WO2023204102A1 - 粉状燃料バーナ - Google Patents

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WO2023204102A1
WO2023204102A1 PCT/JP2023/014714 JP2023014714W WO2023204102A1 WO 2023204102 A1 WO2023204102 A1 WO 2023204102A1 JP 2023014714 W JP2023014714 W JP 2023014714W WO 2023204102 A1 WO2023204102 A1 WO 2023204102A1
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fuel
mixture
air
combustion chamber
powdered
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PCT/JP2023/014714
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English (en)
French (fr)
Inventor
貞行 武藤
俊 矢原
晶大 丹羽
Original Assignee
川崎重工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C1/00—Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
    • F23D1/02—Vortex burners, e.g. for cyclone-type combustion apparatus

Definitions

  • the present disclosure relates to a powdered fuel burner used in boilers and the like.
  • pulverized fuel burner (hereinafter also simply referred to as a "burner") that is used in a boiler or the like and burns pulverized fuel is the pulverized coal combustion device described in Patent Document 1, for example.
  • This pulverized coal combustion device uses a cylindrical body as a pulverized coal passage, a secondary air passage and a tertiary air passage are provided surrounding the cylindrical body, and one or more venturi parts are provided within the cylindrical body. .
  • pulverized coal when using pulverized coal as fuel, a direct combustion method is adopted in which the pulverized coal is pulverized by a pulverizer and mixed with conveying air, and this mixture is supplied directly from the pulverizer to the burner. ing.
  • A/F of the air-fuel mixture supplied from a conventional crusher is suitable for pulverized coal, it is not suitable for flame-retardant powdered fuel. Therefore, we installed a storage tank between the crusher and the burner to separate the air-fuel mixture into solid gas and temporarily store the powdered fuel, creating an A/F suitable for flame-retardant powdered fuel.
  • a conceivable configuration is an indirect combustion method in which a mixture of powdered fuel sent from a storage tank and conveying air is generated and supplied to a burner. In the case of such an indirect combustion method, additional equipment such as a solid-gas separator and a storage tank is required compared to the case of a direct combustion method, and an increase in equipment cost is unavoidable.
  • the present disclosure has been made in order to solve the above problems, and provides a powder that can improve ignitability even when flame-retardant powder fuel such as petroleum residue fuel is supplied directly from a crusher.
  • the purpose is to provide a fuel burner of the type.
  • a powdered fuel burner is a powdered fuel burner that is installed in a combustion chamber of a boiler, and which generates a mixture of powdered fuel and conveying air.
  • a cylindrical mixture conveying pipe through which the air-fuel mixture is conveyed and injects the mixture from its tip into the combustion chamber;
  • a swirling vane installed at the tip of the mixture conveying pipe;
  • a rod-shaped central flow inhibiting part is installed on the central axis of the mixture transport pipe on the upstream side, and has a cylindrical surface that is concentric with the mixture transport pipe and extends in the direction of the central axis.
  • the present disclosure provides a powdered fuel burner having the configuration described above and capable of improving ignitability even when flame-retardant powdered fuel such as petroleum residue fuel is directly supplied from a pulverizer. It has the effect of being able to
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a combustion system including a boiler equipped with a powdered fuel burner according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the powdered fuel burner according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the main parts of another example of the powdered fuel burner according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a combustion system including a boiler equipped with a powdered fuel burner according to the present embodiment.
  • the combustion system shown in FIG. 1 includes a fuel supply device 20 and a boiler 100.
  • the fuel supply device 20 includes a fuel storage tank 21, a metering feeder 22, and a crusher 23.
  • the fuel storage tank 21 stores a flame-retardant fuel such as petroleum residue such as petroleum coke.
  • the fuel stored in the fuel storage tank 21 is supplied to a metering feeder 22, and a predetermined weight of fuel is supplied from the metering feeder 22 to a crusher 23.
  • the pulverizer 23 pulverizes the fuel supplied from the metering feeder 22 into powder, and supplies a mixture of the pulverized fuel and transport air to the pulverized fuel burner 5 of the boiler 100 .
  • the air-fuel ratio A/F of the air-fuel mixture supplied from the crusher 23 to the powdered fuel burner 5 is about 1.8.
  • the boiler 100 is configured as an inverted vertical furnace.
  • the boiler 100 includes a combustion chamber 1 formed in a cylindrical shape with a rectangular cross section, for example, and a flue 12 connected to the combustion chamber 1 via a gas outlet 11.
