KR20130103806A - Solid fuel burner - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 연료 노즐 내벽에 대한 연료의 충돌을 억제하고, 연료 노즐의 마모를 경감하면서, 연료 노즐 내의 외주 부분의 연료 농도와 산소 농도를 높임으로써, 안정 연소 시키는 고체 연료 버너를 제공한다. 본 발명에 의한 고체 연료 버너는, 고체 연료와 그 반송 기체의 혼합 유체를 분출하는 연료 노즐과, 상기 연료 노즐의 외측에 배치되어 산소 함유 기체를 분출하는 산소 함유 기체 노즐과, 상기 연료 노즐의 둘레 방향의 속도 성분을 갖는 산소 함유 기체를 분출시키고, 상기 연료 노즐 내에 돌출시켜 형성된 적어도 하나의 산소 함유 기체 추가 노즐을 구비하며, 상기 산소 함유 기체 추가 노즐은, 상기 연료 노즐의 둘레 방향에 노즐 출구를 갖고 있는 고체 연료 버너에 있어서, 상기 산소 함유 기체 추가 노즐의 버너의 축 방향의 투영 단면이, 버너의 중심 방향을 향해 축소되는 형상인 것을 특징으로 한다.The present invention provides a solid fuel burner for stable combustion by increasing the fuel concentration and the oxygen concentration in the outer peripheral portion of the fuel nozzle while suppressing the collision of fuel against the fuel nozzle inner wall and reducing the wear of the fuel nozzle. The solid fuel burner according to the present invention includes a fuel nozzle for ejecting a mixed fluid of solid fuel and the carrier gas, an oxygen-containing gas nozzle disposed outside the fuel nozzle to eject an oxygen-containing gas, and a circumference of the fuel nozzle An oxygen-containing gas having a velocity component in a direction, and having at least one oxygen-containing gas additional nozzle formed by protruding into the fuel nozzle, wherein the oxygen-containing gas additional nozzle has a nozzle outlet in a circumferential direction of the fuel nozzle. In the solid fuel burner which has, the projected cross section of the axial direction of the burner of the said oxygen containing gas addition nozzle is a shape which shrinks toward the center direction of a burner, It is characterized by the above-mentioned.
Description
본 발명은 고체 연료를 기류 반송해서 연소하는 고체 연료 버너에 관한 것으로, 특히 목재, 피트, 석탄 등의 수분 및 휘발분이 많은 연료를 분쇄해서 기류 반송하고, 부유 연소시키는 것에 적합한 고체 연료 버너에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a solid fuel burner for carrying out combustion of solid fuel by air flow, and more particularly, to a solid fuel burner suitable for pulverizing and conveying a fuel containing a large amount of water and volatile matter such as wood, pit, coal, and the like for floating combustion. .
일반적으로 목재, 피트, 갈탄이나 아탄으로 대표되는 석탄화도가 낮은 석탄 등의 연료는 휘발분이 많으므로, 공기 분위기에서는 저장, 분쇄, 반송 과정에서 자연 발화하기 쉽고, 역청탄 등과 비교해서 다루기 어려운 것이 알려져 있다.In general, fuels such as coal, low-carbonized coal represented by wood, pits, lignite, and artan have a lot of volatile matter, so that it is easy to spontaneously ignite during storage, crushing and conveying in an air atmosphere and difficult to handle compared to bituminous coal. .
자연 발화를 방지하기 위해서, 상기한 연료를 분쇄해서 연소하는 경우에는, 연료의 반송 기체로서 산소 농도를 저하시킨 연소 배기 가스와 산소 함유 기체와의 혼합 기체가 사용되는 경우가 있다. 연소 배기 가스는 연료 주위의 산소 농도를 저하시켜, 연료의 산화 반응(연소)을 억제하고, 자연 발화를 방지한다. 또한, 연소 배기 가스는 그 보유 열에 의해, 연료 중의 수분을 건조시키는 기능도 가지고 있다.In order to prevent spontaneous ignition, when the said fuel is pulverized and combusted, the mixed gas of the combustion exhaust gas and oxygen containing gas which reduced oxygen concentration may be used as a carrier gas of fuel. The combustion exhaust gas lowers the oxygen concentration around the fuel, suppresses the oxidation reaction (combustion) of the fuel, and prevents spontaneous ignition. In addition, the combustion exhaust gas also has a function of drying moisture in the fuel by the heat retained.
그러나, 저산소 농도의 반송 기체로 반송된 연료는, 고체 연료 버너로부터 분출할 때의 산화 반응이 연료 주위의 산소 농도에 의해 제한되어, 공기로 반송된 경우에 비하여 연소 속도가 낮고, 화염의 안정성이 부족한 경향이 있었다.However, the fuel conveyed by the carrier gas of low oxygen concentration has the oxidation reaction at the time of ejecting from a solid fuel burner by the oxygen concentration around fuel, and a combustion rate is low compared with the case where it is conveyed by air, and flame stability is high. There was a tendency to be lacking.
상기한 자연 발화의 방지와 화염의 안정을 양립하는 방법으로서, 연료 노즐의 둘레 방향에 노즐 출구를 갖는 산소 함유 기체 추가 노즐이 연료 노즐 내에 돌출되어서 설치되고, 그 산소 함유 기체 추가 노즐이 연료 노즐을 흐르는 혼합 유체의 유로 단면적을 원활하게 축소하고 확대하는 형상을 이루며, 또한 연료 노즐을 흐르는 혼합 유체에 대하여 수직 방향의 속도 성분을 갖는 공기를 분출하는 분출구가 측면에 형성된 구조가 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).As a method for achieving both the above prevention of spontaneous ignition and flame stability, an oxygen-containing gas addition nozzle having a nozzle outlet in the circumferential direction of the fuel nozzle is provided to protrude in the fuel nozzle, and the oxygen-containing gas addition nozzle provides a fuel nozzle. The structure which forms the shape which reduces and enlarges the flow path cross-sectional area of the flowing fluid fluid smoothly, and blows off the air which blows air which has a velocity component of a perpendicular direction with respect to the fluid fluid flowing through a fuel nozzle is proposed (patent document). 1).
그러나, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 연료 노즐의 둘레 방향에 노즐 출구를 갖는 산소 함유 기체 추가 노즐이 연료 노즐 내에 돌출되어서 설치되고, 그 산소 함유 기체 추가 노즐이 연료 노즐을 흐르는 혼합 유체의 유로 단면적을 원활하게 축소하고 확대하는 형상을 이루고 있을 경우, 산소 함유 기체 추가 노즐의 상류부에 있어서, 산소 함유 기체 추가 노즐의 측면판과 연료 노즐 내벽이 이루는 각이 직각에 미치지 않는 예각이 된다.However, as described in Patent Literature 1, an oxygen-containing gas addition nozzle having a nozzle outlet in the circumferential direction of the fuel nozzle is provided to protrude in the fuel nozzle, and the oxygen-containing gas addition nozzle of the mixed fluid flowing through the fuel nozzle. When the flow path cross-sectional area is smoothly reduced and enlarged, the angle formed between the side plate of the oxygen-containing gas addition nozzle and the inner wall of the fuel nozzle is an acute angle at an upstream portion of the oxygen-containing gas addition nozzle.
이로 인해, 산소 함유 기체 추가 노즐의 상류부의 측면판에 연료 입자가 충돌하면, 연료 노즐의 내벽을 향하는 속도 성분이 유기되어, 연료 노즐의 내벽에 연료가 충돌하기 쉬워진다.For this reason, when fuel particle collides with the side plate of the upstream part of an oxygen containing gas addition nozzle, the velocity component toward the inner wall of a fuel nozzle will be induced, and a fuel will easily collide with the inner wall of a fuel nozzle.
그 결과, 연료 노즐 내벽의 마모가 촉진될 가능성이 있고, 또한 연료 노즐의 내벽에 유도된 연료가 재분산할 가능성이 있다. 또한, 연료 입자의 재분산에 의해, 연료 노즐 내의 흐름이 흐트러져, 연료 노즐 출구 부분의 산소 농도 분포가 불균일해질 가능성이 있다.As a result, there is a possibility that the abrasion of the fuel nozzle inner wall is promoted, and the fuel induced in the inner wall of the fuel nozzle may redisperse. In addition, the redispersion of the fuel particles may disturb the flow in the fuel nozzle, resulting in uneven distribution of oxygen concentration at the fuel nozzle outlet portion.
