JP2002533644A - ぐう角燃焼システムを運転する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 複数の風箱（２０）を有すると共に、これらの各風箱が複数のコンパートメント（３２，４８）を有し、これらのコンパートメントを通して燃料及び空気が炉内に導入される型式の固体燃料燃焼炉（１０）を運転する方法である。本方法は、１次空気と燃料用空気とを炉の中央に大体位置している第１の仮想円（９２）に対して接線をなす方向から炉内に同一のコンパートメント（３２，４８）を通して供給して回転火球を生じさせることを包含する。本方法は、また、オーバファイア空気及びオフセット空気を炉（１０）内に供給することを包含する。オフセット空気とは、炉（１０）内に供給される空気の一部分であって、第１の仮想円（９２）と同心でかつこの第１の仮想円よりも大きな直径を有する第２の仮想円（９６）を支持するために供給される空気である。好適には、炉内に供給される総空気は、次の関係、すなわち、総空気（１００％）＝（最大４０％までのオフセット空気）＋（最大５０％までのオーバファイア空気）＋（少なくとも２０％の組合せ細配分の１次空気と燃料用空気）にしたがって分けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】

本発明は、粉末化固体燃料燃焼炉を運転する方法、及びこの方法にしたがって
運転可能である粉末化固体燃料燃焼炉用であって、広い範囲の固体燃料に適用で
き、粉末化固体燃料燃焼炉に用いられた時、有効な排出物制御作用も果すことが
できる燃料及び空気区画装置に関する。

【０００２】 粉末化固体燃料は、長い間にわたり、ぐう角燃焼法により炉内で浮遊状態で成
功裡に燃焼させて来ている。このぐう角燃焼技術は、粉末化した固体燃料と空気
とを炉の４つの隅部から、炉の中央における仮想円に対して接線をなす方向から
導入することを必要としている。この型式の燃焼は多くの利点を有する。中でも
、粉末化固体燃料と空気との良好な混合、安定な火炎状態、及び炉内の燃焼ガス
滞留時間が長いことが挙げられる。

【０００３】 最近は、空気汚染をできるだけ最小限とすることに、益々関心が向けられて来
ている。ＮＯｘ制御の問題に特に注目すると、窒素酸化物は、熱ＮＯｘ及び燃料
ＮＯｘと呼ばれるふたつの各別のメカニズムにより化石燃料の燃焼中に生成され
ることが知られている。熱ＮＯｘは窒素分子と燃焼用空気中の酸素との熱的な固
定に由来する。この熱ＮＯｘの形成率は、局部的な火炎温度に極端に敏感な関係
にあり、他方、酸素の局部的な濃度に対してはそれ程でもない。仮想上、熱ＮＯ
ｘのすべては、最高温度の火炎領域で形成される。次いで、この熱ＮＯｘの濃度
は、燃焼ガスの熱的クエンチングにより高温領域におけるレベルに“凍結”され
る。したがって、煙道ガス熱ＮＯｘ濃度は、ピーク火炎温度の平衡レベル特性と
煙道ガス温度の平衡レベルとの間にある。

【０００４】 他方、燃料ＮＯｘは、例えば石炭及び重油のような或る種の化石燃料中の有機
的に結合されている窒素の酸化に由来する。この燃料ＮＯｘの形成率は、一般に
化石燃料と空気流れとの混合率により、ことに局部的な酸素濃度により大きく影
響される。しかしながら、燃料窒素に由来する煙道ガスＮＯｘ濃度は、典型的に
は例えば化石燃料中のすべての窒素の完全酸化から生ずるレベルの２０ないし６
０パーセント程度のようにほんの一部分である。このように、上述のことから、
全ＮＯｘ生成量は局部的酸素レベルとピーク火炎温度との両方の関数となること
がわかる。

【０００５】 多年にわたって、数多くの改良が標準的なぐう角燃焼技術に加えられて来てい
る。これらの改良の多く、ことに最近提案された改良では、ＮＯｘの排出量をい
くらかでも少なくすることに関心が向けられている。このような改良のひとつが
、本出願人の１９９１年６月４日の登録の「集合同心式ぐう角燃焼システム」と
題する米国特許第５,０２０,４５４号の要旨となっている。この米国特許第５，
０２０，４５４号の教示によれば、特に化石燃料燃焼炉における使用に適してい
る集合同心式ぐう角燃焼システムが提供されている。この集合同心式ぐう角燃焼
システムは風箱を包含している。第１の群の燃料ノズルがこの風箱内に装架され
て、炉内に集合化した燃料を噴射し、これによって炉内に第１の富燃料領域を形
成するようにする。また、第２の群の燃料ノズルが風箱内に装架されて、集合化
した燃料を炉内に噴射し、これによって炉内に第２の富燃料領域を形成するよう
にする。更に、オフセット空気ノズルが風箱内に装架されて、オフセット空気を
炉内に噴射し、このオフセット空気が、同じく炉内に噴射された集合化燃料から
離れて指向し、炉の壁に向うようにしている。更に、密結合されたオーバファイ
ア空気ノズルが風箱内に装架されて、密結合オーバファイア空気を炉内へ噴射す
る。更に、この密結合オーバファイア空気ノズルとは分離しているオーバファイ
ア空気ノズルがバーナ領域内に装架されており、密結合オーバファイア空気ノズ
ルから離れて、風箱の長手方向軸線と実質的に整合している。この分離オーバフ
ァイア空気ノズルは、分離オーバファイア空気を炉内へ噴射する。