  • the combustion chamber 1 includes a high-temperature reduction combustion chamber 2 formed at the upper end, a low-temperature oxidation combustion chamber 3 formed below the high-temperature reduction combustion chamber 2, and a high-temperature reduction combustion chamber 2 and a low-temperature oxidation combustion chamber 3 mutually connected to each other. It has a connecting constriction part 4.
  • the throttle part 4 is a flow path whose horizontal cross-sectional area is reduced by 20 to 50% compared to other parts of the combustion chamber 1.
  • the walls of the high-temperature reduction combustion chamber 2 are covered with a refractory material 6 that can withstand a predetermined high temperature inside the furnace.
  • a plurality of powdered fuel burners 5 are arranged on each of two opposing side walls of the high temperature reduction combustion chamber 2 .
  • eight powdered fuel burners 5 are provided.
  • the eight burners 5 are arranged so that their flame axes do not directly oppose each other and are parallel to each other.
  • fuel supplied from the burner 5 is initially combusted in a high-temperature reducing atmosphere.
  • the combustion gas generated here is pushed out from the high temperature reduction combustion chamber 2 and flows down through the throttle part 4 to the low temperature oxidation combustion chamber 3 because the combustion gas is increased by the newly supplied fuel.
  • the side wall of the low-temperature oxidation combustion chamber 3 has a water-cooled wall structure, and the high-temperature combustion gas flowing down from the high-temperature reduction combustion chamber 2 through the throttle section 4 is cooled.
  • a plurality of air nozzles 7 for supplying air for two-stage combustion are arranged in a single stage or in multiple stages on a furnace wall spaced downward from the throttle part 4.
  • unburned gas in the combustion gas is subjected to two-stage combustion in a low-temperature oxidizing atmosphere by air supplied from the air nozzle 7.
  • the combustion ash accumulated at the bottom of the furnace is discharged from the ash outlet 8 to the outside of the furnace.
  • a gas outlet 11 communicating with a flue 12 is provided on the lower side of the two-stage combustion region 10.
  • the combustion gas generated in the two-stage combustion region 10 reverses its flow in a U-shape and flows into the flue 12.
  • the flue 12 is provided with a steam superheater tube 13 and an economizer 14.
  • the combustion gas that has flowed into the flue 12 exchanges heat with boiler water in the steam superheater tube 13 and economizer 14, and is then supplied to a post-treatment process. Further, the combustion ash accompanying the combustion gas is discharged from the ash discharge port 15.
  • the fuel supplied from the powdered fuel burner 5 is initially combusted in a high-temperature reducing atmosphere in the high-temperature reducing combustion chamber 2, and then subjected to two-stage combustion in a low-temperature oxidizing atmosphere in the low-temperature oxidizing combustion chamber 3. The amount of NOx generated is reduced.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the powdered fuel burner according to the present embodiment.
  • 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. 2
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in FIG.
  • the powdered fuel burner 5 shown in FIG. 2 includes a cylindrical air-fuel mixture conveying pipe 51 and a wind box 52 through which the air-fuel mixture supplied from the crusher 23 is conveyed.
  • the wind box 52 includes a secondary air supply path 53 that supplies secondary air to the high temperature reduction combustion chamber 2 and a tertiary air supply path 54 that supplies tertiary air swirled by the swirling vane 55 to the high temperature reduction combustion chamber 2. It is equipped with That is, the air-fuel mixture is injected from the tip of the air-fuel mixture transfer pipe 51 to the high-temperature reduction combustion chamber 2, and secondary air and tertiary air, which are combustion air, are injected into the high-temperature reduction combustion chamber 2 from around the tip of the air-fuel mixture transfer pipe 51. supplied to
  • a flame stabilizing plate 51 a is provided at the tip of the mixture transport pipe 51 so as to be integrated with the mixture transport pipe 51 .
  • a swirl vane 64 and a short inner cylinder 65 are installed at the tip of the mixture conveying pipe 51.
  • the base end of the mixture conveying pipe 51 is connected to a mixture supply pipe 57 through which the mixture from the crusher 23 is supplied via an elbow pipe 58 .
  • an ignition burner 61 consisting of a gun-type heavy oil burner or a gas burner is arranged on the central axis 5a of the air-fuel mixture conveying pipe 51.
  • the swirling vane 64 is fixed near the tip of the ignition burner 61.
  • the swirling blade 64 is a well-known type that includes a cylindrical portion 64a attached to the ignition burner 61 and a plurality of flat blades 64b, and is arranged inside the inner cylinder 65.