본 발명은 상술한 점을 감안하여 이루어진 것이고, 그 목적으로 하는 점은 연료 노즐의 내벽에 대한 연료의 충돌을 억제하여, 연료 노즐의 마모를 경감하면서 연료 노즐 내의 외주 부분의 연료 농도와 산소 농도를 높게 해서 안정 연소시킬 수 있는 고체 연료 버너를 제공하는 것에 있다.The present invention has been made in view of the foregoing, and an object thereof is to suppress the collision of fuel against the inner wall of the fuel nozzle and to reduce the fuel concentration and the oxygen concentration of the outer peripheral portion of the fuel nozzle while reducing wear of the fuel nozzle. It is to provide a solid fuel burner which can be made stable at high combustion.
본 발명의 고체 연료 버너는 상기 목적을 달성하기 위해서, 고체 연료와 그 반송 기체의 혼합 유체를 분출하는 연료 노즐과, 상기 연료 노즐의 외측에 배치되어 산소 함유 기체를 분출하는 산소 함유 기체 노즐과, 상기 연료 노즐의 둘레 방향의 속도 성분을 갖는 산소 함유 기체를 분출시켜, 상기 연료 노즐 내에 돌출시켜 형성된 적어도 하나의 산소 함유 기체 추가 노즐을 구비하고, 상기 산소 함유 기체 추가 노즐은 상기 연료 노즐의 둘레 방향에 노즐 출구를 갖고 있는 고체 연료 버너에 있어서, 상기 산소 함유 기체 추가 노즐의 버너의 축 방향의 투영 단면이, 연료 노즐의 중심축을 향해 축소되는 형상이거나, 혹은 상기 산소 함유 기체 추가 노즐은 측면판과 상면판 및 상기 연료 노즐측의 격벽(하면판)으로 구성되고, 상기 측면판이 연료 노즐의 중심축을 향하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the solid fuel burner of the present invention includes a fuel nozzle for ejecting a mixed fluid of a solid fuel and a carrier gas, an oxygen-containing gas nozzle disposed outside the fuel nozzle to eject an oxygen-containing gas, An oxygen-containing gas having a velocity component in the circumferential direction of the fuel nozzle is ejected, and has at least one oxygen-containing gas additional nozzle formed to protrude into the fuel nozzle, and the oxygen-containing gas additional nozzle is in the circumferential direction of the fuel nozzle. In the solid fuel burner having a nozzle outlet, the axial projection cross section of the burner of the oxygen-containing gas addition nozzle is shaped to be reduced toward the central axis of the fuel nozzle, or the oxygen-containing gas addition nozzle is formed with a side plate. An upper surface plate and a partition wall (lower surface plate) on the fuel nozzle side, and the side plate is the center of the fuel nozzle. It is formed so as to face an axis.
본 발명에 따르면, 산소 함유 기체 추가 노즐의 상류부의 측면판에 충돌한 연료 입자의 직경 방향의 속도 성분이 억제되기 때문에, 연료 노즐의 내벽으로의 연료 입자의 충돌을 억제할 수 있고, 연료의 재분산이 억제되며, 연료 노즐 외주 부분의 출구 부분의 산소 농도와 연료 농도를 높여서 안정 연소시킬 수 있는 고체 연료 버너를 얻을 수 있다.According to the present invention, since the velocity component in the radial direction of the fuel particles that has collided with the side plate of the upstream portion of the oxygen-containing gas addition nozzle is suppressed, the collision of the fuel particles to the inner wall of the fuel nozzle can be suppressed, thereby reducing the fuel ash. Dispersion is suppressed, and the solid fuel burner which can make stable combustion by raising the oxygen concentration and fuel concentration of the exit part of a fuel nozzle outer peripheral part can be obtained.
도 1은 본 발명에 의한 고체 연료 버너의 실시예 1의 구조 및 고체 연료 버너의 화염을 보염기의 하류측의 순환류 가까이부터 형성시킨 상태를 도시하는 단면도이다.
도 2는 실시예 1의 고체 연료 버너를 화로측으로부터 본 개략 구조를 도시하는 도면이다.
도 3은 실시예 1의 고체 연료 버너의 산소 함유 기체 노즐의 구조와 연료 노즐 내에서의 연료 분류(噴流), 즉 연료 및 그 반송 기체의 흐름을 설명하는 사시도이다.
도 4는 실시예 1의 고체 연료 버너를, 버너 상류측으로부터 본 개략 구조를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 고체 연료 버너의 실시예 2를 화로측으로부터 본 개략 구조를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명에 의한 고체 연료 버너의 실시예 3의 구조 및 고체 연료 버너의 화염을 보염기의 하류측의 순환류 가까이부터 형성시킨 상태를 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명에 의한 고체 연료 버너의 실시예 4를 화로측으로부터 본 개략 구조를 도시하는 도면이다.
도 8은 실시예 5의 고체 연료 버너의 산소 함유 기체 노즐의 구조와 연료 노즐 내에서의 연료 분류, 즉 연료 및 그 반송 기체의 흐름을 설명하는 사시도이다.
도 9는 실시예 5의 고체 연료 버너를 버너 상류측으로부터 본 개략 구조를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명에 의한 고체 연료 버너의 실시예 5의 구조 및 고체 연료 버너의 화염을 보염기의 하류측의 순환류 가까이부터 형성시킨 상태를 도시하는 단면도이다.
도 11은 실시예 6의 고체 연료 버너의 산소 함유 기체 노즐의 구조와 연료 노즐 내에서의 연료 분류, 즉 연료 및 그 반송 기체의 흐름을 설명하는 사시도이다.
도 12는 실시예 6의 고체 연료 버너를 버너 상류측으로부터 본 개략 구조를 도시하는 도면이다.
도 13은 본 발명에 의한 고체 연료 버너에 있어서의 산소 함유 기체 추가 노즐의 변형예이고, 고체 연료 버너를 화로측으로부터 본 개략 구조를 도시하는 도면이다.
도 14는 본 발명에 의한 고체 연료 버너에 있어서의 산소 함유 기체 추가 노즐의 다른 변형예이고, 고체 연료 버너를 화로측으로부터 본 개략 구조를 도시하는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows the structure of Example 1 of the solid fuel burner by this invention, and the state in which the flame of the solid fuel burner was formed from near the circulating flow of the downstream side of an injector.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic structure of the solid fuel burner of Example 1 as seen from the furnace side. FIG.
FIG. 3 is a perspective view illustrating the structure of the oxygen-containing gas nozzle of the solid fuel burner of Example 1 and the fuel flow in the fuel nozzle, that is, the flow of fuel and its carrier gas.
4 is a diagram showing a schematic structure of the solid fuel burner of Example 1 as seen from the burner upstream side.
It is a figure which shows schematic structure which looked at Example 2 of the solid fuel burner which concerns on this invention from the furnace side.
6 is a cross-sectional view showing the structure of Example 3 of a solid fuel burner according to the present invention and a state in which a flame of the solid fuel burner is formed from near the circulation flow on the downstream side of the flame retarder.
It is a figure which shows schematic structure which looked at Example 4 of the solid fuel burner by this invention from the furnace side.
FIG. 8 is a perspective view illustrating the structure of the oxygen-containing gas nozzle of the solid fuel burner of Example 5 and the fuel fractionation, that is, the flow of fuel and its carrier gas, in the fuel nozzle.
9 is a diagram showing a schematic structure of the solid fuel burner of Example 5 as seen from the burner upstream side.
10 is a cross-sectional view showing the structure of Example 5 of a solid fuel burner according to the present invention, and a state in which a flame of the solid fuel burner is formed from near the circulation flow on the downstream side of the flame retarder.
FIG. 11 is a perspective view for explaining the structure of the oxygen-containing gas nozzle of the solid fuel burner of Example 6 and the fuel fractionation, that is, the flow of fuel and its carrier gas, in the fuel nozzle. FIG.
12 is a diagram showing a schematic structure of the solid fuel burner of Example 6 as seen from the burner upstream side.
It is a modification of the oxygen containing gas addition nozzle in the solid fuel burner by this invention, and is a figure which shows schematic structure which looked at the solid fuel burner from the furnace side.
14 is another modification of the oxygen-containing gas addition nozzle in the solid fuel burner according to the present invention, and shows a schematic structure of the solid fuel burner viewed from the furnace side.
이하, 본 발명의 고체 연료 버너를 도시한 실시예에 기초하여 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, it demonstrates in detail based on the Example which shows the solid fuel burner of this invention.