【０００６】 もうひとつの改良としては、１９９２年９月１５日登録の「ボイラ炉燃焼シス
テム」と題する米国特許第５,１４６,８５８号の要旨となる燃焼システムが挙げ
られる。この米国特許第５,１４６,８５８号の教示によれば、ボイラ炉燃焼シス
テムは、四角胴形状のボイラ炉の隅部の側壁に配設した主バーナを包含し、これ
ら主バーナの軸線が、炉の軸線と共通な軸線を有する仮想円筒の表面に対し接線
方向を指向している型式のものである。さらに、この型式のボイラ炉燃焼システ
ムでは、空気ノズルがボイラ炉内において主バーナの上方のレベルに配設されて
おり、これによって、主バーナ燃焼領域の還元雰囲気又は低酸素濃度雰囲気に残
されている未燃焼燃料が、この空気ノズルを通して流れる付加的な空気によって
完全燃焼される。この米国特許第５,１４６,８５８号に教示されるようなボイラ
炉燃焼システムは、ことに高レベル及び低レベルにそれぞれ配設されたふたつの
空気ノズル群を特徴としている。さらに詳しくは、低レベルの空気ノズルは、ボ
イラ炉の隅部に設けられ、それらの軸線は前述の第１の同軸仮想円筒表面よりも
直径の大きい直径を有する第２の同軸仮想円筒表面に対して接線方向を指向して
いる。他方、高レベルの空気ノズルは、ボイラ炉の側壁表面の中心に設けられて
おり、これらの空気ノズルの軸線は、第２の同軸の仮想円筒表面よりも小径の直
径を有する第３の同軸仮想円筒表面に対して接線方向に指向している。

【０００７】 更に別の改良が、本願出願人による１９９３年３月２３日登録の「ＮＯｘ制御
のための新型オーバファイア空気システム」と題する米国特許第５,１９５,４５
０号の要旨となっている。この米国特許第５,１９５,４５０号の教示によれば、
化石燃料燃焼炉に用いるのに特に好適な型式の燃焼システムに用いるために設計
されたＮＯｘ制御用の新型オーバファイア空気システムが提供される。この新型
ＮＯｘ制御用オーバファイア空気システムは、複数の密結合オーバファイア空気
コンパートメントと、複数の分離オーバファイア空気コンパートメントとから成
る多段のオーバファイア空気コンパートメントとを包含している。密結合オーバ
ファイア空気コンパートメントは炉内の第１の高さレベルに支持されており、ま
た分離オーバファイア空気コンパートメントは炉内の第２の高さレベルに支持さ
れており、これにより密結合オーバファイア空気コンパートメントと整合はして
いるがこれからは間隔を置かれている。オーバファイア空気は密結合オーバファ
イア空気コンパートメントと分離オーバファイア空気コンパートメントとの両方
から供給されて、これらの間に所定の最も都合のよいオーバファイア空気分布を
形成し、分離オーバファイア空気コンパートメントから出たオーバファイア空気
が炉の平面において水平な噴霧状または扇面状分布を形成すると共に、オーバフ
ァイア空気は、これらの分離オーバファイア空気コンパートメントから、従来の
速度よりも著しく高い速度で出されている。

【０００８】 各粉末化固体燃料ノズルで生ずる火炎は、全体的な熱及び質量移転プロセスを
通して安定化される。火炉の中心に生ずる、単一の回転する火炎のエンベローブ
（火球）は、火炉全体にわたって漸進的ではあるが完全かつ均一な粉末化固体燃
料と空気との混合を果させている。

【０００９】 上述したようなＮＯｘ排出量を制御する努力は、また、しばしば低ＮＯｘ作用
と関連する化学量論状態で作動する炉の側壁の消耗又は腐食を改善する努力と平
行にして行われている。これらの側壁に沿う化学量論状態を減少することは、炉
のこれらの区域の腐食を開始又は加速せしめる。

【００１０】 上述の３つの米国特許の教示に従う燃焼システムは、それらが設計された目的
に対してはうまく機能することが実証されたものの、云うまでもなくこのような
燃焼システムに対して従来から改善の要求があることがわかっている。ことに、
例えば一酸化窒素のような好ましくない排出物の制御においてもっと広い適応性
を可能にする、新規かつ改良されたぐう角燃焼システムに対する要望が従来から
ある。更に、炉の水壁に沿う腐食に対する抵抗を高める、新規かつ改良されたぐ
う角燃焼システムに対する要望も従来からある。

【００１１】 総括するに、新規かつ改良されたぐう角燃焼システムに対して従来要望されて
いることは、これを粉末化固体燃料燃焼炉に採用したとき、好ましくない排出物
を最適に減少することにある。

【００１２】

【発明の概要】

したがって、本発明の目的は、粉末化固体燃料燃焼炉における使用に特に適し
た新規かつ改良されたぐう角燃焼システムを提供することにある。

【００１３】 本発明の他の目的は、新規への適用にも、改装への適用にも等しくよく適合す
ることを特徴とする、粉末化固体燃料燃焼炉用の新規かつ改良された燃料及び空
気区画装置を備えたぐう角燃焼システムを提供することにある。

【００１４】 本発明の更に他の目的は、設置するのが比較的容易、また運転するのが比較的
容易、更に製作するのが比較的安価であることを特徴とする、粉末化固体燃料燃
焼炉用の新規かつ改良された燃料及び空気区画装置を備えたぐう角燃焼システム
を提供することにある。

【００１５】 本発明の更に他の目的は、炉の側壁に沿う腐食又は消耗に対する抵抗を高める
ことを特徴とする、粉末化固体燃料燃焼炉用の燃料及び空気区画装置を備えたぐ
う角燃焼システムを提供することにある。

【００１６】 本発明の一態様によれば、選択した風箱装置を用いて炉の作動を最良に向上又
は最大にするように、炉内に供給される総空気が４つの部分に配分されて作動さ
せられる炉用ぐう角燃焼システムが提供される。一般に、総空気は下記の関係に
したがって供給されるのが好適とされる。 総空気（１００％）＝（最大４０％までのオフセット空気）＋（最大５ ０％までのオーバファイア空気）＋（少なくとも２０％の組合せ細配分の １次空気と燃料用空気） ここにおいて、総空気（１００％）＝Ｖ（オフセット空気）＋Ｘ（オー バファイア空気）＋Ｙ（１次空気）＋Ｚ（燃料用空気）であり、これらの Ｖ，Ｘ，Ｙ及びＺは総空気においてそれぞれがパーセント（％）で占める 空気部分であると共に、総空気はその４つの部分である１次空気と、燃料 用空気と、オーバファイア空気と、オフセット空気とから成る。