  • the inner cylinder 65 is installed inside the air-fuel mixture transport pipe 51 and concentrically with the air-fuel mixture transport pipe 51 .
  • the plurality of blades 64b are attached to the outer peripheral surface of the cylindrical portion 64a at equal intervals and at a predetermined angle with respect to the center line of the cylindrical portion 64a.
  • the center line of the cylindrical portion 64a is the same as the central axis 5a, and the cylindrical portion 64a is installed concentrically with the air-fuel mixture conveying pipe 51.
  • a rod-shaped central flow inhibiting portion 62 is installed on the central axis 5a of the mixture conveying pipe 51 upstream of the swirling vanes 64 in the conveying direction of the mixture.
  • the central flow inhibiting portion 62 has a cylindrical surface 62a that is concentric with the air-fuel mixture conveying pipe 51 and extends in the direction of the central axis 5a.
  • a cylindrical peripheral flow inhibiting portion 63 is installed along the inner wall surface 51s of the air-fuel mixture conveying pipe 51.
  • the peripheral flow inhibiting portion 63 has a cylindrical inner circumferential surface 63a that is concentric with the air-fuel mixture conveying pipe 51 and extends in the direction of the central axis 5a.
  • This inner circumferential surface 63a faces the cylindrical surface 62a of the central flow inhibiting portion 62 with a predetermined distance therebetween.
  • Range L in FIG. 2 is a range in which the cylindrical surface 62a and the inner circumferential surface 63a face each other.
  • the air-fuel mixture flowing inside the air-fuel mixture conveying pipe 51 flows into a narrow flow with a donut-shaped flow path cross section when flowing through the installation area of the central flow obstruction part 62 and the peripheral flow obstruction part 63. becomes. Thereafter, it spreads throughout the pipe, flows, is swirled by the swirling vanes 64, and is ejected into the combustion chamber 1.
  • the powdered fuel particles contained in the air-fuel mixture pass straight through the installation area of the central flow obstruction part 62 and the peripheral flow obstruction part 63 in the same direction as the central axis 5a, they continue to continue straight due to inertia.
  • an air-fuel mixture with a low concentration of powdered fuel flows near the center and near the pipe wall of the air-fuel mixture conveying pipe 51. Further, as shown by arrow S1, the air-fuel mixture with a high concentration of powdered fuel flows in other parts, passes through the swirl vane 64, and is ejected to the ignition region R1 of the combustion chamber 1. Therefore, even if the air-fuel mixture with a large A/F is supplied to the main burner 5, the A/F of the air-fuel mixture injected into the combustion chamber 1 can be locally reduced.
  • the A/F of the air-fuel mixture injected into the combustion chamber 1 is /F can be locally reduced to make the A/F suitable for ignition and combustion of powdered fuel.
  • ignitability can be improved and stable combustion can be achieved.
  • the A/F of the air-fuel mixture supplied from the crusher 23 is about 1.8, which is suitable for igniting and burning petroleum coke, which is an example of flame-retardant powdered fuel.
  • /F is preferably 1.5 or less, more preferably about 1.0.
  • the central portion R2 is crowded with a plurality of blades 64b.
  • the central flow inhibiting portion 62 By installing the central flow inhibiting portion 62, the number of powdered fuel particles that collide with the central portion R2 of the swirl vane 64 is reduced. Also, many particles of the powdered fuel pass through the gap between the outer blades 64b of the central portion R2 and are supplied to the ignition region R1 of the combustion chamber 1. This contributes to locally reducing /F.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the main parts of another example of the powdered fuel burner according to the present embodiment.
  • the powdered fuel burner 5A shown in FIG. 5 eliminates the inner cylinder 65 and peripheral flow inhibiting portion 63 of the powdered fuel burner 5 described above, and includes a swirling vane 64A having a larger diameter than the swirling vane 64 described above.
  • a central flow inhibiting portion 62A having a larger diameter than the central flow inhibiting portion 62 is provided.
  • the surface of the central flow inhibiting portion 62A in the range L is a cylindrical surface.
  • the swirling vane 64A generally has a configuration in which the diameter of the swirling vane 64A is increased by increasing the length of the vane 64b in the aforementioned swirling vane 64. Note that other configurations such as the wind box 52 that are omitted in FIG. 5 are the same as those of the burner 5 described above.
  • This burner 5A also provides the same effects as the burner 5 described above.
  • the ignition burner 61 when the ignition burner 61 is installed separately instead of inside the air-fuel mixture conveying pipe 51, the ignition burner 61 is placed on the center axis 5a instead of the ignition burner 61 in FIGS. 2 and 5.