실시예 1Example 1
도 1은 본 발명에 의한 고체 연료 버너의 실시예 1의 구조를 도시하는 것으로, 고체 연료 버너(42)의 화염(20)을, 보염기(23)의 하류측의 순환류(19) 부근부터 형성시킨 상태를, 도 2는 실시예 1의 고체 연료 버너를 화로(41)측으로부터 본 개략 구조를 각각 도시하는 것이다.FIG. 1 shows the structure of Example 1 of a solid fuel burner according to the present invention, in which the
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 실시예 1에 있어서의 고체 연료 버너(42)는 원기둥 형상의 연료 노즐(11), 2차 산소 함유 기체 노즐(13), 3차 산소 함유 기체 노즐(14)이 동심원 형상으로 배치된 원 형상으로 이루어져 있고, 또한 중심부에는 조연소용 오일건(24)을 구비하고, 이 조연소용 오일건(24)의 주위에 연료 분류(16), 즉 연료 및 그 반송 기체를 분출하는 연료 노즐(11)을 구비하고 있다. 연료 노즐(11)의 중심부를 관통해서 설치된 조연소용 오일건(24)은 고체 연료 버너(42)의 기동시에 연료 착화에 사용된다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
한편, 연료 노즐(11) 내에는 상류측부터 유로 축소 부재(벤추리)(32), 장해물(농축기)(33)이 설치되어 있고, 벤추리(32)는 연료 노즐(11)의 유로 단면적을 외주측부터 원활하게 축소하고 확대하는 형상을 갖고, 농축기(33)는 연료 노즐(11)의 유로 단면적을 내측부터 원활하게 축소하고 확대하는 형상을 가지고 있다. 또한, 연료 노즐(11)의 외측에는 연료 노즐(11)과 동심원 형상의 산소 함유 기체 분출용 외측 산소 함유 기체 노즐, 즉 2차 산소 함유 기체 노즐(13), 3차 산소 함유 기체 노즐(14) 등이 설치되어 있다.On the other hand, in the
또한, 바람 상자(26)와 연통하고, 연료 노즐(11)의 둘레 방향의 속도 성분을 갖는 산소 함유 기체를 분출시키는 산소 함유 기체 추가 노즐(12)이, 연료 노즐(11) 내로 돌출되고, 또한 벤추리(32), 농축기(33)의 하류측에 위치해서 둘레 방향에 복수개 설치되어 있다. 이 산소 함유 기체 추가 노즐(12)에는 연료 노즐(11)의 둘레 방향에 출구(12A, 12B, 12C)가 형성되어 있다.In addition, an oxygen-containing gas
또한, 연료 노즐(11)의 외측의 선단부, 즉 화로(41)의 출구측에는 보염기(23)라고 불리는 장해물이 설치되어 있다. 이 보염기(23)는 연료 노즐(11)로부터 연료 분류(16), 즉 연료 및 그 반송 기체나 2차 산소 함유 기체 노즐(13)을 흐르는 2차 산소 함유 기체(17)의 흐름에 대하여, 장해물로서 작용하는 것이다.In addition, an obstacle called an
따라서, 보염기(23)의 하류측[화로(41)측]의 압력이 저하하고, 이 부분에는 연료 분류(16)나 2차 산소 함유 기체(17)의 흐름과는 역방향의 흐름이 유기된다. 이 역방향의 흐름을 순환류(19)라고 부른다. 순환류(19) 내에는 하류로부터 연료의 연소로 발생한 고온 가스가 유입되어 체류하고, 고온 가스와 연료 분류(16) 중의 연료가 고체 연료 버너(42)의 출구에서 혼합되며, 또한 화로(41) 내로부터의 복사열에 의해 연료 입자의 온도가 상승해서 착화한다.Therefore, the pressure on the downstream side (
2차 산소 함유 기체 노즐(13)과 3차 산소 함유 기체 노즐(14)은, 격벽(29)으로 이격되고, 격벽(29)의 선단 부분은 연료 분류(16)에 대하여 3차 산소 함유 기체(18)의 흐름이 각도를 갖도록 분출시키는 가이드(25)가 형성되어 있다. 이 가이드(25)는 외주 산소 함유 기체 노즐[2차 산소 함유 기체 노즐(13), 3차 산소 함유 기체 노즐(14) 등]의 유로 출구에, 산소 함유 기체의 분출 방향을 버너의 중심축으로부터 이격되는 방향으로 유도되도록 형성되고, 보염기(23)와 함께 순환류(19)를 형성하는데도 도움이 되는 이점이 있다.The secondary oxygen-containing
실시예 1에서는 2차 산소 함유 기체 노즐(13) 및 3차 산소 함유 기체 노즐(14)로부터 분출되는 산소 함유 기체에 선회력을 부여하기 위해서, 2차 산소 함유 기체 노즐(13), 3차 산소 함유 기체 노즐(14)에, 선회기(27 및 28)가 설치되어 있다. 또한, 화로벽을 구성하는 버너 스로트(30)는 3차 산소 함유 기체 노즐(14)의 외주위벽을 겸하고 있고, 또한 화로벽에는 화로벽을 냉각하기 위한 냉매를 흐르게 하는 수관(31)이 설치되어 있다.In Example 1, in order to give a turning force to the oxygen containing gas blown out from the 2nd oxygen containing
도 3은 실시예 1에 있어서의 고체 연료 버너(42)의 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 구조와 연료 노즐(11) 내에서의 연료 분류(16), 즉, 연료 및 그 반송 기체의 흐름을 설명하는 도면이고, 또한 도 4는 실시예 1에 있어서의 고체 연료 버너(42)의 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 구조와 연료 노즐(11) 내에서의 연료 분류(16), 즉, 연료 및 그 반송 기체의 흐름을 버너 상류측으로부터 본 도면이다.FIG. 3 shows the structure of the oxygen-containing
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 고체 연료 버너(42)에는, 복수 개의 산소 함유 기체 추가 노즐(12)이, 노즐 입구가 연료 노즐(11)의 외측 격벽(22)으로부터 고체 연료 버너(42)의 중심축을 향하는 방향으로 배치되어 있다. 이 산소 함유 기체 추가 노즐(12)은 연료 분류(16)의 흐름에 대하여, 농축기(33)의 하류측, 연료 노즐(11)의 외측 격벽(22)의 가까이 설치되어 있다.3 and 4, in the
연료 노즐(12)의 직경 방향에 대해서, 외주 방향을 (+), 중심축 방향을 (-)로 한다. 연료 입자가 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 측면판(60)과 충돌할 때, 직경 방향의 속도 성분이 유기되지 않고, 둘레 방향으로만 속도 성분이 유기되는 것은, 측면판(60)과 연료 노즐 내벽(63)이 이루는 각이 직각일 때이다. 한편, 측면판(60)과 연료 노즐 내벽(63)이 이루는 각이 예각이면 직경 방향으로 (+), 둔각이면 (-)의 속도 성분이 유기된다.With respect to the radial direction of the
종래 방식은 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 상류부에 있어서, 측면판(60)과 연료 노즐(11)의 내벽이 이루는 각이 예각이었기 때문에, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 상류부의 측면판(60)에 연료 입자가 충돌하면, 직경 방향으로 (+)의 속도 성분이 유기되어, 연료 노즐(11)의 내벽에 연료 입자가 충돌하기 쉽게 되어 있었다.In the conventional system, since the angle formed between the
이에 반해, 본 실시예에서 산소 함유 기체 추가 노즐(12)은 판금 가공에 의해 측면판(60)과 상면판(61)과 하면판(62)으로 구성되어 있고, 대향한 상기 측면판(60)은 버너의 중심축을 향해서 기울기를 갖도록 형성되어 있으며, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 축방향의 투영 단면이 버너의 중심축을 향해서 축소되는 형상이고, 하면판(62)의 면적이 상면판(61)의 면적에 비해서 크게 되어 있다.In contrast, in the present embodiment, the oxygen-containing gas
이와 같이, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 상류부의 측면판(60)과 연료 노즐 내벽(63)이 이루는 각을 직각에 가깝게 하면, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 측면판(60)에 연료 입자가 충돌했을 때, 직경 방향으로 (+)의 속도 성분의 유기가 억제되고, 주로 버너의 둘레 방향으로의 속도 성분이 유기된다.As described above, when the angle between the
그 결과, 연료 입자의 연료 노즐 내벽(63)에 대한 충돌 빈도가 저하하고, 연료 노즐 내벽(63)의 마모가 경감되며, 또한 연료 입자의 재분산이 억제된다. 연료의 재분산을 억제함으로써, 연료 노즐(11)의 외측 격벽(22) 또는 보염기(23) 가까이의 연료 노즐(11)의 외주 부분의 산소 농도와 연료 농도를 높게 할 수 있다.As a result, the collision frequency of the fuel particles against the fuel nozzle
이와 같이, 연료 입자의 유도 방향을 제어함으로써, 연료 노즐 내벽(63)으로의 연료 입자의 충돌을 억제하고, 연료 노즐(11)의 마모를 경감하면서, 연료 노즐(11)의 외측 격벽(22) 또는 보염기(23) 가까이의 연료 노즐(11)의 외주 부분의 산소 농도와 연료 농도를 높게 할 수 있다.In this way, by controlling the direction in which the fuel particles are guided, the
