JPH086901B2 - Pulverized coal low nitrogen oxide burner - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、微粉炭焚きボイラなどに使用される微粉炭
の低窒素酸化物バーナに関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pulverized coal low nitrogen oxide burner used for a pulverized coal burning boiler or the like.

［従来の技術］ 化石燃料中には炭素、水素などの燃料成分のほかに、
窒素分が含まれている。とくに、石炭は気体燃料や液体
燃料に比較して窒素分含有量が多い。したがって、石炭
の燃焼時に発生する窒素酸化物は、気体燃料の燃焼時に
発生する窒素酸化物よりも多く、この窒素酸化物を極力
低減することが要望されている。[Prior Art] In addition to fuel components such as carbon and hydrogen in fossil fuels,
Contains nitrogen. In particular, coal has a higher nitrogen content than gas fuel or liquid fuel. Therefore, the amount of nitrogen oxides generated during combustion of coal is larger than that generated during combustion of gaseous fuel, and there is a demand for reducing the amount of nitrogen oxides as much as possible.

種々な燃料の燃焼時に発生する窒素酸化物は、その発
生形態により、サーマル窒素酸化物とフューエル窒素酸
化物とに分類される。サーマル窒素酸化物は燃焼用空気
中の窒素が酸素によって酸化されて生成されるものであ
り、フューエル窒素酸化物は燃焼中の窒素分の酸化によ
って生成するものである。これらの窒素酸化物の発生を
抑制するため、従来は燃焼用空気を多段に分割して供給
する多段燃焼法、低酸素濃度の燃焼排ガスを燃焼領域に
混入する排ガス再循環法などがある。これらの低窒素酸
化物燃焼法に共通の原理は、燃焼火炎の温度を低下させ
ることにより、窒素と酸素の反応を抑制することにあ
る。しかし、燃焼温度の低下によつて発生を抑制できる
のはサーマル窒素酸化物であり、フューエル窒素酸化物
の発生は燃焼温度に対する依存性が小さい。したがっ
て、火炎温度を低下させる燃焼法は、窒素含有量の少な
い燃焼からの窒素酸化物低減には有効である。D.W.Pers
hingおよびJ.O.L Wendtの実験によって明らかなよう
に、石炭の燃焼の場合には、フューエル窒素酸化物が役
80％を占めるため、従来の低窒素酸化物燃焼法は効果が
小さい。なお、このことについては、ザ インフルエン
ス オブ フレーム テンパレーチャ アンド コール
コンポジション オン サーマル アンド フューエ
ル エヌオーエックス；ザ シックステーンス シンポ
ジウムオン コンバッションP389−399 ザ コンバッ
ション インスティテュート1976,The influence of fl
ame temperature and coal composition onthermal and
fuel NO_X;The Sixteenth Symposium（International）
on Combustion,P389−399,TheCombustion Institute,19
76に述べられている。Nitrogen oxides generated during combustion of various fuels are classified into thermal nitrogen oxides and fuel nitrogen oxides depending on the generation mode. The thermal nitrogen oxides are produced by oxidizing nitrogen in combustion air with oxygen, and the fuel nitrogen oxides are produced by oxidizing a nitrogen component during combustion. In order to suppress the generation of these nitrogen oxides, conventionally, there are a multistage combustion method in which combustion air is divided and supplied in multiple stages, and an exhaust gas recirculation method in which combustion exhaust gas having a low oxygen concentration is mixed into a combustion region. The common principle of these low nitrogen oxide combustion methods is to suppress the reaction between nitrogen and oxygen by lowering the temperature of the combustion flame. However, it is the thermal nitrogen oxides whose generation can be suppressed by the decrease of the combustion temperature, and the generation of fuel nitrogen oxides has little dependence on the combustion temperature. Therefore, the combustion method of lowering the flame temperature is effective in reducing nitrogen oxides from combustion with a low nitrogen content. DWPers
Fuel nitrogen oxides play a role in the combustion of coal, as evidenced by the experiments by hing and JOL Wendt.
Since it occupies 80%, the conventional low nitrogen oxide combustion method is less effective. Regarding this, the influence of frame temperament and call composition on thermal and fuel nu-ex; the sixty symposium on conversion p389-399 the conversion institute 1976, the influence of fl
ame temperature and coal composition onthermal and
fuel NO _X ; The Sixteenth Symposium (International)
on Combustion, P389−399, The Combustion Institute, 19
76.