  • a shaft rod may be installed, and the central flow inhibiting portion 62, 62A and the swirl vanes 64, 64A may be attached to the central shaft rod.
  • the flame-retardant powdered fuel in this embodiment may be petroleum residue fuel, biomass fuel, or a mixed fuel of biomass and pulverized coal, which is more difficult to burn than pulverized coal.
  • a powdered fuel burner is a powdered fuel burner installed in a combustion chamber of a boiler, in which a mixture of powdered fuel and conveying air is conveyed, and the mixture is mixed from the tip.
  • a cylindrical air-fuel mixture transfer pipe that injects the air-fuel mixture into the combustion chamber;
  • a swirling vane installed at the tip of the air-fuel mixture transport pipe; and
  • a swirling vane located upstream of the swirling vane in the direction of transport of the mixture.
  • a rod-shaped central flow inhibiting part installed on the central axis of the air-fuel mixture conveying pipe and having a cylindrical surface extending in the central axis direction and concentric with the air-fuel mixture conveying pipe.
  • the air-fuel mixture flowing inside the air-fuel mixture conveying pipe becomes a narrow flow with a donut-shaped flow path cross section when flowing through the installation area of the central flow inhibiting part, and then spreads throughout the pipe and flows. It is swirled by swirling vanes and ejected into the combustion chamber.
  • the powdered fuel particles contained in the air-fuel mixture have passed through the installation area of the central flow obstruction part in the same direction as the central axis, they tend to move straight due to inertia, so the air-fuel mixture is transported
  • the concentration of the powdered fuel is low near the center of the tube and near the tube wall, and the concentration is high in other parts, and the powdered fuel passes through the swirl vanes and is injected into the combustion chamber. Therefore, even if the air-fuel mixture with a large A/F is supplied to the main burner, the A/F of the air-fuel mixture injected into the combustion chamber can be locally reduced.