한편, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 하류부 격벽의 측면에는, 연료 노즐(11)의 둘레 방향으로 추가 산소 함유 기체(21)를 분출하는 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 출구(12A, 12B, 12C)가 형성되어 있고, 이 출구(12A, 12B, 12C)로부터 분출된 추가 산소 함유 기체(21)의 분류는, 연료 분류(16)와 거의 수직으로 교차해서 혼합된다. 또한, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 최후방부에는, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 출구(12A, 12B, 12C) 등으로부터 역류한 연료 입자를, 운전 모드의 전환시 등에 배출하기 위한 출구(12Z)를 형성해도 좋다.On the other hand, on the side surface of the downstream partition wall of the oxygen-containing
도 3에는 산소 함유 기체 추가 노즐(12)을 2개만 기재하고, 그 주위의 연료 분류(16)와 추가 산소 함유 기체(21)와의 관계를 도시하고 있다. 도 3에 있어서, 좌측 상단으로부터 우측 하단 방향이 연료 노즐(11)의 축 방향, 우측 상단으로부터 좌측 하단 방향이 연료 노즐(11)의 둘레 방향, 상하 방향이 연료 노즐(11)의 직경 방향을 각각 나타내고 있다.In FIG. 3, only two oxygen-containing gas
본 실시예의 산소 함유 기체 추가 노즐(12)은, 도시하지 않은 격벽의 2차 산소 함유 기체 노즐(13)측이 원통형, 연료 노즐(11)측이 연료 노즐(11)의 상류와 하류측에 각각 좁아지는 육면체의 형상이고, 도시하지 않은 격벽은 원통형과 육면체의 접합 부분에 있다.The oxygen-containing
도 3에 있어서, 연료 분류(16)는 연료 노즐(11)의 축 방향으로 좌측 상단으로부터 우측 하단 방향으로 흐른다. 또한, 추가 산소 함유 기체(21)의 분류는, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 원통형의 상부로부터 노즐 내에 들어가고, 버너 축 방향의 투영 단면이 중심 방향을 향해 축소되는 형상의 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 하류부 격벽의 측면에 위치하는 출구(12A, 12B, 12C)로부터 연료 노즐(11) 내로 분출된다.In FIG. 3, the
산소 함유 기체 추가 노즐(12)로부터 분출되는 추가 산소 함유 기체(21)의 분류는, 연료 노즐(11)의 둘레 방향(도 3의 우측 상단-좌측 하단 방향)으로의 속도 성분을 갖는다. 이로 인해, 축 방향으로 분출되는 연료 분류(16)와 거의 직각으로 교차하게 되고, 연료 입자와 산소 함유 기체의 속도차가 평행하게 분출되는 경우보다도 커져, 혼합이 진행되게 된다. 특히, 연료 입자는 기체와 비교해서 밀도가 높으므로, 관성력에 의해 추가 산소 함유 기체(21)의 분류 중에 혼합되기 쉬워진다.The fraction of the additional oxygen-containing
또한, 실시예 1에서는 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 격벽은, 연료 노즐(11)의 유로 단면적을 원활하게 축소 내지 확대하는 형상이다. 즉, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 형상은, 연료 노즐(11)의 축 방향의 단면적이 상류측단부로부터 서서히 커져서 최대값에 도달하고, 그 하류측에서 서서히 작아져서 하류측단부에 이르는 형상으로 되어 있다. 이로 인해, 유로 단면적이 일정한 통 형상 부재를 외통으로 하는 연료 노즐(11)의 내부에 있어서, 상대적으로 연료 노즐(11)의 유로 단면적은 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 상류측단부로부터 하류측을 향해서 점차 축소되고, 어떤 지점에서 바뀌어 하류측단부를 향해서 점차 확대된다.In addition, in Example 1, the partition of the oxygen-containing
산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 출구(12A, 12B, 12C), 연료 입자를 배출하는 출구(12Z)를, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 격벽의 측면이나 하류측의 축소부에 설치하면, 연료 노즐(11)을 흐르는 연료 입자가 산소 함유 기체 추가 노즐(12) 내로 흐르는 것을 억제할 수 있기 때문에, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 출구 부분의 마모를 억제할 수 있다.When the
추가 산소 함유 기체(21)의 유량을 증가시키면, 추가 산소 함유 기체(21)의 분류와 연료 분류(16)가 혼합되므로, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)이 설치된 연료 노즐(11)의 외주부는 유동 저항이 커진다. 이로 인해, 추가 산소 함유 기체(21)의 유량을 증가시키면, 연료 노즐(11)의 외주부를 흐르는 반송 기체가 줄어든다. 한편, 연료 입자는 관성력이 기체와 비교해서 크므로 유동 저항에 관계없이 외주부를 흐르기 때문에, 연료 입자량은 대부분 변함없다.When the flow rate of the additional oxygen-containing
따라서, 추가 산소 함유 기체(21)의 유량을 증가시키면, 연료 입자와 함께 연료 노즐(11)의 외주부를 흐르는 반송 기체가 줄어든다. 반송 기체가 줄어들면, 추가 산소 함유 기체(21)로 치환되므로, 반송 기체와 추가 산소 함유 기체(21)가 단순하게 혼합되는 경우에 비하여, 산소 농도의 희석이 적고, 산소 농도가 높아진다.Therefore, when the flow rate of the additional oxygen-containing
또한, 도 3에서는 산소 함유 기체 추가 노즐(12)을 형성하는 격벽의 최하류 부분에도, 1개의 연료 입자를 배출하는 출구(12Z)를 설치해 두었다. 산소 함유 기체 추가 노즐(12)을 형성하는 격벽의 최하류부에 연료 입자를 배출하는 출구(12Z)를 설치하면, 산소 함유 기체 추가 노즐(12) 내로 인입된 연료 입자를 용이하게 배출할 수 있고, 연료 입자의 퇴적을 방지할 수 있다. 또한, 연료 입자의 퇴적을 방지할 수 있으면, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 폐색이나 버너의 소손을 방지할 수 있다.In addition, in FIG. 3, the
실시예 1에 의하면, 연료 노즐(11)로부터 분출된 연료 분류(16)에 있어서는, 높은 산소 농도와 연료 농도에 의해 연소 반응이 진행되기 쉬워, 화염(20)이 연료 노즐(11)의 출구로 안정되게 형성된다.According to the first embodiment, in the
산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 출구부터 연료 노즐(11)의 출구까지의 거리는, 산소 농도가 높은 경우에 발생하기 쉬워지는 연료 노즐(11) 내에서의 연료의 착화에 의한 연료 노즐(11)의 소손이나 역화를 방지하도록 결정된다. 연료 노즐(11)의 소손이나 역화를 방지하기 위해서는, 연료 노즐(11) 내에서의 추가 산소 함유 기체(21)의 분류와의 혼합 후의 연료의 체류 시간이, 연료의 발화 지연 시간보다도 짧은 것이 바람직하다.The distance from the outlet of the oxygen-containing
통상적으로는 미분탄 등보다도 발화 지연 시간이 짧은 가스 연료의 발화 지연 시간(약 0.1초)을 목표로 한다. 예를 들어, 연료 반송 기체는 유속 12 내지 20m/s로 연료 노즐(11) 내를 흐르므로, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 출구부터 연료 노즐(11)의 출구까지의 거리는 1m 이하가 된다.Usually, aim at the ignition delay time (about 0.1 second) of gaseous fuel which has a short ignition delay time rather than pulverized coal. For example, since the fuel conveyance gas flows in the
또한, 실시예 1에서는, 연료 노즐(11) 내에 설치된 유로를 축소하는 벤추리(32)가 연료 노즐(11)의 상류측의 외측 격벽(22)에 설치되어 있다. 또한, 연료 노즐(11) 내에서 유로를 일단 축소한 후에 확대하기 위한 농축기(33)가 연료 노즐(11)의 중심부의 오일건(24)의 외측부에, 또한 벤추리(32)보다도 버너 하류측[화로(41)측]에 설치되어 있다.In addition, in Example 1, the
벤추리(32)는 연료 반송 기체 및 연료 입자에, 연료 노즐(11)의 중심 방향의 속도 성분을 유기시킨다. 또한, 농축기(33)를 벤추리(32)보다도 하류측에 설치하면, 연료 반송 기체와 연료 입자는, 연료 노즐(11)의 외측 격벽(22) 방향으로의 속도 성분을 유기시킨다. 연료 입자는 연료 반송 기체와 비교해서 관성력이 크므로, 연료 반송 기체의 흐름에 추종할 수 없다. 이로 인해, 연료 입자는 유로의 변경 방향과 반대측 벽면 가까이에 고농도의 영역을 형성한다.The
벤추리(32)와 농축기(33)에 의해, 연료 노즐(11)의 외측 격벽(22) 방향으로의 속도 성분을 유기시키므로, 연료 입자의 대부분이 연료 노즐(11)의 외측 격벽(22)을 따라 흐른다.Since the