そして、石炭中の可燃成分は揮発成分と固体成分とに
大別できる。この石炭固有の性質に従い、微粉炭の燃焼
構成は揮発成分が放出される微粉炭の熱分解過程、さら
に、熱分解後の可燃固体成分（以下、チャーと称す。）
の燃焼過程からなる。揮発成分の燃焼速度は固体成分の
燃焼速度よりはやく、揮発成分は燃焼の初期過程で燃焼
する。また熱分解過程では、石炭中に含有される窒素成
分も、多の可燃成分と同様に揮発放出されるものとチャ
ー中に残るものとに分かれる。したがって、微粉炭燃焼
時に発生するフューエル窒素酸化物は、揮発性窒素分か
らの窒素酸化物とチャー中の窒素分からの窒素酸化物と
に分かれる。The combustible components in coal can be roughly classified into volatile components and solid components. According to the characteristics peculiar to this coal, the combustion composition of pulverized coal is the pyrolysis process of pulverized coal from which volatile components are released, and the combustible solid component after pyrolysis (hereinafter referred to as char).
Combustion process. The burning rate of the volatile component is faster than that of the solid component, and the volatile component burns in the initial stage of combustion. Further, in the thermal decomposition process, the nitrogen component contained in the coal is divided into those that are volatilized and released and those that remain in the char, like many combustible components. Therefore, the fuel nitrogen oxides generated during combustion of pulverized coal are divided into nitrogen oxides from volatile nitrogen components and nitrogen oxides from nitrogen components in char.

しかし、D.W.PershingおよびJ.O.L Wendtの指摘のよ
うに、石炭燃焼の場合には、揮発性窒素成分から発生す
る窒素酸化が大半であり、低窒素酸化物燃焼法として
は、これを対象とする技術が要求される。However, as pointed out by DW Pershing and JOL Wendt, in the case of coal combustion, most of the nitrogen oxidation is generated from volatile nitrogen components, and as a low-nitrogen oxide combustion method, a technology targeting this is required. To be done.

揮発性窒素分は、燃焼の初期過程および酸素不足の燃
焼領域において、NH₃,HCN等の化合物になることが知ら
れている。これらの窒素化合物は、酸素と反応して窒素
酸化物になるほかに、発生した窒素酸化物と反応して窒
素酸化物を窒素に分解する還元剤にもなる。この窒素化
合物による窒素酸化物還元反応は、窒素酸化物との共存
系において進行するものであり、窒素酸化物の共存しな
い反応系では、大半の窒素化合物は窒素酸化物に酸化さ
れる。この還元反応は、燃焼のような高温度条件下で
は、低酸素濃度雰囲気になる程進行し易い。したがっ
て、石炭燃焼火炎から発生する窒素酸化物を低減するに
は、如何にして、この低酸素濃度雰囲気を作るかが、技
術的な鍵になる。It is known that volatile nitrogen components become compounds such as NH ₃ and HCN in the initial process of combustion and in the combustion region where oxygen is insufficient. These nitrogen compounds react with oxygen to form nitrogen oxides, and also serve as reducing agents that react with generated nitrogen oxides to decompose the nitrogen oxides into nitrogen. The nitrogen oxide reduction reaction by this nitrogen compound proceeds in the coexisting system with the nitrogen oxide, and in the reaction system in which the nitrogen oxide does not coexist, most of the nitrogen compound is oxidized to the nitrogen oxide. This reduction reaction tends to proceed under a high temperature condition such as combustion as the atmosphere becomes lower in oxygen concentration. Therefore, in order to reduce the nitrogen oxides generated from the coal combustion flame, the technical key is how to create this low oxygen concentration atmosphere.

これまでに知られている低酸素濃度雰囲気を火炎内に
形成させるためのバーナには、特開昭61−295402号公
報、特開昭61−235604号公報に示されるように、燃焼用
の二次あるいは三次空気を、燃焼噴出孔より離すことに
より、過剰空気と低空気比燃焼火炎との混合を遅らせる
バーナがある。A burner for forming a low oxygen concentration atmosphere known in the flame has been used as a burner for combustion as shown in JP-A-61-295402 and JP-A-61-235604. There is a burner that delays the mixing of excess air and low air ratio combustion flames by moving secondary or tertiary air away from the combustion jets.

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来の燃焼法では、燃焼噴出口より半径方向に離
れた空気ノズルから、直進流として二次あるいは三次空
気が噴出される。したがって、低空気比火炎と過剰空気
との混合が遅れ、低空気比火炎内に、酸素濃度の低い領
域の形成は容易であるが、混合の遅れる分だけ、燃焼時
間が長くなり、燃焼率が低下する。あるいは燃焼装置が
大型化するなどの問題点があった。また従来の技術にお
いては、燃料ノズルおよび二次空気噴出ノズルは円環状
であり、運転中に灰が燃料ノズルノ先端に付着した場
合、あるいは負荷変動時に燃料の噴出速度、空気の噴出
速度の変化により、着火位置が変化し、火炎にかたよっ
て、安定に燃焼火炎が形成できないなどの問題点があっ
た。その結果、窒素酸化物の排出量の増加、燃焼率の低
下につながるという問題点があった。[Problems to be Solved by the Invention] In the above-described conventional combustion method, secondary or tertiary air is jetted as a straight flow from an air nozzle radially separated from the combustion jet port. Therefore, the mixing of the low air ratio flame and the excess air is delayed, and it is easy to form a region with a low oxygen concentration in the low air ratio flame, but the combustion time becomes longer and the combustion rate is increased due to the delay of mixing. descend. Alternatively, there is a problem that the combustion device becomes large. Further, in the conventional technology, the fuel nozzle and the secondary air ejection nozzle have an annular shape, and when ash adheres to the tip of the fuel nozzle during operation, or when the load ejection speed or air ejection speed changes, However, there is a problem in that the ignition position is changed and the combustion flame cannot be stably formed due to the flame. As a result, there are problems that the emission amount of nitrogen oxides increases and the combustion rate decreases.