【００１７】

【好適な実施例の説明】 図面、特にその図１を参照し、図１には参照符号１０によって総括的に示され
ている粉末化固体燃料燃焼炉が描かれている。この粉末化固体燃料燃焼炉１０は
、図面の図２の下方に参照符号１２によって総括的に示されている燃料及び空気
区画装置と関連することができ、この燃料及び空気区画装置１２は、本発明にし
たがって、粉末化固体燃料燃焼炉１０に設置することができ、粉末化固体燃料燃
焼炉１０に設置されたときには、一酸化窒素の排出を制限するように作動する。
ここで説明されていない粉末化固体燃料燃焼炉１０の他の構成要素の構成及び運
転モードについての詳細な説明については、従来技術、例えばエフ・ジェー・ベ
ルティ氏に対して１９８８年１月１２日に特許が付与されかつ本出願と同じ譲受
人に譲渡された米国特許第４，７１９，５８７号の明細書を参照することができ
る。

【００１８】 図面の図１を更に参照し、図１に例示された粉末化固体燃料燃焼炉１０は、参
照符号１４によって総括的に示されているバーナ領域を包含する。燃料及び空気
区画装置１２の構成及び運転モードの説明と関連して以下に一層詳細に述べられ
るように、粉末化固体燃料燃焼炉１０のバーナ領域１４内では、この分野の当業
者にとってよく知られている方法によって、粉末化固体燃料と空気との燃焼が開
始される。この粉末化固体燃料と空気との燃焼から生じた熱ガスは、粉末化固体
燃料燃焼炉１０内を上向きに流れる。熱ガスが粉末化固体燃料燃焼炉１０内を上
向きに流れる間に、この分野の当業者にとってよく知られている方法により、熱
ガスは管（図面での説明を明瞭にするために図示されていない）を通して流れる
流体に熱を与える。前述した管は、従来の方法によれば、粉末化固体燃料燃焼炉
１０の４つの壁のすべてに配置されている。熱ガスは、それから、粉末化固体燃
料燃焼炉１０の、参照符号１６によって総括的に示されている水平通路を通して
流れ、続いて粉末化固体燃料燃焼炉１０の、参照符号１８によって総括的に示さ
れている背部ガス通路へ進んで、粉末化固体燃料燃焼炉１０を出る。水平通路１
６及び背部ガス通路１８の両方は、一般に、この分野の当業者にとってよく知ら
れている方法により、蒸気を発生して過熱するための他の熱交換表面（図示せず
）を収容する。その後、蒸気は、一般に、タービン／発電機システム（図示せず
）の１つの構成要素を構成するタービン（図示せず）に流れるようにされ、これ
によって蒸気は上記タービン及びこのタービンと公知の方法により関連する発電
機（図示せず）を駆動する原動力を提供し、これによって上記発電機から電気が
発生させられる。

【００１９】 燃料及び空気区画装置１２（この燃料及び空気区画装置は、本発明によれば、
図面の図１に示されている粉末化固体燃料燃焼炉１０の形に構成されている炉と
関連するように設計されている）を詳細に説明する目的のために、図面の特に図
１及び図２が次に参照される。特に、燃料及び空気区画装置１２は、炉例えば図
面の図１の粉末化固体燃料燃焼炉１０に使用されるように設計されている。そし
て、この燃料及び空気区画装置１２は、粉末化固体燃料燃焼炉１０に使用された
ときには、好ましくない一酸化窒素の排出を最適に減少するように作動する。

【００２０】 図面の図１及び図２を参照することにより最も良く理解できるように、燃料及
び空気区画装置１２は、複数のハウジング、好適には図面の図１及び図２に参照
符号２０によって示されている主風箱の形の複数のハウジングを包含する。各主
風箱２０は、この分野の当業者にとってよく知られている方法によって、粉末化
固体燃料燃焼炉１０のバーナ領域１４の４つの隅部のひとつに従来の適当な支持
手段（図示せず）によって支持され、主風箱２０の長手方向軸線が粉末化固体燃
料燃焼炉１０の長手方向軸線に関して実質的に平行に延びている。

【００２１】 燃料及び空気区画装置１２についての説明を続けるに、図面の図２に例示した
本発明の実施例によれば、主風箱２０は、それぞれ参照符号２２及び２４によっ
て総括的に示されている１対の端部空気コンパートメントを包含する。図面の図
２を参照することにより最も良く理解できるように、１対の端部空気コンパート
メントの一方、すなわち参照符号２２によって示されている端部空気コンパート
メントは、主風箱２０の下方端に設けられている。他方の端部空気コンパートメ
ント、すなわち参照符号２４によって示されている端部空気コンパートメントは
、主風箱２０の上方部分に設けられている。また、図面の図２に例示した本発明
の実施例によれば、主風箱２０には、図２にそれぞれ参照符号２６，２８及び３
０によって総括的に示されている複数の直通空気コンパートメントと、図２にそ
れぞれ参照符号３２，３４，３６，３８，４０，４２，４４及び４６によって総
括的に示されている複数のオフセット空気コンパートメントとが設けられている
。直通空気ノズルは、端部空気コンパートメント２２，２４の各々及び直通空気
コンパートメント２６，２８，３０の各々の内部に、従来公知の形の適当な装架
手段によって装架関係で支持されている。オフセット空気ノズルは、オフセット
空気コンパートメント３２，３４，３６，３８，４０，４２，４４及び４６の各
々の内部に、従来公知の形の適当な装架手段によって装架関係で支持されている
。