  • the method further includes a cylindrical peripheral flow inhibiting part installed along an inner wall surface of the mixture conveying pipe and having a cylindrical inner circumferential surface facing the cylindrical surface of the central flow inhibiting part at a predetermined interval. It's okay. In this case, by adjusting the thickness of each of the central flow obstruction part and the peripheral flow obstruction part, it is possible to adjust the position of the place where the A/F of the air-fuel mixture injected into the combustion chamber is locally reduced. become.
  • the method may further include an inner cylinder that is concentric with the mixture transport pipe and installed at the tip of the mixture transport pipe and inside the mixture transport pipe, and the swirling vane is arranged inside the inner cylinder. good.
  • the powdered fuel may be a petroleum residue fuel, a biomass fuel, or a mixed fuel of biomass and pulverized coal.

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Abstract

粉状燃料バーナは、ボイラの燃焼室に設置される粉状燃料バーナであって、粉状燃料と搬送用空気とを混合した混合気が搬送され、先端から混合気を燃焼室へ噴出する円筒状の混合気搬送管と、混合気搬送管の先端に設置された旋回羽根と、混合気の搬送方向において旋回羽根よりも上流寄りの混合気搬送管の中心軸線上に設置され、混合気搬送管と同心状で中心軸線方向に延びた円筒面を有する棒状の中央流れ阻害部と、を備えている。

Description

粉状燃料バーナ
　本開示は、ボイラ等に用いられる粉状燃料バーナに関する。
　ボイラ等に用いられ、粉状燃料を燃焼する粉状燃料バーナ（以下、単に「バーナ」とも言う）として、例えば特許文献１に記載の微粉炭燃焼装置が挙げられる。この微粉炭燃焼装置は、筒状体を微粉炭通路とし、筒状体を囲むように２次空気通路、３次空気通路が設けられ、筒状体内に１以上のベンチュリー部が設けられている。
特開昭５８－２２４２０７号公報
　上記のように、微粉炭を燃料にする場合には、粉砕機で石炭を粉砕した微粉炭を搬送用空気と混合し、この混合気を粉砕機から直接バーナへ供給する直接燃焼方式が採用されている。
　近年、石油コークス等の石油残渣を燃料に利用することが考えられている。石油残渣燃料は固定炭素を多く含むため、微粉炭と比較して燃えにくい難燃性の粉状燃料である。この石油残渣燃料のように難燃性の粉状燃料の良好な着火性を得るためには、バーナからボイラの燃焼室へ供給される混合気の空燃比であるＡ／Ｆ（＝燃料搬送用空気量[Nm3/h]／燃料流量[t/h]）を微粉炭の場合よりも小さくする必要がある。
　ところが、従来式の粉砕機から供給される混合気のＡ／Ｆは微粉炭には適しているが、難燃性の粉状燃料には適していない。そこで、粉砕機とバーナとの間に、混合気を固気分離して一時的に粉状燃料を貯蔵する貯槽等を設置し、難燃性の粉状燃料に適したＡ／Ｆとなるように貯槽から送出される粉状燃料に搬送用空気を加えた混合気を生成してバーナへ供給する間接燃焼方式の構成が考えられる。このような間接燃焼方式の場合には、直接燃焼方式の場合に比べて固気分離装置および貯槽等の追加設備が必要となり、設備コストの増加が避けられない。
　本開示は上記のような課題を解決するためになされたもので、石油残渣燃料等の難燃性の粉状燃料が粉砕機から直接供給されても、着火性の向上を図ることができる粉状燃料バーナを提供することを目的としている。
