流を同じ方向に設定して燃焼を行うようにしたこ
    とを特徴とする燃焼方法。
  22. 【請求項２２】微粉炭を気流搬送する燃料ノズルの内部
    に助燃料ノズルを備え、該微粉炭燃料ノズルの外周に同
    心状に空気を旋回流で供給する２つの空気ノズルを備え
    た微粉炭バーナにより微粉炭の燃焼を行い、微粉炭燃焼
    ができない低負荷時に助燃料で燃焼を行うようにした燃
    焼方法において、同心状に設けられた前記２つの空気ノ
    ズルのうちの少なくとも一方に空気の流れに対して並列
    に２つの旋回流発生手段を設けて、助燃料による燃焼時
    に前記２つの旋回流発生手段の旋回流を互いに逆の方向
    に設定して燃焼を行い、微粉炭専焼時及び微粉炭と助燃
    料による混焼時に前記２つの旋回流発生手段の旋回流を
    同じ方向に設定して燃焼を行うようにしたことを特徴と
    する燃焼方法。
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