【００２２】 空気供給手段（後で詳細に説明する）は、端部空気コンパートメント２２，２
４の各々、直通空気コンパートメント２６，２８，３０の各々及びオフセット空
気コンパートメント３２，３４，３６，３８，４０，４２，４４，４６の各々に
接続されている。これにより、空気供給手段は、空気を上記の各空気コンパート
メントに供給し、それからこれらの各空気コンパートメントを通して粉末化固体
燃料燃焼炉１０のバーナ領域１４に空気を供給する。この目的のために、空気供
給手段は、公知の方法であるように、ファン（図示せず）と、一方ではこのファ
ンにまた他方では端部空気コンパートメント２２，２４、直通空気コンパートメ
ント２６，２８，３０及びオフセット空気コンパートメント３２，３４，３６，
３８，４０，４２，４４，４６にそれぞれ別の弁及び制御器（図示せず）を通し
て流体流れ関係で接続されているダクト（図示せず）とを包含する。

【００２３】 主風箱２０を更に参照するに、図面の図２に例示した本発明の実施例によれば
、主風箱２０には、また、それぞれ参照符号４８，５０，５２，５４及び５６に
よって総括的に示されている複数の燃料コンパートメントが設けられている。そ
して、燃料コンパートメント４８，５０，５２，５４及び５６の各々の内部には
燃料ノズルが装架関係で支持されている。これらの燃料ノズルは、図面の図３に
参照符号５８によって総括的に示されている。このような目的のために使用する
のに適当な従来公知の形の装架手段が、燃料ノズル５８を燃料コンパートメント
４８，５０，５２，５４及び５６の各々の内部に装架するのに使用される。燃料
ノズル５８は、好適には、火炎付着粉末化固体燃料ノズルチップを包含し、この
ノズルチップは図面の図４に参照符号６０によって総括的に示されている。図面
の図２に示されている燃料コンパートメント４８，５０，５２，５４及び５６の
各々は、粉末化固体燃料コンパートメントとして、例えば石炭コンパートメント
として働き、図面の図２には石炭コンパートメントとして示されている。したが
って、燃料コンパートメント４８，５０，５２，５４及び５６は他の種類の粉末
化固体燃料、すなわち粉末化固体燃料燃焼炉１０のバーナ領域１４内で燃焼する
ことができる他の種類の粉末化燃料のために使用するのにも適当なものであるこ
とを理解すべきである。

【００２４】 図面の図１に図式的に描かれて参照符号６２によって総括的に示されている粉
末化固体燃料供給手段は、燃料コンパートメント４８，５０，５２，５４及び５
６内に装架関係で支持されている燃料ノズル５８に接続されている。これにより
、粉末化固体燃料供給手段６２は粉末化固体燃料を燃料コンパートメント４８，
５０，５２，５４及び５６に、より詳細にはこれらの燃料コンパートメント内に
装架関係で支持されている燃料ノズル５８に供給し、それから、この燃料ノズル
５８から粉末化固体燃料燃焼炉１０のバーナ領域１４に噴射する。この目的のた
めに、粉末化固体燃料供給手段６２は、図面の図１に参照符号６４によって示さ
れている粉砕機と、参照符号６６によって示されている粉末化固体燃料ダクトと
を包含する。粉砕機６４は、所定の最小の細かさの粉末化固体燃料を作るように
設計され、したがって、動的分級機として一般的に知られている型式の回転分級
機（図示せず）を包含する。

【００２５】 所定の細かさを有する粉末化固体燃料は、粉砕機６４から粉末化固体燃料ダク
ト６６を通して、燃料コンパートメント４８，５０，５２，５４及び５６内に装
架関係で支持されている燃料ノズル５８へ輸送される。すなわち、粉末化固体燃
料ダクト６６は、その一方で粉砕機６４に流体流れ関係で接続され、またその他
方で別々の弁及び制御器（図示せず）を通して燃料コンパートメント４８，５０
，５２，５４及び５６に流体流れ関係で接続されている。前述したように、図面
での説明を明瞭にするために図示されていないが、粉砕機６４は空気供給手段の
ファン（図示せず）に接続され、空気がこの空気供給手段のファン（図示せず）
から粉砕機６４に供給される。これにより、粉砕機６４から燃料コンパートメン
ト４８，５０，５２，５４及び５６内に装架関係で支持されている燃料ノズル５
８に供給された粉末化固体燃料は、粉砕機の分野の当業者にとってよく知られて
いる方法により、粉末化固体燃料ダクト６６を通して空気流れにより輸送される
。

【００２６】 図面の図４に示されている火炎付着粉末化固体燃料ノズルチップ６０を更に参
照するに、このノズルチップ６０の主たる機能は、ノズルチップ６０から粉末化
固体燃料燃焼炉１０のバーナ領域１４に噴射される粉末化固体燃料の着火を、従
来技術の形の粉末化固体燃料ノズルチップでもって着火することが可能である場
所よりも非常に接近した場所で、すなわちノズルチップから２フィート（６１ｃ
ｍ）内で生じさせることにある。この粉末化固体燃料の迅速な着火により、安定
した揮発性成分の火炎を生じさせ、また付随して、富粉末化固体燃料流れ中のＮ
Ｏｘ生成を最小にする。

【００２７】 図面の図３及び図４を参照して最も良く理解できるように、火炎付着粉末化固
体燃料ノズルチップ６０は、図３に参照符号７０によって示されている大略矩形
状の箱の形とされている。この矩形状の箱７０は、その両側部に図３に参照符号
７２及び７４によって示されている開口を有し、これらの開口を通して粉末化固
体燃料／１次空気流れがそれぞれ火炎付着粉末化固体燃料ノズルチップ６０に出
入りする。矩形状の箱７０から少し距離を離れてこの矩形状の箱７０を囲繞する
通路が、図３に参照符号７６によって示されている。この通路７６は、追加の空
気すなわち燃焼支持用空気のための通路である。