　上記目的を達成するために、本開示のある態様に係る粉状燃料バーナは、ボイラの燃焼室に設置される粉状燃料バーナであって、粉状燃料と搬送用空気とを混合した混合気が搬送され、先端から混合気を前記燃焼室へ噴出する円筒状の混合気搬送管と、前記混合気搬送管の先端に設置された旋回羽根と、混合気の搬送方向において前記旋回羽根よりも上流寄りの前記混合気搬送管の中心軸線上に設置され、前記混合気搬送管と同心状で前記中心軸線方向に延びた円筒面を有する棒状の中央流れ阻害部と、を備えている。
　本開示は、以上に説明した構成を有し、石油残渣燃料等の難燃性の粉状燃料が粉砕機から直接供給されても、着火性の向上を図ることができる粉状燃料バーナを提供することができるという効果を奏する。
図１は、本実施形態に係る粉状燃料バーナを備えたボイラを含む燃焼システムの一例を示す概略図である。 図２は、本実施形態に係る粉状燃料バーナの一例を示す概略断面図である。 図３は、図２におけるＡ－Ａ断面図である。 図４は、図２におけるＢ－Ｂ断面図である。 図５は、本実施形態に係る粉状燃料バーナの他の例の要部を示す概略断面図である。
　以下、本開示の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したもので、形状及び寸法比等については正確な表示ではない場合がある。
　（実施形態）
　図１は、本実施形態に係る粉状燃料バーナを備えたボイラを含む燃焼システムの一例を示す概略図である。
　図１に示す燃焼システムは、燃料供給装置２０とボイラ１００とを備えている。燃料供給装置２０は、燃料貯槽２１と計量フィーダ２２と粉砕機２３とを備える。燃料貯槽２１には、例えば石油コークス等の石油残渣等の難燃性の燃料が貯留される。燃料貯槽２１に貯留されている燃料は計量フィーダ２２に供給され、計量フィーダ２２から所定重量の燃料が粉砕機２３に供給される。粉砕機２３は、計量フィーダ２２から供給された燃料を粉砕して粉状にし、この粉状燃料と搬送用空気とを混合した混合気をボイラ１００の粉状燃料バーナ５へ供給する。この粉砕機２３から粉状燃料バーナ５へ供給される混合気の空燃比であるＡ／Ｆは１．８程度である。
　ボイラ１００は、倒立型の堅型炉として構成されている。ボイラ１００は、例えば長方形断面の筒状に形成された燃焼室１と、当該燃焼室１にガス流出口１１を介して接続される煙道１２とを備えている。
　燃焼室１は、上端部に形成される高温還元燃焼室２と、高温還元燃焼室２の下方に形成される低温酸化燃焼室３と、高温還元燃焼室２と低温酸化燃焼室３とを互いに接続する絞り部４とを有している。絞り部４は、燃焼室１の他の部分に比べて水平断面積を２０～５０％減少させた流路である。
　高温還元燃焼室２の壁は、所定の高温の炉内温度に耐えうる耐火材６で覆われている。高温還元燃焼室２の対向する２つの側壁の各々には、複数の粉状燃料バーナ５が配設されている。本例では、粉状燃料バーナ５が８つ設けられている。８つのバーナ５は、それぞれ、火炎軸が正対しないように、且つ、軸平行となるように配されている。高温還元燃焼室２では、バーナ５から供給される燃料が、高温の還元雰囲気中で初期燃焼される。ここで発生する燃焼ガスは、新たに供給される燃料により燃焼ガスが増加するため、高温還元燃焼室２から押し出されて絞り部４を通って低温酸化燃焼室３へ流下する。
　低温酸化燃焼室３の側壁は水冷壁構造になっており、高温還元燃焼室２から絞り部４を通って流下した高温の燃焼ガスが冷却される。低温酸化燃焼室３には、絞り部４から下方へ離間した炉壁に、二段燃焼用空気を供給する複数の空気ノズル７が単段あるいは複数段配設されている。空気ノズル７より下方の二段燃焼領域１０において、空気ノズル７から供給される空気によって、燃焼ガス中の未燃ガスを低温の酸化雰囲気中で二段燃焼させる。炉底に溜まった燃焼灰は、灰排出口８から炉外へ排出される。
　二段燃焼領域１０の下方側面に、煙道１２に通じるガス流出口１１が設けられている。二段燃焼領域１０で生じた燃焼ガスはＵ字状に流れを反転させて煙道１２に流入する。煙道１２には、蒸気過熱器管１３とエコノマイザ１４とが設けられている。煙道１２に流入した燃焼ガスは、蒸気過熱器管１３及びエコノマイザ１４でボイラ水と熱交換を行い、後処理工程に供給される。また、燃焼ガスに同伴する燃焼灰は灰排出口１５から排出される。
　このボイラ１００では、粉状燃料バーナ５から供給された燃料が、高温還元燃焼室２において高温還元雰囲気で初期燃焼され、さらに低温酸化燃焼室３において低温酸化雰囲気で二段燃焼されることにより、ＮＯｘ発生量が低減される。
　図２は、本実施形態に係る粉状燃料バーナの一例を示す概略断面図である。図３は、図２におけるＡ－Ａ断面図であり、図４は、図２におけるＢ－Ｂ断面図である。
　図２に示す粉状燃料バーナ５は、粉砕機２３から供給される混合気が搬送される円筒状の混合気搬送管５１および風箱５２を備える。風箱５２は、２次空気を高温還元燃焼室２へ供給する２次空気供給路５３と、旋回ベーン５５で旋回された３次空気を高温還元燃焼室２へ供給する３次空気供給路５４とを備えている。つまり、混合気搬送管５１の先端から混合気が高温還元燃焼室２へ噴出され、混合気搬送管５１の先端の周囲から燃焼用空気である２次空気および３次空気が高温還元燃焼室２へ供給される。