이와 같이, 연료 입자를 연료 노즐(11)의 외주부에 농축한 후, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)로부터 산소 함유 기체를 혼합한다. 그 때, 종래 구조에서는 산소 함유 기체 추가 노즐의 상류부의 측면판에 연료 입자가 충돌하고, 연료 입자에 직경 방향으로 (+)의 속도 성분이 유기되어, 연료 노즐의 내벽에 연료 입자가 충돌하여, 연료 노즐의 내벽으로 유도된 연료 입자가 재분산할 가능성이 있었다.Thus, after concentrating a fuel particle in the outer peripheral part of the
본 실시예에서는 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 상류부의 측면판(60)과 연료 노즐 내벽(63)이 이루는 각을 직각에 가깝게 하고 있기 때문에, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 측면판(60)에 연료 입자가 충돌했을 때, 직경 방향으로 (+)의 속도 성분의 유기가 억제되고, 주로 버너의 둘레 방향으로의 속도 성분이 유기된다. 이로 인해, 벤추리(32)와 농축기(33)에 의해 연료 노즐(11)의 외주부에 농축된 연료 입자를, 연료 노즐(11)의 외주부에 유지할 수 있다. 연료 노즐(11)의 외주부의 연료 농도가 화염 안정성에 기여하기 때문에, 연료 입자를 연료 노즐(11)의 외주부에 유지할 수 있음으로써 종래보다도 낮은 부하에서 안정된 연소를 계속할 수 있다. 이로 인해, 버너의 부하 인하 운용이 가능하게 되고, 보일러의 부하 변화에 대응할 수 있다.In this embodiment, since the angle between the
산소 함유 기체 추가 노즐(12)로부터 분출되는 산소 함유 기체는, 연료 노즐(11)의 외주부를 흐르므로, 연료 농도가 높고, 또한 산소 농도가 높은 영역이 연료 노즐(11)의 외측 격벽(22)의 내측 벽면에 치우쳐서 형성된다. 그 결과, 연료 노즐(11)로부터 분출된 연료 입자는, 높은 연료 농도와 산소 농도에 의해 연소 반응이 진행되기 쉽고, 화염(20)이 연료 노즐(11)의 출구로 안정되게 형성된다.Since the oxygen-containing gas ejected from the oxygen-containing gas
이때, 연료 노즐(11)의 외측 격벽(22)의 내측 벽면을 흐르는 연료 분류(16)는 연료 노즐(11)의 출구 부근에서, 외측 산소 함유 기체 노즐로부터 분출되는 산소 함유 기체와 혼합되기 쉬워진다. 또한, 보염기(23)의 후류측에 생기는 순환류의 고온 가스와 혼합되면, 연료 입자의 온도가 높아져, 착화되기 쉬워진다. 그 결과, 화염(20)이 연료 노즐(11)의 출구에 안정되게 형성된다.At this time, the
산소 함유 기체 추가 노즐(12)로부터 연료 노즐(11)의 둘레 방향으로 산소 함유 기체가 분출되고, 연료 분류(16)에 대하여 산소 함유 기체를 거의 수직으로 교차시키면, 연료 노즐(11)의 외측 격벽(22) 근방의 산소 농도가 높아진다. 이 상태에서 연료 입자와 산소 함유 기체와의 혼합이 진행되고, 화염(20)이 연료 노즐(11)의 출구에 안정되게 형성된다.When the oxygen-containing gas is ejected from the oxygen-containing
본 실시예에서는 연료 입자의 재분산을 억제할 수 있기 때문에, 연료 노즐(11) 내의 흐름 범위가 안정되고, 연료 노즐 출구 부분의 산소 농도 분포가 균일해지기 때문에, 종래보다도 낮은 부하에서 안정된 연소를 계속할 수 있다. 이로 인해, 버너의 부하 인하 운용이 가능하게 되고, 보일러의 부하 변화에 대응할 수 있다.In this embodiment, since the redispersion of fuel particles can be suppressed, the flow range in the
또한, 실시예 1에서는 연료의 반송 기체에 연소 배기 가스를 이용하고, 연료 노즐(11)을 흐르는 연료 분류(16) 중의 산소 농도를 낮게 하고 있다. 이러한 연소 방법을 적용하는 사례로서는 갈탄이나 아탄으로 대표되는 석탄화도가 낮은 석탄, 피트, 목재의 연소가 있다.In addition, in Example 1, the combustion exhaust gas is used for the carrier gas of fuel, and the oxygen concentration in the
실시예 2Example 2
도 5는 본 발명에 의한 고체 연료 버너의 실시예 2이며, 도 1의 화로(41)측으로부터 본 개략 구조를 도시하는 것이다.FIG. 5 is a second embodiment of a solid fuel burner according to the present invention, and shows a schematic structure seen from the
상기 도면에 도시하는 본 실시예는, 실시예 1에서는 설치되어 있던 농축기(33)가 설치되어 있지 않고, 또한 도 2의 구성에 비교하면, 2차 산소 함유 기체 노즐(13), 3차 산소 함유 기체 노즐(14) 등의 외측 산소 함유 기체 노즐 중 적어도 일부가, 연료 노즐(11)을 사이에 두도록 설치되어 있는 구성을 특징으로 한다. 즉, 본 실시예는 2차 산소 함유 기체 노즐(13) 및 3차 산소 함유 기체 노즐(14)을 각형으로 형성하고, 이 2차 산소 함유 기체 노즐(13) 및 3차 산소 함유 기체 노즐(14)이, 도 5의 상하 방향으로부터 연료 노즐(11)을 사이에 두도록 배치한 것이다.In the present embodiment shown in the drawing, the
또한, 본 실시예에서는 상기 외에, 연료 노즐(11)을 각형으로 한 구조, 2차 산소 함유 기체 노즐(13), 또는 3차 산소 함유 기체 노즐(14) 등의 외측 산소 함유 기체 노즐을 1개의 노즐로 하는 구조, 외측 산소 함유 기체 노즐을 3개 이상으로 분할하는 구조를 채용해도 좋다.In addition, in the present embodiment, in addition to the above, the outer oxygen-containing gas nozzle such as the structure having the
실시예 3Example 3
도 6은 본 발명에 의한 고체 연료 버너의 실시예 3이고, 본 발명의 고체 연료 버너(42)를 저부하 조건으로 사용하는 경우에, 고체 연료 버너(42)의 화염(20)을 보염기(23)의 하류측의 순환류(19)의 부근부터 형성시킨 상태를 도시하는 것이다.6 shows the third embodiment of the solid fuel burner according to the present invention, and when the
상기 도면에 도시하는 본 실시예는, 고체 연료 버너(42)의 연료 노즐(11) 내에 내측 산소 함유 기체 노즐(38)을 설치하고, 이 내측 산소 함유 기체 노즐(38)과 바람 상자(26)를 배관으로 접속한 것으로, 고체 연료 버너(42)에 공급되는 산소 함유 기체의 일부를, 내측 산소 함유 기체 노즐(38)로부터 분출되도록 한 것이다.In this embodiment shown in the drawing, the inner oxygen-containing
본 실시예와 같이, 내측 산소 함유 기체 노즐(38)로 산소 함유 기체를 연료 노즐(11) 내로부터 혼합하면, 2차 산소 함유 기체 노즐(13), 3차 산소 함유 기체 노즐(14)만으로부터 혼합하는 경우에 비하여, 연료와 산소 함유 기체와의 혼합이 빨라지는 이점이 있다. 또한, 내측 산소 함유 기체 노즐(38)로부터 다량의 산소 함유 기체를 분출하면, 측을 흐르는 연료 분류(16)의 유속이 빨라지고, 연료의 착화 위치를 고체 연료 버너(42)로부터 이격할 수 있다.As in the present embodiment, when the oxygen-containing gas is mixed from the
따라서, 고부하 조건에 있어서, 고체 연료 버너(42)로부터 이격된 위치에 화염을 형성하는 경우, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)로부터 분출되는 산소 함유 기체류량을 저감시키고, 내측 산소 함유 기체 노즐(38)로부터 분출되는 산소 함유 기체류량을 증가시키면 된다.Therefore, in a high load condition, when forming a flame in the position spaced apart from the
또한, 본 실시예에서는 연료 노즐(11)의 농축기(33)의 하류측에, 유로를 분할하는 분배기(35)를 구비하고 있다. 이 분배기(35)에 의해 유로를 이격하면, 연료 노즐(11)의 외주부에 농축된 연료 입자 및, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)로부터 추가된 산소 함유 기체의, 버너의 중심축 방향으로의 확산을 제어할 수 있음으로써, 연료 입자를 연료 노즐(11)의 외주부에 유지할 수 있고, 연료 노즐 출구 부분의 산소 농도 분포가 고농도이면서, 또한 균일해지기 때문에, 종래보다도 낮은 부하에서 안정된 연소를 계속할 수 있다. 이로 인해, 버너의 부하 인하 운용이 가능하게 되고, 보일러의 부하 변화에 대응할 수 있다.In the present embodiment, the
실시예 4Example 4
도 7은 본 발명에 의한 고체 연료 버너의 실시예 4이며, 이가 있는(toothed) 보염기를 채용한 고체 연료 버너를 화로측으로부터 본 개략 구조를 도시하는 것이다.Fig. 7 is a fourth embodiment of a solid fuel burner according to the present invention, and shows a schematic structure of a solid fuel burner employing a toothed flamer as seen from the furnace side.