【００２８】 主風箱２０について更に説明するに、主風箱２０内には、図面の図２に例示し
た本発明の実施例にしたがって、図２に参照符号８８によって総括的に示されて
いる補助燃料コンパトーメントが設けられている。この補助燃料コンパトーメン
ト８８は、その中に適当に設けた補助燃料ノズルの手段によって、補助燃料をこ
のノズルを通して粉末化固体燃料燃焼炉１０のバーナ領域１４に噴射することを
行うように作動する。このような補助燃料の噴射が所望されたとき、補助燃料は
粉末化固体燃料でない燃料、すなわち油又はガスとされる。例えば、粉末化固体
燃料燃焼炉１０の起動中、このような補助燃料の噴射を行うことが所望されると
思われる。図２には主風箱２０は１つだけの補助燃料コンパートメント８８を有
するものとして示されているけれども、本発明の本質から逸脱することなしに主
風箱２２は追加の補助燃料コンパートメント８８を備えることができることを理
解すべきである。この目的のために、もし追加の補助燃料コンパートメント８８
を設けることが所望されたときには、１つ又はそれ以上の直通空気コンパートメ
ント２６，２８及び３０を補助燃料コンパートメント８８に置換することによっ
て達成される。

【００２９】 次に、オフセット燃焼の作用の原理について説明する。この目的のために、特
に図面の図５が参照される。この図５を参照して最も良く理解されるように、粉
末化固体燃料コンパートメント４８，５０，５２，５４及び５６を通して粉末化
固体燃料燃焼炉１０のバーナ領域１４に噴射される粉末化固体燃料及び１次空気
流れは、図５に参照符号９０によって図式的に示されるように、粉末化固体燃料
燃焼炉１０のバーナ領域１４の中央に位置して図５に参照符号９２によって示さ
れている小さな仮想円に対して向けられる。粉末化固体燃料及び１次空気流れと
区別して、オフセット空気コンパートメント３２，３４，３６，３８，４０，４
２，４４及び４６を通して粉末化固体燃料燃焼炉１０のバーナ領域１４に噴射さ
れる燃焼支持用空気、すなわち２次空気は、図５に参照符号９４によって図式的
に示されるように、前述した小さな仮想円９２と同様に粉末化固体燃料燃焼炉１
０のバーナ領域１４の中央に位置することが必要とされると共にこの小さな仮想
円９２と同心であって、図５に参照符号９６によって図式的に示されている大き
な仮想円に対して向けられる。

【００３０】 次に、オフセット空気コンパートメント３２，３４，３６，３８，４０，４２
，４４及び４６について、更に説明する。これらのオフセット空気コンパートメ
ント３２，３４，３６，３８，４０，４２，４４及び４６はすべて同一であるの
で、これらオフセット空気コンパートメントのひとつについてのみ以下に説明す
る。すなわち、最上位のオフセット空気コンパートメント４６について以下に詳
細に説明し、他のオフセット空気コンパートメント３２，３４，３６，３８，４
０，４２及び４４はこのオフセット空気コンパートメント４６と構成及び作用が
同一であることを理解されよう。図２及び図１１に見ることができるように、最
上位のオフセット空気コンパートメント４６は主風箱２０内に適当に装架され、
それから主風箱２０が炉１０のバーナ領域１４内に適当に配設されている。更に
、主風箱２０及びこの主風箱２０と構成及び作用が同一である他の３つの主風箱
が、炉の１０の４つの隅部の各々に適当に配設され、これにより、本質的に２対
の主風箱２０が存在し、その各１対の主風箱２０の一方はこの１対の主風箱の他
方の主風箱と対角線（そのひとつの対角線が図１０に仮想対角線ＤＬとして示さ
れ、炉の１０の垂直中心ＶＣを通過している）上に対向して配設される構成を形
成する。

【００３１】 特に図１１に見ることができるように、最上位のオフセット空気コンパートメ
ント４６はその中に装架したオフセット空気ノズルを有し、このオフセット空気
ノズルは参照符号４０６によって示されている。オフセット空気ノズル４０６は
、ノズルチップ４０８を包含する。ノズルチップ４８は、各々参照符号４１０に
よって示されている複数の揺れ制御弁と、オフセット空気ノズル４０６を通過す
る空気流れの量を変えさせるように作動するダンパ手段４１２と、傾斜角度を変
えさせるように作動する傾斜駆動手段４１４とを包含する。ノズルチップ４０８
は、水平に、すなわち、主風箱２０により定められている垂直軸線に対して垂直
をなしてノズルチップ４０８を通過する水平面において揺動する。また、最上位
のオフセット空気コンパートメント４６は、炉１０のバーナ領域１４内のオフセ
ット空気ノズル４０６の付近に安定した火炎を確立せしめるように作動する点火
手段４１６と、オフセット空気ノズル４０６の付近において炉１０のバーナ領域
１４内の火炎の不存在を検出するように作動する火炎スキャナ４１８とを包含す
る。