本発明は、このような問題点を解決しようとするもの
である。すなわち、本発明の目的は、過剰空気と低空気
火炎の混合法を改良した低窒素酸化物バーナを提供する
ことにある。さらに詳細には、着火および保炎性を向上
させ、火炎中心部に効率よく、低酸素濃度領域を形成さ
せ、この領域で窒素酸化物が還元減少したのちに、この
領域中に残存する未燃料と完全燃料用空気との混合を低
酸素濃度領域後流で、早急に進ませることにより、燃焼
率の低下および燃焼装置の大型化を防ぐと同時に、窒素
酸化物の低減を図る手段を提供することにある。The present invention is intended to solve such a problem. That is, it is an object of the present invention to provide a low nitrogen oxide burner which improves the mixing method of excess air and low air flame. More specifically, the ignition and flame holding properties are improved, a low oxygen concentration region is efficiently formed in the flame center, and after the nitrogen oxides are reduced and reduced in this region, the unburned fuel remaining in this region is reduced. By rapidly advancing the mixing of the air with the complete fuel air in the low oxygen concentration wake, it is possible to prevent a decrease in the combustion rate and an increase in the size of the combustion device, and at the same time, to provide a means for reducing nitrogen oxides. Especially.

［問題点を解決するための手段］ 上記本発明の目的は、燃焼用空気と燃焼との混合法を
さらに改良することによって達成される。すなわち、微
粉炭と一次空気との混合流を噴出する微粉炭ノズルと、
該ノズルと同心上にその外周に配置される二次空気ノズ
ルと、この二次空気ノズルと同様に、微粉炭ノズルと同
心上に、二次空気ノズルの外周に配置される三次空気ノ
ズルとを備えた微粉炭バーナにおいて、二次空気および
三次空気を旋回流として噴出させるための旋回流発生器
を有し、二次空気の噴出流路を多角形状に構成し、その
先端は多角形状のレデューサ構造のブロック体を配置
し、さらに、二次空気ノズルと三次空気ノズルの間に、
二次空気と三次空気との混合を遅延させるスペーサを設
置し、三次空気ノズル外管を微粉炭ノズルおよび二次空
気ノズルよりも長くした。[Means for Solving the Problems] The above object of the present invention is achieved by further improving the mixing method of combustion air and combustion. That is, a pulverized coal nozzle for ejecting a mixed flow of pulverized coal and primary air,
A secondary air nozzle arranged concentrically with the nozzle on the outer periphery thereof, and a tertiary air nozzle arranged on the outer periphery of the secondary air nozzle concentrically with the pulverized coal nozzle, similarly to the secondary air nozzle. The pulverized coal burner provided has a swirl flow generator for ejecting secondary air and tertiary air as a swirl flow, and the ejection passage of the secondary air is formed in a polygonal shape, the tip of which is a polygonal reducer. Arrange the block body of the structure, further, between the secondary air nozzle and the tertiary air nozzle,
A spacer was installed to delay mixing of the secondary air and the tertiary air, and the outer tube of the tertiary air nozzle was made longer than the pulverized coal nozzle and the secondary air nozzle.

［作用］ 本発明のバーナにおいて、円管状の燃料ノズルと多角
形状の二次空気ノズルおよび円管状の三次空気ノズルに
よってバーナを構成することにより、多角形状の頂点部
分に二次空気噴流の渦流を形成させ、噴出する燃料の減
速効果と、燃料と微粉炭の混合を促進する混合層領域を
形成することができるため、着火の促進と保炎性が向上
する。さらに、二次空気ノズルと三次空気ノズルの間に
設置するスペーサは、二次空気と三次空気との半径方向
の距離をとることによって両者の混合を遅らせ、窒素酸
化物の還元を行なうための還元領域を形成させる。三次
空気ノズルに設置する旋回発生器は、さらに、三次空気
を旋回流とすることにより直進流として噴出する燃料と
の混合を遅らせ、旋回流内部に発生する静圧の低い領域
を利用して、還元雰囲気中に残存する未燃料と三次空気
との混合を、火炎後流で促進し、火炎の長火炎化および
燃焼性の低下を防ぐことができる。また三次空気ノズル
は、三次空気の旋回強度を大きくしたときに現われる三
次空気が半径方向に拡がりすぎる現象を防止し、また三
次空気旋回流発生の効率を向上するため、三次空気ノズ
ルの外管を他のノズルより長くし、旋回流の助長区間が
設けられている。さらに本発明では、燃焼用空気を二次
空気および三次空気に分解して投入できる構造をとるた
め、着火および低空気火炎用の二次空気と完全燃焼用の
三次空気の空気量、噴出速度を独立して制御することが
でき、使用する微粉炭の種類が変化しても、それに対処
することができる。また二次空気ノズルと三次空気ノズ
ルの間に設置するスペーサおよび旋回発生器は、それぞ
れの空気の役割りを明瞭に区分する作用をする。[Operation] In the burner of the present invention, the burner is constituted by the tubular fuel nozzle, the polygonal secondary air nozzle, and the tubular tertiary air nozzle, so that the vortex flow of the secondary air jet is formed at the vertex of the polygonal shape. Since it is possible to form a mixed layer region that is formed to promote the deceleration effect of the injected fuel and promotes the mixing of the fuel and the pulverized coal, the acceleration of ignition and the flame holding property are improved. Further, the spacer installed between the secondary air nozzle and the tertiary air nozzle delays the mixing of the secondary air and the tertiary air by keeping a distance in the radial direction, thereby reducing the nitrogen oxides. Form a region. The swirl generator installed in the tertiary air nozzle further delays the mixing with the fuel jetted as a straight flow by making the tertiary air a swirl flow, and utilizes a region of low static pressure generated inside the swirl flow, Mixing of unburned fuel remaining in the reducing atmosphere with the tertiary air can be promoted in the downstream stream of the flame to prevent the flame from becoming longer and the combustibility to be reduced. In addition, the tertiary air nozzle prevents the phenomenon that the tertiary air, which appears when the swirling strength of the tertiary air is increased, from spreading too much in the radial direction, and also improves the efficiency of generating the tertiary air swirl flow. It is longer than the other nozzles, and a swirl flow promotion section is provided. Further, in the present invention, since the combustion air is decomposed into secondary air and tertiary air and can be injected, the air amount of secondary air for ignition and low air flame and the tertiary air for complete combustion, and the ejection speed are It can be controlled independently and can cope with the change in the type of pulverized coal used. Further, the spacer and the swirl generator installed between the secondary air nozzle and the tertiary air nozzle function to clearly distinguish the role of each air.