상기 도면에 도시하는 실시예는, 연료 노즐(11)의 출구에 판 형상의 에지가 둘레 방향으로 소정 간격으로 복수 돌출되어 있는 이가 있는 보염기(54)를 설치한 것이다. 다른 구성은 실시예 1과 마찬가지이다.In the embodiment shown in the drawing, a
이러한 본 실시예의 구성으로 함으로써, 연료는 이가 있는 보염기(54)를 돌아 들어가서 착화하기 쉬워진다. 즉, 연료는 이가 있는 보염기(54)의 하류측에서 착화하게 된다.By setting it as such a structure of a present Example, a fuel will return to the
실시예 5Example 5
도 8 및 도 9는 본 발명에 의한 고체 연료 버너의 실시예 5이고, 도 8은 고체 연료 버너(42)의 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 구조와 연료 노즐(11) 내에서의 연료 분류(16), 즉, 연료 및 그 반송 기체의 흐름을 설명하는 것이며, 도 9는 실시예 1의 고체 연료 버너(42)의 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 구조와 연료 노즐(11) 내에서의 연료 분류(16), 즉 연료 및 그 반송 기체의 흐름을 버너 상류측으로부터 본 것이다.8 and 9 show a fifth embodiment of the solid fuel burner according to the present invention, and FIG. 8 shows the structure of the oxygen-containing gas
상기 도면에 도시하는 실시예의 고체 연료 버너(42)에는, 복수 개의 산소 함유 기체 추가 노즐(12)에 있어서, 노즐 입구가 있는 면이 연료 노즐(11)의 외측 격벽(22)으로부터 고체 연료 버너(42)의 중심축을 향하는 방향으로 배치되어 있다. 또한, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)은 연료 분류(16)의 흐름에 대하여 농축기(33)의 하류측에, 또한 연료 노즐(11)의 외측 격벽(22) 가까이에 설치되어 있다.In the
연료 노즐(12)의 직경 방향에 대해서, 외주 방향을 (+), 중심축 방향을 (-)로 한다. 연료 입자가 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 측면판(60)과 충돌할 때, 직경 방향의 속도 성분이 유기되지 않고, 둘레 방향으로만 속도 성분이 유기되는 것은, 측면판(60)과 연료 노즐 내벽(63)이 이루는 각이 직각일 때다. 한편, 측면판(60)과 연료 노즐 내벽(63)이 이루는 각이 예각이면 직경 방향으로 (+), 둔각이면 (-)의 속도 성분이 유기된다.With respect to the radial direction of the
종래 방식은 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 상류부에 있어서, 측면판(60)과 연료 노즐(11)의 내벽이 이루는 각이 예각이었기 때문에, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 상류부의 측면판(60)에 연료 입자가 충돌하면, 직경 방향으로 (+)의 속도 성분이 유기되어, 연료 노즐(11)의 내벽에 연료 입자가 충돌하기 쉽게 되어 있었다.In the conventional system, since the angle formed between the
이에 반해, 본 실시예에서 산소 함유 기체 추가 노즐(12)은, 판금 가공에 의해 측면판(60)과 상면판(61)과 하면판(62)으로 구성되어 있고, 대향하는 상기 측면판(60)은 버너의 중심축을 향해서 기울기를 갖도록 형성되어 있으며, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 축 방향의 투영 단면이 버너의 중심축을 향해서 축소되는 형상이고, 하면판(62)의 면적이 상면판(61)의 면적에 비해서 크게 되어 있다.In contrast, in the present embodiment, the oxygen-containing gas
이와 같이, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 상류부의 측면판(60)과 연료 노즐 내벽(63)이 이루는 각을 직각에 가깝게 하면, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 측면판(60)에 연료 입자가 충돌했을 때, 직경 방향으로 (+)의 속도 성분의 유기가 억제되고, 주로 버너의 둘레 방향으로의 속도 성분이 유기된다.As described above, when the angle between the
그 결과, 연료 입자의 연료 노즐 내벽(63)으로의 충돌 빈도가 저하하고, 연료 노즐 내벽(63)의 마모가 경감되며, 또한 연료 입자의 재분산이 억제된다. 연료의 재분산을 억제함으로써, 연료 노즐(11)의 외측 격벽(22) 또는 보염기(23) 가까이의 연료 노즐(11)의 외주 부분의 산소 농도와 연료 농도를 높게 할 수 있다.As a result, the collision frequency of fuel particles to the fuel nozzle
이와 같이, 연료 입자의 유도 방향을 제어함으로써, 연료 노즐 내벽(63)에 대한 연료의 충돌을 억제하고, 연료 노즐(11)의 마모를 경감하면서, 연료 노즐(11)의 외측 격벽(22) 또는 보염기(23) 가까이의 연료 노즐(11)의 외주 부분의 산소 농도와 연료 농도를 높게 할 수 있다.In this way, by controlling the direction in which the fuel particles are guided, the collision of fuel against the fuel nozzle
또한, 본 실시예에서는 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 상류단의 버너의 중심축측에 돌기(12Y)를 형성하고, 이 돌기(12Y)를 상류 방향으로 돌출시켜, 돌기(12Y)의 버너의 축 방향의 투영 단면이 버너의 중심 방향을 향해 확대된 형상으로 하고 있다.In the present embodiment, the
이렇게 돌기(12Y)를 형성하면, 돌기(12Y)의 측면이 연료 노즐 내벽(63)을 향하기 때문에, 돌기(12Y)의 측면에 연료 입자가 충돌하면, 직경 방향으로 (+)의 속도 성분이 유기되어, 연료 입자의 일부는 연료 노즐 내벽(63)면에 접근할 가능성이 있지만, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)로부터 연료 노즐 내벽(63)까지의 거리가 길고, 연료 노즐 내벽(63)에 대한 충돌 속도가 저하하기 때문에, 연료 노즐(11)의 마모가 경감되어, 연료의 재분산도 억제된다.When the
이에 의해, 연료 노즐(11)의 화로(41)의 출구 내주부에 연료가 농축되기 때문에, 연료의 농축에 사용하고 있었던 벤추리나 농축기, 분배기 등이 필요 없게 되어, 비용의 저감이 도모된다.As a result, the fuel is concentrated in the inner peripheral portion of the
도 10은 보염기 및 농축기가 설치되어 있지 않은 실시예 5의 고체 연료 버너(42)의 구조와, 저부하 조건에 있는 고체 연료 버너(42)로부터 분출되는 연료가 연소 장치에서 연소되고 있는 상태를 도시하는 것이다.FIG. 10 shows the structure of the
상기 도면에 도시하는 실시예 5의 고체 연료 버너(42)는 상술하는 바와 같이, 연료 노즐(11) 내에 농축기가 설치되어 있지 않고, 또한 연료 노즐(11)과 외측 산소 함유 기체 노즐(13)을 이격하는 격벽(22)의 선단에 보염기(23)가 설치되어 있지 않은 구조다.In the
도 1에 도시하는 실시예 1의 고체 연료 버너(42)에서는 연료 노즐(11) 내에 농축기(33)가 설치되어 있지만, 실시예 5와 같이 농축기(33)가 설치되어 있지 않은 경우에서도 돌기(12Y)를 형성하면, 연료 노즐(11)의 화로(41)의 출구 내주부에 연료가 농축된다. 또한, 연료 노즐(11)의 둘레 방향으로 추가 산소 함유 기체(21)의 분류를 분출시키면, 연료 노즐(11) 내를 흐르는 연료 분류(16)에 거의 수직으로 교차되므로, 연료 입자와 산소 함유 기체와의 속도차가 평행하게 분출되는 경우보다도 커진다. 따라서, 실시예 1과 마찬가지로 연료 입자와 산소 함유 기체와의 혼합이 진행된다.In the
또한, 보염기(23)가 설치되어 있지 않은 경우에도 보염기(23)가 설치되어 있는 경우에 비하여 효과는 작아지지만, 격벽(22)의 하류측에는 순환류(19)가 형성된다. 이 순환류(19)에 체류하는 고온 가스와 연료 입자가 혼합되면, 연료 입자의 온도가 높아져 착화하기 쉬워진다. 그 결과, 화염(20)이 연료 노즐(11)의 출구에 안정되게 형성된다.In addition, even when the
실시예 5의 구성으로 함으로써, 연료의 유도 방향을 제어하는 것이 가능하게 되고, 연료 노즐 내벽(63)에 대한 연료의 충돌을 억제하여, 연료 노즐(11)의 마모를 경감하면서 연료 노즐(11) 내의 연료 농도와 산소 농도를 균일화해서, 안정 연소시킬 수 있다.By setting it as the structure of Example 5, it becomes possible to control the direction of fuel induction, suppress the collision of fuel with respect to the fuel nozzle