　また、混合気搬送管５１の先端には、保炎板５１ａが混合気搬送管５１と一体化して配設されている。混合気搬送管５１の先端には旋回羽根６４および短い内筒６５が設置されている。混合気搬送管５１の基端は、エルボ管５８を介して粉砕機２３からの混合気が供給される混合気供給管５７に接続されている。また、混合気搬送管５１の中心軸線５ａ上にガンタイプの重油バーナまたはガスバーナからなる着火用バーナ６１が配置されている。
　旋回羽根６４は、着火用バーナ６１の先端付近に固定されている。旋回羽根６４は、図４に示すように、着火用バーナ６１に取り付けられる円筒部６４ａと、平板よりなる複数の羽根６４ｂとを備えた周知のものであり、内筒６５の内側に配置される。内筒６５は、混合気搬送管５１と同心状で混合気搬送管５１の内側に設置されている。複数の羽根６４ｂは、円筒部６４ａの外周面に等間隔で、円筒部６４ａの中心線に対して所定の角度を有して取り付けられている。円筒部６４ａの中心線は中心軸線５ａと同一であり、円筒部６４ａは混合気搬送管５１と同心状に設置されている。
　この粉状燃料バーナ５では、ボイラ１００の運転開始時には、まず、着火用バーナ６１から噴出される重油またはガスが燃焼される。そして、高温還元燃焼室２が温められてから粉状燃料バーナ５から混合気が噴出され、混合気内の粉状燃料の燃焼が開始される。この後は、適時に着火用バーナ６１からの重油またはガスの噴出が停止され、粉状燃料バーナ５から噴出される混合気内の粉状燃料の燃焼が継続される。
　本実施形態の粉状燃料バーナ５は、混合気の搬送方向において旋回羽根６４よりも上流寄りの混合気搬送管５１の中心軸線５ａ上に棒状の中央流れ阻害部６２が設置されている。中央流れ阻害部６２は、混合気搬送管５１と同心状で中心軸線５ａ方向に延びた円筒面６２ａを有している。また、混合気搬送管５１の内壁面５１ｓに沿って筒状の周辺流れ阻害部６３が設置されている。この周辺流れ阻害部６３は、混合気搬送管５１と同心状で中心軸線５ａ方向に延びた円筒状の内周面６３ａを有している。この内周面６３ａは、中央流れ阻害部６２の円筒面６２ａと所定間隔をあけて対向している。図２の範囲Ｌは、円筒面６２ａと内周面６３ａとが互いに対向する範囲である。
　この粉状燃料バーナ５によれば、混合気搬送管５１の内部を流れる混合気は、中央流れ阻害部６２および周辺流れ阻害部６３の設置領域を流れる際に流路断面がドーナツ状の狭い流れとなる。その後、管内全体に広がって流れ、旋回羽根６４によって旋回されて燃焼室１へ噴出される。ここで、混合気に含まれる粉状燃料の粒子は、中央流れ阻害部６２および周辺流れ阻害部６３の設置領域を中心軸線５ａ方向と同方向に直進して通過した後も、慣性力によって直進しようとするので、矢印Ｓ２で示すように混合気搬送管５１の中央近辺および管壁近辺には粉状燃料の濃度が低い混合気が流れる。また、矢印Ｓ１で示すように他の部分には粉状燃料の濃度が高い混合気が流れ、旋回羽根６４を通過して燃焼室１の着火領域Ｒ１へ噴出される。よって、Ａ/Ｆが大きい状態の混合気が本バーナ５へ供給されても、燃焼室１へ噴出する混合気のＡ/Ｆを局所的に小さくすることができる。すなわち、石油残渣燃料等の難燃性の粉状燃料がその着火および燃焼に適したＡ/Ｆよりも大きい状態で粉砕機２３から直接供給されても、燃焼室１へ噴出する混合気のＡ/Ｆを局所的に小さくして粉状燃料の着火および燃焼に適したＡ/Ｆにすることができる。その結果、着火性の向上が図れ、安定した燃焼が可能になる。ちなみに、本例では、粉砕機２３から供給される混合気のＡ/Ｆは、１．８程度であるが、難燃性の粉状燃料の一例である石油コークスの着火および燃焼に適したＡ/Ｆは、１．５以下が好ましく、１．０程度がより好ましい。
　また、図４に示すような旋回羽根６４では、その中央部分Ｒ２は複数の羽根６４ｂが込み入っている。中央流れ阻害部６２を設置したことにより、旋回羽根６４の中央部分Ｒ２に衝突する粉状燃料の粒子は少なくなる。そして、粉状燃料の多くの粒子が中央部分Ｒ２の外側の羽根６４ｂの隙間を通過して燃焼室１の着火領域Ｒ１へ供給されることによっても、燃焼室１へ噴出される混合気のＡ/Ｆを局所的に小さくすることに寄与する。
　図５は、本実施形態に係る粉状燃料バーナの他の例の要部を示す概略断面図である。この図５に示す粉状燃料バーナ５Ａは、前述の粉状燃料バーナ５の内筒６５および周辺流れ阻害部６３を無くし、前述の旋回羽根６４よりも径を大きくした旋回羽根６４Ａを備えるとともに、中央流れ阻害部６２よりも径を大きくした中央流れ阻害部６２Ａを備えている。中央流れ阻害部６２Ａは、範囲Ｌの部分の表面が円筒面である。旋回羽根６４Ａは、概ね、前述の旋回羽根６４において、羽根６４ｂの長さを長くすることにより径を大きくした構成である。なお、図５では省略されている風箱５２等の他の構成は、前述のバーナ５と同様である。このバーナ５Ａでも、前述のバーナ５と同様の効果が得られる。