［実施例］ 第１図および第２図は本発明の第１実施例を示してい
る。このバーナは、微粉炭とこれを搬送するための一次
空気との混合気が噴出する円管状の微粉炭流路11、その
外周に設置されて二次空気を噴出するための多角形状の
二次空気流路12、該二次空気流路12の先端の多角形状の
レデューサ15、および該二次空気流路12の外周上に設置
される円管状の三次空気流路13によって構成される。ま
た微粉炭流路11の中には、燃焼炉の予熱時に補助的に使
用する液体燃料ノズル14が配置され、予熱時に重油等の
液体燃料が噴出される。[Embodiment] FIGS. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention. This burner is a cylindrical pulverized coal flow path 11 from which a mixture of pulverized coal and primary air for conveying the same is ejected, and a polygonal secondary for ejecting secondary air installed on the outer periphery thereof. The air flow path 12, a polygonal reducer 15 at the tip of the secondary air flow path 12, and a cylindrical tertiary air flow path 13 installed on the outer circumference of the secondary air flow path 12. Further, in the pulverized coal flow path 11, a liquid fuel nozzle 14 used as an auxiliary when preheating the combustion furnace is arranged, and liquid fuel such as heavy oil is jetted at the time of preheating.

前記二次空気流路12と三次空気流路13には、それぞれ
旋回流発生器16,17が設置され、二次および三次空気噴
流の旋回強度を調整するのに用いられ、旋回流発生器1
6,17は、半径流式の発生器であり、半径方向から流入す
る二次および三次空気の接線方向の速度成分（旋回成
分）の大きさを、羽根の角度を変化させることによって
調整する。Swirling flow generators 16 and 17 are installed in the secondary air flow path 12 and the tertiary air flow path 13, respectively, and are used to adjust the swirling strength of the secondary and tertiary air jets.
Reference numerals 6 and 17 denote radial flow generators, which adjust the magnitude of the tangential velocity component (swirl component) of the secondary and tertiary air flowing in from the radial direction by changing the blade angle.

前記二次空気流路12と三次空気流路13の間には、二次
空気と三次空気との混合を遅くするため、内側が多角形
状で外側が円環状のスペーサ18を設置してある。Between the secondary air passage 12 and the tertiary air passage 13, a spacer 18 having a polygonal shape on the inner side and an annular shape on the outer side is provided in order to slow the mixing of the secondary air and the tertiary air.

なお第１図において、19はブロック、20は二次空気の
流入を示す矢印、21は三次空気の流入を示す矢印、22は
風箱、23は空気導入口、24は燃焼用空気の導入を示す矢
印である。In FIG. 1, 19 is a block, 20 is an arrow indicating the inflow of secondary air, 21 is an arrow indicating the inflow of tertiary air, 22 is a wind box, 23 is an air inlet, and 24 is the introduction of combustion air. It is an arrow shown.

第１図および第２図に示すように構成された微粉炭の
低窒素酸化物バーナにおいては、微粉炭流路11から噴出
される微粉炭が、これを搬送するための一次空気と、二
次空気によって着火され、火炎中心部に、低空気比の火
炎が形成される。この低空気比火炎は、第２図に示す多
角形状のレデューサ15および二次空気流量ならびにその
旋回強度調整によって安定化される。In the pulverized coal low-nitrogen oxide burner configured as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the pulverized coal ejected from the pulverized coal flow passage 11 has primary air for transporting it and secondary air. It is ignited by air, and a flame with a low air ratio is formed in the flame center. This low air ratio flame is stabilized by the polygonal reducer 15 and the secondary air flow rate shown in FIG.