또한, 실시예 5에서는 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 상류단의 버너의 중심축측에 돌기(12Y)를 형성해도, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 버너의 축 방향의 투영 단면적의 변화는 없지만, 돌기(12Y)의 상면판(61)을 직경 방향으로 늘린 형상으로 하여, 돌기(12Y)를 형성함으로써, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 버너의 축 방향의 투영 단면적을 확대할 수 있다.In addition, in Example 5, even if
또한, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)은 주물로 제작해도 좋다. 이 예를 도 11 및 도 12에 도시하였다.In addition, the oxygen-containing gas
실시예 6Example 6
도 11 및 도 12는 본 발명에 의한 고체 연료 버너의 실시예 6이고, 도 8 및 도 9의 변형예다.11 and 12 show a sixth embodiment of a solid fuel burner according to the present invention, and variations of FIGS. 8 and 9.
상기 도면에 도시하는 본 실시예는, 산소 함유 기체 추가 노즐(12)을 주물로 유선형 형상으로 제작한 것이다. 이 주물로 유선형 형상으로 제작된 산소 함유 기체 추가 노즐(12)은, 그 상류측의 버너의 중심축측에 버너의 축방향의 단면이 타원이 되는 돌기(12Y)가 형성되고(도 12 참조), 이 타원의 돌기(12Y)가 상류 방향으로 돌출된 형상으로 되어 있다.In the present embodiment shown in the drawing, the oxygen-containing gas
이렇게 형성해도 상술한 각 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.Even if it forms in this way, the effect similar to each Example mentioned above can be acquired.
또한, 상술한 각 실시예에서는 연료 노즐(11) 내에 배치되는 산소 함유 기체 추가 노즐(12)은, 둘레 방향으로 등 간격으로 8개 배치되어 있지만, 도 13에 도시한 바와 같이, 연료 노즐(11) 내에 산소 함유 기체 추가 노즐(12)이 서로 대향해서 2개 배치되어도 좋고, 도 14에 도시한 바와 같이, 연료 노즐(11) 내에 산소 함유 기체 추가 노즐(12)을 등 간격으로 3개 배치해도 좋은 것은 당연한 것이다.In addition, although eight oxygen-containing
결국, 본 발명의 요지를 일탈하는 않는 범위에서 산소 함유 기체 추가 노즐(12)의 수를 정하면 되고, 본 발명의 효과를 달성하기 위해서는 산소 함유 기체 추가 노즐(12)을 적어도 하나 배치하면 된다.As a result, the number of oxygen-containing
11: 연료 노즐
12: 산소 함유 기체 추가 노즐
12A, 12B, 12C: 산소 함유 기체 추가 노즐의 출구
12Z: 연료 입자를 배출하는 출구
12Y: 돌기
13: 2차 산소 함유 기체 노즐
14: 3차 산소 함유 기체 노즐
16, 16B, 16C: 연료 분류
17: 2차 산소 함유 기체
18: 3차 산소 함유 기체
19: 순환류
20: 화염
21: 추가 산소 함유 기체
22: 연료 노즐의 외측 격벽
23: 보염기
24: 오일건
25: 가이드
26: 바람 상자
27, 28: 선회기
29: 격벽
30: 버너 스로트
31: 수관
32: 벤추리
33: 농축기
34: 유량 조절 밸브
35: 분배기
36: 반대측 유로
37: 산소 함유 기체 노즐측 유로
38: 내측 산소 함유 기체 노즐
41: 화로
42: 고체 연료 버너
54: 이가 있는 보염기
60: 측면판
61: 상면판
62: 하면판
63: 연료 노즐 내벽.11: fuel nozzle
12: oxygen-containing gas additional nozzle
12A, 12B, 12C: Outlet of oxygen-containing gas additional nozzle
12Z: outlet to discharge fuel particles
12Y: turning
13: secondary oxygen-containing gas nozzle
14: tertiary oxygen-containing gas nozzle
16, 16B, 16C: fuel classification
17: secondary oxygen-containing gas
18: tertiary oxygen-containing gas
19: circulating flow
20: flame
21: additional oxygen containing gas
22: outer partition of the fuel nozzle
23: base
24: Oil Gun
25: Guide
26: wind box
27, 28: turning machine
29: bulkhead
30: burner throat
31: water pipe
32: Venturi
33: Thickener
34: flow control valve
35: distributor
36: opposite side flow path
37: oxygen-containing gas nozzle side flow path
38: inner oxygen-containing gas nozzle
41: brazier
42: solid fuel burner
54: toothed base
60: side panel
61: top plate
62: bottom plate
63: fuel nozzle inner wall.
Claims (17)
상기 산소 함유 기체 추가 노즐의 버너의 축 방향의 투영 단면이, 버너의 중심축 방향을 향해 축소되는 형상인 것을 특징으로 하는, 고체 연료 버너.A fuel nozzle for ejecting a mixed fluid of solid fuel and the conveying gas, an oxygen-containing gas nozzle disposed outside the fuel nozzle to eject an oxygen-containing gas, and an oxygen-containing gas having a velocity component in the circumferential direction of the fuel nozzle In the solid fuel burner having at least one oxygen-containing gas addition nozzle formed by protruding into the fuel nozzle, the oxygen-containing gas addition nozzle has a nozzle outlet in the circumferential direction of the fuel nozzle,
The axial direction projection cross section of the burner of the said oxygen containing gas addition nozzle is a shape which shrinks toward the center axis direction of a burner, The solid fuel burner characterized by the above-mentioned.
상기 산소 함유 기체 추가 노즐은 버너의 직경 방향의 격벽과 버너의 중심축 방향의 격벽 및 상기 연료 노즐측의 격벽으로 구성되고, 상기 버너의 직경 방향의 격벽이 버너의 중심축을 향하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 고체 연료 버너.A fuel nozzle for ejecting a mixed fluid of solid fuel and the conveying gas, an oxygen-containing gas nozzle disposed outside the fuel nozzle to eject an oxygen-containing gas, and an oxygen-containing gas having a velocity component in the circumferential direction of the fuel nozzle In the solid fuel burner having at least one oxygen-containing gas addition nozzle formed by protruding into the fuel nozzle, the oxygen-containing gas addition nozzle has a nozzle outlet in the circumferential direction of the fuel nozzle,
The oxygen-containing gas additional nozzle comprises a partition in the radial direction of the burner, a partition in the central axis direction of the burner, and a partition on the fuel nozzle side, and the partition in the radial direction of the burner is formed to face the central axis of the burner. Characterized by a solid fuel burner.