【００３２】 次に、揺れ制御弁４１０の機能を、図５に示されている小さな円９２よりも大
きな直径の仮想円９６に向けて最上位のオフセット空気コンパートメント４６を
通してオフセット空気を供給することに関連して説明する。燃料コンパートメン
ト４８，５０，５２，５４及び５６を通して炉１０のバーナ領域１４に噴射され
る燃料は、炉１０の垂直中心ＶＣと同軸である小さな円９２（換言すれば、この
小さな円９２は炉１０のバーナ領域１４内の中央に位置している）に向けられる
。そして、燃料とは区別して、オフセット空気コンパートメント３２，３４，３
６，３８，４０，４２，４４及び４６を通して炉１０のバーナ領域１４内に噴射
される空気は、揺れ制御弁４１０の作用の結果として、大きな直径の仮想円９６
（この大きな仮想円９６は、小さな円９２と同心であることにより、小さな円９
２と同様に、炉１０のバーナ領域１４内の中央に位置している）に向けられる。
したがって、ノズルチップ４０８内に組み込まれている揺れ制御弁４１０の作用
により、オフセット空気コンパートメント３２，３４，３６，４０，４２，４４
及び４６を通して炉１０のバーナ領域１４に噴射される空気は、大きな直径の仮
想円９６に向けられ、すなわち、炉１０のバーナ領域１４内に噴射される燃料か
ら離れて炉１０の壁に向けられることを認識できるであろう。また、オフセット
空気コンパートメント３２，３４，３６，３８，４０，４２，４４及び４６を通
して炉１０のバーナ領域１４内に噴射される空気は、回転火球と炉１０の壁との
間に介入される空気として働いて、これらの壁を覆い隠し、これにより、これら
の壁を作動時に炉１０内に存在する還元ふん囲気から保護する。

【００３３】 主風箱２０を通しての２次空気流れを水平方向において多少オフセットするこ
とにより、燃焼の初期段階中粉末化固体燃料及び１次空気流れに用いられる空気
を少なくすることができる。また、これにより、粉末化固体燃料及び１次空気の
燃焼区域の中及びその上方の粉末化固体燃料燃焼炉１０の水壁に接近して、酸化
環境を形成する。そして、これによって、灰付着量及び粘り強さを減少させる効
果があり、その結果粉末化固体燃料燃焼炉１０の下方部分でのウォールブロワの
使用回数を減らすことができると共に、熱吸収を増大させることができる。また
、粉末化固体燃料燃焼炉１０の水壁に沿う０2レベルの増大により、特に、硫黄
、鉄又はアルカリ金属（Ｋ，Ｎａ）の高い濃度を有する粉末化固体燃料が燃焼さ
れたときにおける腐食電位を減少させることができる。そして、硫化又は他のメ
カニズムによる腐食は、粉末化固体燃料燃焼炉１０の水壁に粉末化固体燃料及び
１次空気流れが直接衝突する可能性を最小にすることにより、実際上大きく制限
することができる。この衝突の可能性は、粉末化固体燃料燃焼炉１０内で燃焼さ
れる粉末化固体燃料の細かさの制御を改良するに加えて、粉末化固体燃料燃焼炉
１０の従来の熱釈放パラメータ及び幾何学的形状によって左右される。

【００３４】 燃料及び空気区画装置１２についての説明を続けるに、図面の図２に例示した
本発明の実施例によれば、一般に“密結合”オーバファイア空気コンパートメン
トと称されている種類のひとつまたはそれ以上のオーバファイア空気コンパート
メントが設けられて、例えば所定の量及びモーメンタムを有する一定の予め決め
られた特性を有するオーバファイア空気を供給する。このような配置の一例とし
て、図２に見ることができるように、燃料及び空気区画装置には、それぞれ参照
符号９８及び１００によって総括的に示されている１対の密結合オーバファイア
空気コンパートメントを包含し、これらの密結合オーバファイア空気コンパート
メント９８及び１００は、主風箱２０の上方部分に設けられて、端部空気コンパ
ートメント２４と実質的に並んだ関係で配設されている。そして、密結合オーバ
ファイア空気ノズルが、従来公知の形の適当な装架手段（図示せず）によって密
結合オーバファイア空気コンパートメント９８及び１００の各々の内部に装架関
係で支持されている。密結合オーバファイア空気コンパートメント９８及び１０
０の各々は、同じ空気供給手段（図示せず）に接続されている。この空気供給手
段（図示せず）には、前述したように、直通空気コンパートメント２６，２８，
３０の各々及びオフセット空気コンパートメント３２，３４，３６，３８，４０
，４２，４４，４６の各々に加えて、端部空気コンパートメント２２，２４の各
々が接続されている。これにより、上記空気供給手段（図示せず）は燃焼支持用
空気を密結合オーバファイア空気コンパートメント９８及び１００の各々に供給
し、それから、これらの密結合オーバファイア空気コンパートメント９８及び１
００を通して粉末化固体燃料燃焼炉１０のバーナ領域１４に燃焼支持用空気が噴
射される。

【００３５】 燃料及び空気区画装置１２の構成に関して更に説明を続けると、一般に“分離
”オーバファイア空気コンパートメントと称されている種類のひとつ又はそれ以
上のオーバファイア空気コンパートメントが設けられて、例えば所定の量及びモ
ーメンタムを有する一定の予め決められた特性を有するオーバファイア空気を供
給する。このような配置の一例として、図２に見ることができるように、燃料及
び空気区画装置には、粉末化固体燃料燃焼炉１０の各隅部に、主風箱２０の頂部
と粉末化固体燃料燃焼炉１０の、図１に点線１０２で示されている炉出口面との
間に位置するように組み込まれている分離オーバファイア空気手段を包含する。
図面の図１及び図２に例示した本発明の実施例によれば、燃料及び空気区画装置
１２は、典型的に、主風箱２０から分離したレベルの分離オーバファイア空気手
段、すなわち図面の図１及び図２に参照符号１０４によって総括的に示されてい
る分離オーバファイア空気手段を包含する。この分離オーバファイア空気手段１
０４は、従来公知の形の適当な支持手段（図示せず）によって粉末化固体燃料燃
焼炉１０のバーナ領域１４に適当に支持されて、主風箱２０の頂部から、より詳
細にはその密結合オーバファイアコンパートメント１００から適当に間隔を置か
れていると共に、主風箱２０の長手方向軸線に実質的に整列されている。そして
、分離オーバファイア空気手段１０４は、主風箱２０の頂部と炉出口面１０２と
の間に適当に配設され、粉末化固体燃料の燃焼によって発生したガスが主風箱２
０の頂部から炉１０の頂部にまで進む時間、すなわち滞留時間は０.３秒を越え
る。