第３図は第１図および第２図に示したバーナの一次噴
流し二次空気の噴流に様相を示している。すなわち、第
２図に示した正方形のレデューサ15により二次空気（第
３図の矢印20参照）は、レデューサ15の頂点に当る４か
所で渦流が生じ、噴出される微粉炭流との境界面に混合
層25が形成され易く、噴出される微粉炭と搬送用一次空
気の噴流が減速され、着火の促進と、渦流の形成によっ
て保炎性を向上することができる。FIG. 3 shows an aspect of the primary jet flow and the secondary air jet flow of the burner shown in FIGS. 1 and 2. That is, the square reducer 15 shown in FIG. 2 causes the secondary air (see the arrow 20 in FIG. 3) to generate vortexes at four locations corresponding to the apex of the reducer 15, and the boundary with the pulverized coal flow to be ejected. The mixed layer 25 is easily formed on the surface, the jet flow of the pulverized coal and the primary air for transportation that is jetted is decelerated, the ignition is promoted, and the flame holding property can be improved by the formation of the vortex.

第４図は本発明の第２実施例を示している。この第２
実施例では、多角形のレデューサ15は正六角形状の断面
を有している。この第２実施例も、第２図に示した正方
形断面を有するレデューサ15と同じく、６つの頂点部分
で二次空気の渦流が生じ、微粉炭の着火促進に同様な効
果がある。FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. This second
In the embodiment, the polygonal reducer 15 has a regular hexagonal cross section. In the second embodiment as well, like the reducer 15 having the square cross section shown in FIG. 2, swirling flows of secondary air are generated at the six apexes, and the similar effect is obtained for promoting ignition of pulverized coal.

また本発明のバーナでは、三次空気と二次空気噴流と
の間に配置されるスペーサ18によって、三次空気と低空
気比火炎との混合が遅れるため、低空気比火炎では、バ
ーナの近傍で、燃焼空気中の酸素が着火によって消費さ
れた後に、酸素濃度の低い還元雰囲気が形成される。三
次空気は、還元雰囲気内で窒素酸化物が還元された後
に、残存する未燃燃料分を完全燃焼するのに使用され
る。したがって、窒素酸化物が還元された後には、三次
空気は急速に中心部の流れと混合し、残存する未燃燃料
を酸化する必要がある。Further, in the burner of the present invention, the spacer 18 arranged between the tertiary air and the secondary air jet delays the mixing of the tertiary air and the low air specific flame, so in the low air specific flame, in the vicinity of the burner, After the oxygen in the combustion air is consumed by the ignition, a reducing atmosphere having a low oxygen concentration is formed. The tertiary air is used to completely burn the remaining unburned fuel after the nitrogen oxides have been reduced in the reducing atmosphere. Therefore, after the nitrogen oxides have been reduced, the tertiary air must rapidly mix with the central stream to oxidize the remaining unburned fuel.

これには、前述の公知例に示されるバーナのように、
三次空気を半径方向に離した位置から直進流として噴出
するバーナは、中心部の噴流と三次空気噴流の混合が緩
慢に進行するため、還元雰囲気の形成には有効である
が、還元雰囲気中に残る未燃燃料と急速に混合すること
もないため、火炎が長くなる。または未燃燃料の排出量
が多くなる欠点をもつ。For this, like the burner shown in the above-mentioned known example,
A burner that ejects tertiary air as a straight flow from a position separated in the radial direction is effective in forming a reducing atmosphere because the mixing of the central jet and the tertiary air jet proceeds slowly, but it is effective in the reducing atmosphere. It does not mix rapidly with the remaining unburned fuel, resulting in a longer flame. Or, it has a drawback that the amount of unburned fuel emitted increases.

これに対して、第１図に示すバーナでは、三次空気が
旋回流として噴出する。旋回流として噴出する三次空気
は、直進流として噴出燃料とは、流れの向きが異なるた
め、バーナ出口付近で、直進流として噴出するよりも混
合し難い。また旋回強度が大きくなると、中心部の静圧
が低くなるため、火炎後流で、燃料の流れ方向とは逆
に、後流からバーナ面に向う流れを伴なう循環流が形成
され、この循環流によって、後流における三次空気と中
心部の流れとの混合が促進される。On the other hand, in the burner shown in FIG. 1, the tertiary air is ejected as a swirling flow. Since the tertiary air ejected as a swirling flow has a flow direction different from that of the fuel ejected as a rectilinear flow, it is less likely to be mixed in the vicinity of the burner outlet than that ejected as a rectilinear flow. Also, as the swirl strength increases, the static pressure in the central part decreases, so that in the wake of the flame, a circulation flow with a flow from the wake toward the burner surface is formed, which is the opposite of the fuel flow direction. The circulating flow promotes the mixing of the tertiary air with the central stream in the wake.