　なお、図２に示す前述のバーナ５の場合には、中央流れ阻害部６２及び周辺流れ阻害部６３のそれぞれの厚みを調整することにより、燃焼室１へ噴出する混合気のＡ/Ｆを局所的に小さくする場所の位置を調整することが可能になる。
　なお、本実施形態において、着火用バーナ６１が混合気搬送管５１の内部ではなく、別途設置される場合には、図２、図５の着火用バーナ６１に代えて、中心軸線５ａ上に中心軸棒を設置し、その中心軸棒に中央流れ阻害部６２，６２Ａおよび旋回羽根６４，６４Ａが取り付けられていてもよい。
　また、本実施形態における難燃性の粉状燃料は、微粉炭よりも燃えにくい石油残渣燃料、バイオマス燃料、または、バイオマスと微粉炭との混合燃料であってもよい。
　上記説明から、当業者にとっては、本開示の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本開示を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本開示の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
　（まとめ）
　本開示のある態様に係る粉状燃料バーナは、ボイラの燃焼室に設置される粉状燃料バーナであって、粉状燃料と搬送用空気とを混合した混合気が搬送され、先端から混合気を前記燃焼室へ噴出する円筒状の混合気搬送管と、前記混合気搬送管の先端に設置された旋回羽根と、混合気の搬送方向において前記旋回羽根よりも上流寄りの前記混合気搬送管の中心軸線上に設置され、前記混合気搬送管と同心状で前記中心軸線方向に延びた円筒面を有する棒状の中央流れ阻害部と、を備えている。
　この構成によれば、混合気搬送管の内部を流れる混合気は、中央流れ阻害部の設置領域を流れる際に流路断面がドーナツ状の狭い流れとなった後、管内全体に広がって流れ、旋回羽根によって旋回されて燃焼室へ噴出される。ここで、混合気に含まれる粉状燃料の粒子は、中央流れ阻害部の設置領域を中心軸線方向と同方向に直進して通過した後も、慣性力によって直進しようとするので、混合気搬送管の中央近辺および管壁付近の粉状燃料の濃度が低く、他の部分の濃度が高い状態となって旋回羽根を通過して燃焼室へ噴出される。よって、Ａ/Ｆが大きい状態の混合気が本バーナへ供給されても、燃焼室へ噴出する混合気のＡ/Ｆを局所的に小さくすることができる。すなわち、石油残渣燃料等の難燃性の粉状燃料がその着火および燃焼に適したＡ/Ｆよりも大きい状態で粉砕機から直接供給されても、燃焼室へ噴出する混合気のＡ/Ｆを局所的に小さくして粉状燃料の着火および燃焼に適したＡ/Ｆにすることができる。その結果、着火性の向上が図れ、安定した燃焼が可能になる。
　前記混合気搬送管の内壁面に沿って設置され、前記中央流れ阻害部の前記円筒面と所定間隔をあけて対向する円筒状の内周面を有する筒状の周辺流れ阻害部をさらに備えていてもよい。この場合には、中央流れ阻害部及び周辺流れ阻害部のそれぞれの厚みを調整することにより、燃焼室へ噴出する混合気のＡ/Ｆを局所的に小さくする場所の位置を調整することが可能になる。
　前記混合気搬送管と同心状で前記混合気搬送管の先端にかつ前記混合気搬送管の内側に設置された内筒をさらに備え、前記旋回羽根が前記内筒の内側に配置されていてもよい。
　前記粉状燃料は、石油残渣燃料、バイオマス燃料、または、バイオマスと微粉炭との混合燃料であってもよい。
１　ボイラの燃焼室
５，５Ａ　粉状燃料バーナ
５１　混合気搬送管
６２，６２Ａ　中央流れ阻害部
６２ａ　中央流れ阻害部の円筒面
６３　周辺流れ阻害部
６３ａ　周辺流れ阻害部の内周面
６４，６４Ａ　旋回羽根
６５　内筒

Claims (4)

  1. 　ボイラの燃焼室に設置される粉状燃料バーナであって、
    　粉状燃料と搬送用空気とを混合した混合気が搬送され、先端から混合気を前記燃焼室へ噴出する円筒状の混合気搬送管と、
    　前記混合気搬送管の先端に設置された旋回羽根と、
    　混合気の搬送方向において前記旋回羽根よりも上流寄りの前記混合気搬送管の中心軸線上に設置され、前記混合気搬送管と同心状で前記中心軸線方向に延びた円筒面を有する棒状の中央流れ阻害部と、
    　を備えた粉状燃料バーナ。
  2. 　前記混合気搬送管の内壁面に沿って設置され、前記中央流れ阻害部の前記円筒面と所定間隔をあけて対向する円筒状の内周面を有する筒状の周辺流れ阻害部をさらに備えた、
    　請求項１に記載の粉状燃料バーナ。
  3. 　前記混合気搬送管と同心状で前記混合気搬送管の先端にかつ前記混合気搬送管の内側に設置された内筒をさらに備え、
    　前記旋回羽根が前記内筒の内側に配置されている、
    　請求項２に記載の粉状燃料バーナ。
  4. 　前記粉状燃料は、石油残渣燃料、バイオマス燃料、または、バイオマスと微粉炭との混合燃料である、
    　請求項１から３のいずれかに記載の粉状燃料バーナ。
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