【００３６】 分離オーバファイア空気手段１０４についての説明を続けると、図面の図１及
び図２に例示した本発明の実施例によれば、分離オーバファイア空気手段１０４
は、図面の図２に参照符号１０８，１１０及び１１２によって示されている３つ
の分離オーバファイア空気コンパートメントを包含する。そして、分離オーバフ
ァイア空気手段１０４の各分離オーバファイア空気コンパートメント１０８，１
１０，１１２内に、それぞれ、分離オーバファイア空気ノズルが従来公知の形の
適当な装架手段（図示せず）によって装架関係で支持されいる。各分離オーバフ
ァイア空気ノズルは、揺動及び傾動することができる。図面の図６を参照して最
も良く理解できるように、揺動は水平面すなわち図６に参照符号１２０によって
示されている矢印の如く動くものとされている。他方、図面の図７を参照して最
も良く理解できるように、傾動は垂直面すなわち図７に参照符号１２２によって
示される矢印の如く動くものとされている。

【００３７】 分離オーバファイア空気手段１０４の説明を更に続けると、分離オーバファイ
ア空気コンパートメント１０８，１１０，及び１１２の各々は、同一の空気供給
手段（図示せず）に流体流れ関係で接続されている。これにより、この空気供給
手段（図示せず）は燃焼支持用空気をこれら分離オーバファイア空気コンパート
メント１０８，１１０及び１１２の各々に供給し、それから、これら分離オーバ
ファイア空気コンパートメント１０８，１１０及び１１２の各々を通して粉末化
固体燃料燃焼炉１０のバーナ領域１４に燃焼支持用空気が噴射される。なお、上
記空気供給手段（図示せず）には、前述したように、端部空気コンパートメント
２２，２４の各々、直通空気コンパートメント２６，２８，３０の各々、オフセ
ット空気コンパートメント３２，３４，３６，３８，４０，４２，４４，４６の
各々及び密結合オーバファイア空気コンパートメント９８，１００の各々が接続
されている。

【００３８】 分離オーバファイア空気ノズルが揺動及び傾動することができる分離オーバフ
ァイア空気手段１０４の分離オーバファイア空気コンパートメント１０８，１１
０，１１２を使用することにより、燃焼用空気と炉ガスとの混合プロセスを調整
することができる。

【００３９】 次に、本発明にしたがって構成された燃料及び空気区画装置１２の運転モード
について詳細に説明する。この燃料及び空気区画装置１２は、図面の図１に示さ
れた粉末化固体燃料燃焼炉１０のような粉末化固体燃料燃焼炉に採用されるよう
に設計されている。そして、燃料及び空気区画装置１２の運転モードによれば、
適当な粉末度レベルを有する粉末化固体燃料が粉砕機６４から供給される。すな
わち、粉末化固体燃料は、粉砕機６４から粉末化固体燃料コンパートメント４８
，５０，５２，５４及び５６へ燃料ダクト６６を通る空気流れで運ばれる。この
粉末化固体燃料は、空気流れにまだ乗せられている間に、火炎付着粉末化固体燃
料ノズルチップ６０を通して粉末化固体燃料燃焼炉１０のバーナ領域１４に噴射
される。このノズルチップ６０は、この目的のために、各粉末化固体燃料コンパ
ートメント４８，５０，５２，５４及び５６に適当に設けられている。

【００４０】 燃料及び空気区画装置１２の運転モードの説明を続けると、２次空気の形の、
予め確定された量の燃焼支持用空気が、各端部空気コンパートメント２２及び２
４、各直通空気コンパートメント２６，２８及び３０、そして各オフセット空気
コンパートメント３２，３４，３６，３８，４０，４２，４４及び４６を通して
粉末化固体燃料燃焼炉１０のバーナ領域１４に噴射され、これにより、粉末化固
体燃料燃焼炉１０のバーナ領域１４内の、いわゆる１次燃焼区域に所定の化学量
論量、すなわち不足当量状態を作る。ここで採用されている化学量論量という用
語は、粉末化固体燃料の完全燃焼に必要な理論的な空気量を意味して定義されて
いる。

【００４１】 前述したように、１次燃焼区域へ噴射される燃焼支持用空気に加えて、予め確
定された量の燃焼支持用空気が密結合オーバファイア空気（ＯＦＡ）の形で、各
密結合オーバファイア空気コンパートメント９８，１００を通して粉末化固体燃
料燃焼炉１０のバーナ領域１４へ噴射され、これにより、粉末化固体燃料燃焼炉
１０のバーナ領域１４内の前記１次燃焼区域より上方の他の燃焼区域に存在する
化学量論量が、所定の値となる。

【００４２】 本発明にしたがって構成された燃料及び空気区画装置１２の運転モードをさら
に説明すると、予め確定された量の燃焼支持用空気が分離オーバファイア空気の
形で、粉末化固体燃料燃焼炉１０のバーナ領域１４へ噴射される。さらに詳述す
ると、予め確定された量の燃焼支持用空気が分離オーバファイア空気（ＯＦＡ）
の形で、分離オーバファイア空気手段１０４の各分離オーバファイア空気コンパ
ートメント１０８，１１０及び１１２を通して粉末化固体燃料燃焼炉１０のバー
ナ領域１４へ噴射され、これにより、粉末化固体燃料燃焼炉１０のバーナ領域１
４内の前記１次燃焼区域及び前記他の燃焼区域の両方よりも上方の更に他の燃焼
区域内の化学量論量が所定の値となる。