したがって、第１図に示すバーナによれば、バーナ近
傍での燃料と三次空気との混合が抑制され、後流での混
合が促進されるため、窒素酸化物の還元に必要な還元雰
囲気が形成され易く、また還元雰囲気形成後に、残存す
る未燃燃料を酸化し易くなる。Therefore, according to the burner shown in FIG. 1, the mixing of the fuel and the tertiary air in the vicinity of the burner is suppressed, and the mixing in the downstream is promoted, so that the reducing atmosphere necessary for reducing the nitrogen oxides is formed. And the remaining unburned fuel is easily oxidized after the reducing atmosphere is formed.

前記三次空気と火炎中心部の流れをこのように最適な
混合状態とするには、三次空気の旋回強度を最適値に設
定し、旋回流発生率を大きくする必要がある。これに
は、三次空気ノズル外管の長さを多のノズルより長くす
るのが有効であることが実験を通じて明らかとなった。
このような改良を行なうと、保炎板周囲だけでなく、二
次および三次空気ノズル間に設置したスペーサ18の周囲
にも循環流が安定に形成されるために、保炎性が向上す
る。In order to achieve such an optimal mixed state of the tertiary air and the flow of the flame central portion, it is necessary to set the swirling strength of the tertiary air to an optimum value and increase the swirling flow generation rate. It has been clarified through experiments that it is effective to make the outer tube of the tertiary air nozzle longer than many nozzles.
Such an improvement improves the flame holding property because the circulating flow is stably formed not only around the flame holding plate but also around the spacer 18 installed between the secondary and tertiary air nozzles.

第１図の実施例では、三次空気流路13の外管はブロッ
ク19によって形成される。この三次空気流路13外管の形
状は、第１図の他にも種々考えられる。この外管の直径
はできるだけ大きくするのが有効であるが、ボイラのよ
うに、バーナ周囲の燃焼室が水管で形成される場合に
は、既存の燃焼室の改造が容易ではないため、外管直径
を大きくするのが不可能な場合が多い。In the embodiment of FIG. 1, the outer tube of the tertiary air passage 13 is formed by the block 19. There are various conceivable shapes of the outer tube of the tertiary air passage 13 other than that shown in FIG. It is effective to make the diameter of this outer tube as large as possible, but if the combustion chamber around the burner is formed by a water tube, as in a boiler, it is not easy to modify the existing combustion chamber, so the outer tube It is often impossible to increase the diameter.

容易に想像できるように、二次、三次流路間に設置す
るスペーサ18はできるだけ大きくし、二次空気流路12と
三次空気流路13の間の間隔を大きくすることにより、三
次空気の燃料との混合を遅くするのが低窒素酸化物には
有効であるが、スペーサ18を大きくすると三次空気流路
13を構成する円管の幅が小さくなり、工作が困難にな
る。本発明のようなブロック19の構造にすると、三次空
気の旋回強度を大きくすることにより、ブロック内壁に
沿って三次空気を噴出できるため、スペーサ18を大きく
して、二次空気と三次空気流路間の間隔を大きくするの
と同様な効果が得られる。As can be easily imagined, the spacer 18 installed between the secondary and tertiary flow passages should be as large as possible, and the space between the secondary air flow passage 12 and the tertiary air flow passage 13 should be increased so that the fuel of the tertiary air is It is effective for low nitrogen oxides to slow the mixing with the
The width of the circular pipe that constitutes 13 becomes smaller, making it difficult to work. When the structure of the block 19 according to the present invention is used, by increasing the swirling strength of the tertiary air, the tertiary air can be jetted along the inner wall of the block. Therefore, the spacer 18 is enlarged, and the secondary air and the tertiary air flow path are formed. The same effect can be obtained by increasing the interval between them.

つぎに、第１図および第２図に示したバーナを用いた
実験結果により、第５図ないし第７図を用いて本発明の
効果を詳細に説明する。Next, the effect of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 7 based on the experimental results using the burner shown in FIGS. 1 and 2.