상기 산소 함유 기체 추가 노즐은 상기 연료 노즐의 출구에 가까운 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 고체 연료 버너.The method according to claim 1 or 2,
The oxygen-containing gas additional nozzle is installed at a position close to the outlet of the fuel nozzle, the solid fuel burner.
상기 버너의 직경 방향의 격벽의 면적이 상기 버너의 중심축 방향의 격벽의 면적에 비해서 큰 것을 특징으로 하는, 고체 연료 버너.The method of claim 2,
A solid fuel burner, wherein the area of the partition wall in the radial direction of the burner is larger than the area of the partition wall in the central axis direction of the burner.
상기 산소 함유 기체 추가 노즐의 하류부 격벽의 측면에 상기 연료 노즐의 둘레 방향에 추가 산소 함유 기체를 분출하는 복수의 출구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 고체 연료 버너.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
A plurality of outlets for ejecting additional oxygen-containing gas in the circumferential direction of the fuel nozzle are formed on the side surface of the downstream partition wall of the oxygen-containing gas addition nozzle.
상기 산소 함유 기체 추가 노즐의 최후방부에, 상기 연료 노즐의 둘레 방향에 추가 산소 함유 기체를 분출하는 복수의 출구로부터 역류한 연료 입자를 배출하기 위한 출구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 고체 연료 버너.The method of claim 5,
The rear part of the said oxygen containing gas addition nozzle is provided with the outlet for discharged the fuel particle which flowed back from the some outlet which blows out additional oxygen containing gas in the circumferential direction of the said fuel nozzle, The solid fuel burner characterized by the above-mentioned. .
상기 산소 함유 기체 추가 노즐의 상류단의 버너의 중심축측에 돌기를 형성하고, 상기 돌기를 상류 방향으로 돌출시키면서, 또한 상기 돌기의 버너의 축 방향의 투영 단면이 버너의 중심 방향을 향해 확대되는 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는, 고체 연료 버너.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
A shape in which a projection is formed on the central axis side of the burner at the upstream end of the oxygen-containing gas addition nozzle, and the projection cross section in the axial direction of the burner of the projection extends toward the center direction of the burner while protruding the projection in the upstream direction. Solid fuel burner, characterized in that.
상기 산소 함유 기체 추가 노즐의 상류단의 버너의 중심축측에, 버너의 축방향의 투영 단면이 타원으로 되는 돌기를 형성하고, 상기 타원의 돌기를 상류 방향으로 돌출시킨 것을 특징으로 하는, 고체 연료 버너.The method of claim 7, wherein
On the central axis side of the burner at the upstream end of the oxygen-containing gas addition nozzle, a projection having an axial projection cross section of the burner is formed as an ellipse, and the projection of the ellipse is projected in the upstream direction. .
상기 산소 함유 기체 추가 노즐은, 상기 연료 노즐을 흐르는 혼합 유체에 대하여 평행 방향의 속도 성분을 갖는 산소 함유 기체를 분출하는 분출구가 최하류부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 고체 연료 버너.The method according to any one of claims 1 to 8,
The said oxygen-containing gas addition nozzle is a solid fuel burner characterized by the blowing port which blows out the oxygen containing gas which has the velocity component of a parallel direction with respect to the mixed fluid which flows through the said fuel nozzle, is formed in the most downstream part.
상기 산소 함유 기체 추가 노즐의 상류에는, 상기 연료 노즐의 유로 단면적을 외주측으로부터 원활하게 축소하고 확대하는 형상의 벤추리와, 상기 연료 노즐의 유로 단면적을 내주측으로부터 원활하게 축소하고 확대하는 형상의 농축기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 고체 연료 버너.The method according to any one of claims 1 to 8,
Upstream of the oxygen-containing gas addition nozzle, a venturi having a shape that smoothly reduces and enlarges the flow passage cross-sectional area of the fuel nozzle from the outer circumferential side, and a concentrator of the shape that smoothly reduces and enlarges the flow passage cross-sectional area of the fuel nozzle from the inner circumferential side. Solid fuel burner, characterized in that provided with.
상기 연료 노즐 내에 유로를 분할하는 분배기를 갖고, 또한 버너의 중심축에 대하여 수직 방향으로부터 보았을 때, 상기 산소 함유 기체 추가 노즐의 출구가 상기 분배기와 겹치는 위치에 있는 것을 특징으로 하는, 고체 연료 버너.The method according to any one of claims 1 to 8,
And a distributor for dividing the flow path in the fuel nozzle, and the outlet of the oxygen-containing gas additional nozzle is in a position overlapping with the distributor when viewed from a direction perpendicular to the central axis of the burner.
상기 산소 함유 기체 추가 노즐의 상류에는 상기 산소 함유 기체 추가 노즐의 유로 단면적을 내측으로부터 원활하게 축소하고 확대하는 형상의 농축기를, 상기 연료 노즐 내에는 유로를 분할하는 분배기를 각각 구비하고, 또한 버너의 중심축에 대하여 수직 방향으로부터 보았을 때, 상기 산소 함유 기체 추가 노즐의 출구가 상기 분배기와 겹치는 위치에 있는 것을 특징으로 하는, 고체 연료 버너.The method according to any one of claims 1 to 8,
An upstream of the oxygen-containing gas addition nozzle is provided with a condenser that is configured to smoothly reduce and enlarge the cross-sectional area of the flow path of the oxygen-containing gas addition nozzle from the inside, and has a distributor for dividing the flow path in the fuel nozzle. A solid fuel burner, characterized in that the outlet of the oxygen-containing gas addition nozzle is in a position overlapping with the distributor when viewed from the direction perpendicular to the central axis.
상기 연료 노즐과 상기 산소 함유 기체 추가 노즐을 이격하는 격벽의 선단에, 상기 연료 노즐로부터 분출되는 고체 연료와 그 반송 기체와의 흐름 및, 상기 산소 함유 기체 추가 노즐로부터 분출되는 산소 함유 기체의 흐름을 방해하는 보염기를 설치한 것을 특징으로 하는, 고체 연료 버너.The method according to any one of claims 1 to 8,
At the distal end of the partition wall separating the fuel nozzle and the oxygen-containing gas addition nozzle, the flow of the solid fuel ejected from the fuel nozzle and the carrier gas and the flow of the oxygen-containing gas ejected from the oxygen-containing gas addition nozzle The solid fuel burner characterized by the installation of an interfering flame.
상기 보염기는 상기 연료 노즐의 출구에 돌출된 이가 있는 보염기인 것을 특징으로 하는, 고체 연료 버너.The method of claim 13,
And said flame retarder is a toothed flame retractor protruding from an outlet of said fuel nozzle.
상기 산소 함유 기체 노즐의 유로 출구에, 산소 함유 기체의 분출 방향을 버너의 중심축으로부터 이격되는 방향으로 유도하는 가이드를 설치한 것을 특징으로 하는, 고체 연료 버너.The method according to any one of claims 1 to 8,
A solid fuel burner, characterized in that a guide is provided at the outlet of the flow path of the oxygen-containing gas nozzle to guide the ejection direction of the oxygen-containing gas in a direction away from the central axis of the burner.
상기 산소 함유 기체 노즐에, 산소 함유 기체에 선회력을 부여하는 선회기를 설치한 것을 특징으로 하는, 고체 연료 버너.The method according to any one of claims 1 to 8,
A solid fuel burner, characterized in that a swirler for imparting a turning force to the oxygen-containing gas is provided in the oxygen-containing gas nozzle.
상기 연료 노즐 내에 내측 산소 함유 기체 노즐을 설치하고, 이 내측 산소 함유 기체 노즐과 바람 상자를 배관으로 접속하고, 버너에 공급되는 산소 함유 기체의 일부를 상기 내측 산소 함유 기체 노즐로부터 분출하도록 한 것을 특징으로 하는, 고체 연료 버너.The method according to claim 1 or 2,
An inner oxygen-containing gas nozzle is provided in the fuel nozzle, the inner oxygen-containing gas nozzle and the wind box are connected by a pipe, and a part of the oxygen-containing gas supplied to the burner is ejected from the inner oxygen-containing gas nozzle. Solid fuel burner.
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