第５図は、太平洋炭を粉砕し、74μｍ以下80％の微粉
炭を20〜25kg/h供給して、空気過剰率1.1の条件で燃焼
試験を行った結果を示したものである。従来のバーナ
は、二次空気流路を円管状にしたもので、本発明のバー
ナは、正方形状で先端がレデューサを形成している。石
炭供給量25kg/h一定で、燃焼炉出口（ガスの滞留時間に
して３秒）における窒素酸化物（NO_X）排出量を比較す
ると、本発明のバーナは従来のバーナに比較して約70pp
m低く、かつ、経時変化が少ない。これに対し、従来の
バーナにおいては、先に述べたごとく、微粉炭噴出口に
灰の付着があるときに、微粉炭の噴流と二次空気噴流に
かたよりが生じ、その結果、火炎がかたより、中心部に
低酸素領域が形成され難くなって、窒素酸化物排出量が
増加する。すなわち、窒素酸化物の還元反応を進めるた
めの低酸素領域を安定に形成することができない欠点を
有している。また微粉炭供給量を25kg/hから20kg/hに変
化し、そのときも、空気過剰率を1.1に調整した時点で
も、排出される窒素酸化物濃度の変化が従来のバーナで
は大きく現われ、これに対し、本発明のバーナでは変化
分はきわめて少ないことから、着火促進と保炎効果が良
好であることが明らかである。FIG. 5 shows the results of a combustion test conducted by crushing Pacific coal, supplying pulverized coal of 74 μm or less and 80% of 20% at 25 to 25 kg / h, and under an air excess ratio of 1.1. A conventional burner has a secondary air flow path formed in a circular tube shape, and the burner of the present invention has a square shape and a tip thereof forms a reducer. Comparing the nitrogen oxide (NO _x ) emissions at the combustion furnace outlet (gas residence time of 3 seconds) with a constant coal supply rate of 25 kg / h, the burner of the present invention showed about 70 pp compared to the conventional burner.
m Low and little change over time. On the other hand, in the conventional burner, as described above, when ash adheres to the pulverized coal jet, the pulverized coal jet and the secondary air jet are distorted, resulting in a flame. In addition, it becomes difficult to form a low oxygen region in the central portion, and the amount of nitrogen oxides discharged increases. That is, there is a drawback that the low oxygen region for promoting the reduction reaction of nitrogen oxide cannot be stably formed. In addition, the pulverized coal supply rate was changed from 25 kg / h to 20 kg / h, and at that time, even when the excess air ratio was adjusted to 1.1, the change in the exhausted nitrogen oxide concentration was large in the conventional burner. On the other hand, since the burner of the present invention has a very small change, it is clear that the ignition promotion and flame holding effect are good.

第６図および第７図は、本発明の効果を示す他の実験
結果の一例を示す。まず、第６図は、微粉炭供給量を25
kg/h一定とし、三次空気量を変化させて得られた出口O₂
（酸素）濃度とNO_X（窒素酸化物）排出濃度を関係を示
す。本発明のバーナ構成によって低窒素酸化物化が達成
できることが明らかである。つぎに第７図は第６図に示
す各実験条件時に、燃焼炉出口のチャーをサンプリング
し、このチャー中の未燃分を分析した結果を示す。本発
明のバーナでは、従来のバーナに比較して、チャー中の
未燃分がきわめて少なく、高い燃焼率を得ることができ
るのを示している。6 and 7 show examples of other experimental results showing the effect of the present invention. First, Fig. 6 shows the pulverized coal supply amount of 25
Outlet O ₂ obtained by changing the tertiary air amount with constant kg / h
It shows the relationship between the (oxygen) concentration and the NO _x (nitrogen oxide) emission concentration. It is clear that low nitrogen oxides can be achieved with the burner configuration of the present invention. Next, FIG. 7 shows the results of sampling the char at the outlet of the combustion furnace and analyzing the unburned components in this char under the experimental conditions shown in FIG. It has been shown that the burner of the present invention has an extremely small amount of unburned matter in the char as compared with the conventional burner and can obtain a high burning rate.

したがって、以上述べた第５図、第６図および第７図
の実験結果により、本発明のバーナは、着火と保炎性に
すぐれ、高効率燃焼ならびに低窒素酸化物化が図れる顕
著な効果がある。Therefore, according to the experimental results shown in FIGS. 5, 6 and 7 described above, the burner of the present invention has excellent ignition and flame holding properties, and has a remarkable effect of achieving high efficiency combustion and low nitrogen oxides. .

第８図ないし第10図は本発明の第３実施例を示してい
る。すなわち、第８図は先に示した第１図の場合と基本
的には同様のバーナ構成であるが、第１図と異なる点
は、微粉炭流路11の先端外側（二次空気流路12側）に保
炎板26を設置したことにある。さらに、この保炎板26は
正方形の二次空気流路12の場合、正方形の頂点に位置す
るように４個配置する。このように、保炎板26を配置す
ることによって、保炎板26の後流側が負圧になるため下
流が形成され、第10図にみられるように、酸素不足領域
27のまわりに、混合層25の領域が広まり、微粉炭の着火
用二次空気の混合と着火促進が、さらに促進されて安定
した火炎の形成に効果がある。8 to 10 show a third embodiment of the present invention. That is, FIG. 8 is basically the same burner configuration as the case of FIG. 1 shown above, but is different from FIG. 1 in that the outside of the tip of the pulverized coal flow passage 11 (secondary air flow passage) The flame holding plate 26 is installed on the (12 side). Further, in the case of the square secondary air flow path 12, four flame holding plates 26 are arranged so as to be located at the apexes of the square. By arranging the flame holding plate 26 in this way, the downstream side is formed because the downstream side of the flame holding plate 26 has a negative pressure, and as shown in FIG.
A region of the mixed layer 25 spreads around 27, and mixing and promotion of ignition of the secondary air for ignition of pulverized coal are further promoted, which is effective for stable flame formation.

［発明の効果］ 本発明は、微粉炭流路と二次空気流路と三次空気流路
とを有する微粉炭バーナにおいて、微粉炭噴出口が円管
状のものからなり、二次空気噴出口が前記微粉炭噴出口
を包囲するように配置された多角形状レデューサからな
り、三次空気噴出口か二次空気流路を包囲するように配
置された円管状のものからなるので、前記各実験例でも
述べたように、本発明によれば、高効率化と低窒素酸化
物化を同時に達成でき、さらに、保炎性の向上により負
荷変動追従性がよいなどの効果を奏する。[Advantages of the Invention] The present invention provides a pulverized coal burner having a pulverized coal flow channel, a secondary air flow channel, and a tertiary air flow channel, in which the pulverized coal ejection port has a circular tubular shape, and the secondary air ejection port is It is composed of a polygonal reducer arranged so as to surround the pulverized coal jet, and is made of a circular tube arranged so as to surround the tertiary air jet or the secondary air flow path. As described above, according to the present invention, high efficiency and low nitrogen oxide can be achieved at the same time, and further, the flame-holding property is improved, so that the load fluctuation followability is good.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図は本発明の第１実施例を示した断面側面図、第２
図は第１図の矢視線Ａ−Ａからみた背面図、第３図は第
１図のバーナの作用の説明図、第４図は本発明の第２実
施例を示した背面図、第５図は本発明の効果を示す実験
結果の説明図、第６図は同じくもう１つの説明図、第７
図は同じくさらにもう１つの説明図、第８図は本発明の
第３実施例を示した断面側面図、第９図は第８図の矢視
線Ｂ−Ｂからみた背面図、第10図は第８図のバーナの作
用の説明図である。 11……微粉炭流路、12……二次空気流路、 13……三次空気流路、15……レデューサ、 16,17……旋回流発生器、 18……スペーサ、19……ブロック、 22……風箱、26……保炎板。FIG. 1 is a sectional side view showing a first embodiment of the present invention, and FIG.
1 is a rear view of the burner shown in FIG. 1 taken along the line AA, FIG. 3 is an explanatory view of the operation of the burner of FIG. 1, and FIG. 4 is a rear view showing a second embodiment of the present invention. FIG. 7 is an explanatory diagram of an experimental result showing the effect of the present invention, FIG. 6 is another explanatory diagram of the same,
The figure is also another explanatory view, FIG. 8 is a sectional side view showing a third embodiment of the present invention, FIG. 9 is a rear view seen from the arrow BB of FIG. 8, and FIG. It is explanatory drawing of the effect | action of the burner of FIG. 11 …… Pulverized coal flow path, 12 …… Secondary air flow path, 13 …… Third air flow path, 15 …… Reducer, 16,17 …… Swirl flow generator, 18 …… Spacer, 19 …… Block, 22 …… Wind box, 26 …… Flame holding plate.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 啓信 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 相馬 憲一 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 稲田 徹 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 嵐 紀夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 岩井 泰雄 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 政井 忠久 広島県呉市室町６番９号 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Keishin Kobayashi 4026 Kuji Town, Hitachi City, Hitachi, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Laboratory, Ltd. (72) Kenichi Soma 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. Hitachi, Ltd. (72) Inventor Toru Inada 4026 Kujimachi, Hitachi City, Hitachi, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Institute, Ltd. (72) Norio Arashi 4026, Kujicho, Hitachi City, Ibaraki Hitachi, Ltd. Hitachi Institute, Ltd. (72) Inventor Yasuo Iwai 4026 Kuji Town, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Tadahisa Masai 6-9 Muromachi, Kure City, Hiroshima Prefecture

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】微粉炭を空気により噴出する流路と、燃焼
用空気を分割するとともにそれぞれが旋回流発生器を備
えた二次空気流路および三次空気流路とを有する微粉炭
バーナであって、円管状の微粉炭噴出口と、この微粉炭
噴出口を包囲するように配置された多角形のレデューサ
からなる二次空気噴出口と、前記二次空気流路を包囲す
るように配置された円管状の三次空気噴出口とを備えて
いることを特徴とする微粉炭の低窒素酸化物バーナ。1. A pulverized coal burner having a flow passage for ejecting pulverized coal by air and a secondary air flow passage and a tertiary air flow passage for dividing combustion air and each having a swirling flow generator. A cylindrical pulverized coal jet, a secondary air jet composed of a polygonal reducer arranged to surround the pulverized coal jet, and a secondary air flow passage arranged to surround the secondary air passage. A pulverized coal low-nitrogen oxide burner, which is provided with a circular tube-shaped tertiary air outlet. 【請求項２】微粉炭噴出口の外管部に突起物を、微粉炭
流路を包囲するように配置した二次空気のレデューサの
多角形の頂点を対応するように複数個配置してなる特許
請求の範囲第１項記載のバーナ。2. A plurality of protrusions are arranged on the outer pipe portion of the pulverized coal jet outlet so as to correspond to the polygonal vertices of the secondary air reducer arranged so as to surround the pulverized coal flow passage. The burner according to claim 1. 【請求項３】二次空気噴出口と三次空気噴出口の隔壁が
耐火材からなり、かつ、三次空気流路の外壁が該二次空
気噴出口より突出した位置にある特許請求の範囲第１項
記載のバーナ。3. The partition wall of the secondary air jet port and the tertiary air jet port is made of a refractory material, and the outer wall of the tertiary air flow passage is located at a position projecting from the secondary air jet port. Burner described in paragraph.