【００４３】 本発明のぐう角燃焼システムは、例えば一酸化窒素の減少のようなひとつ又は
それ以上の作動パラメータを向上又は最大にするために、好適な空気分配装置に
したがって空気を供給するように構成されている。本発明のぐう角燃焼システム
の好適な空気分配装置の幾つかの例を示すために、図１及び図１０に示されてい
る炉の他の変形例が次に説明される。この他の変形例の風箱装置は、図２に示さ
れている炉の風箱装置とは異なっているが、しかし、炉は図２に示されている炉
と基本的に同じ方法でぐう角燃焼によって回転火球を生じせしめるように作動さ
れる。したがって、次に図１２及び図１３を参照する。これらの図１２及び図１
３は、本発明にしたがって作動して本発明の好適な方法で空気を分配するように
した化石燃料燃焼炉を示している。この化石燃料燃焼炉は、同心ぐう角燃焼シス
テムと複数の壁とを包含し、これらの壁はその中にバーナ領域を包含する。同心
ぐう角燃焼システムは、図１２に参照符号２００によって総括的に示され、微粉
炭燃焼炉とすることができる化石燃料燃焼炉２０４のバーナ領域２０２を形成す
る燃焼室内において作動する。バーナ領域２０２は、その中心を通して垂直に延
びる長手方向軸線ＣＬを定める。

【００４４】 バーナ領域２０２を形成する燃焼室は４つの隅部を有し、これらの各隅部は隣
接する他の隅部から実質的に等しい距離をおき、したがって燃焼室は実質的に正
方形の横断面を有している。そして、４つの風箱２０６（２０６ａ，２０６ｂ，
２０６ｃ及び２０６ｄ）が各々燃焼室の４つの隅部の関連するひとつに配設され
ている。各風箱２０６は、複数のコンパートメントを包含し、これらのコンパー
トメントは次に特に図１３を参照して一層詳細に説明される。図１３は、第１の
風箱２０６ａを表わす風箱２０６の一部分を示しており、この風箱２０６（２０
６ａ）は４つの風箱を代表して示す目的のために示されており、他の３つの風箱
２０６ｂ，２０６ｃ及び２０６ｄはこの代表の風箱２０６（２０６ａ）と構成及
び作用が同一であることを理解されよう。

【００４５】 第１の風箱２０６（２０６ａ）は一連のコンパートメント２０８を包含し、こ
れらの各コンパートメント２０８はそれを通して燃料、空気又は燃料と空気との
両方を噴射し、これにより、空気と燃料との混合体がこの一連のコンパートメン
ト２０８を通して燃焼室内に噴射される。一連のコンパートメント２０８は垂直
の配列でもって炉２０２の底部半分まで延び、これにより、一連のコンパートメ
ント２０８は最上位のコンパートメント２０８ＴＭから最下位のコンパートメン
トまでの範囲において上下に連続して配列されている。

【００４６】 第１の風箱２０６（２０６ａ）は、最上位のコンパートメント２０８ＴＭに密
結合オーバファイア空気ノズル２１０を包含し、このノズル２１０は空気を燃焼
室内に噴射する。第１の風箱２０６（２０６ａ）は、更に、図１３に見ることが
できるように、複数の燃料ノズル２１２を包含し、これらの各ノズル２１２は燃
料を燃焼室内でぐう角燃焼させるためにその関連するひとつのコンパートメント
２０８内に適当に装架されている。３つの燃料ノズル２１２（以下、燃料ノズル
２１２Ａ，２１２Ｂ及び２１２Ｃとして示される）が、それらをコンパートメン
ト２０８内に装架した配置の状態で代表して示されている。これらの燃料ノズル
２１２Ａ，２１２Ｂ及び２１２Ｃは燃料を火球ＲＢに接する燃料燃焼方向に燃焼
せしめ、火球ＲＢはバーナ領域２０２内を上向きに流れる間中バーナ領域２０２
の長手方向軸線ＣＬのまわりを回転又は旋回する。ぐう角燃料燃焼方向（以下、
燃料燃焼方向ＦＯとして示される）は、対角線ＤＤからの角度である。対角線Ｄ
Ｄは、燃焼室の対角線上に並んで対向しているそれぞれ一対の隅部を通過する面
２１４内にある。

【００４７】 端部空気ノズル２１８は、最上位のコンパートメント２０８ＴＭのすぐ下の、
その関連するコンパートメント２０８内に配設されている。第１の風箱２０６（
２０６ａ）は、更に、空気を最上位の空気コンパートメント２０８ＴＭから回転
火球ＲＢに接して燃焼室内に噴射する密結合オーバファイア空気ノズル２２０を
包含する。この密結合オーバファイア空気ノズル２２０は、対角線ＤＤから燃料
燃焼方向ＦＯと同じ側へオフセットされている空気オフセット方向ＡＯに沿って
空気を噴射する。（換言すれば、対角線ＤＤから燃料燃焼方向ＦＯへの方向及び
空気オフセット方向ＡＯへの方向は、図１３に見ることができるように、同じく
反時計方向である。）また、空気オフセット方向ＡＯは、典型的に、燃料燃焼方
向ＦＯと同じオフセット角度に設定されている。オフセット燃焼燃料は、燃焼室
内に旋回又は回転火球ＲＢを生じさせて維持せしめる。更に、任意の他のコンパ
ートメント２０８を通して噴射された空気に加えて、密結合オーバファイア空気
ノズル２１０を通して集合して噴射された空気は、バーナ領域２０２内で燃料を
完全燃焼させるために必要とされる量よりも少ない量であり、その結果、コンパ
ートメント２０８に関連するバーナ領域２０２の部分は不足当量燃焼状態を特徴
とする。

【００４８】 次に、本発明の好適な空気分配装置の一例にしたがって図１２及び図１３に示
されている炉を運転する方法について更に詳細に説明する。なお、もっぱらこの
説明を容易にする目的のために、幾つかの定義された用語が燃焼過程中に提供さ
れる空気の性質を特徴付けるために以下用いられている。これらの用語とは、４
つの空気部分、すなわち、１次空気、燃料用空気、オーバファイア空気及びオフ
セット空気である。１次空気とは、燃料ノズルチップを通して燃料を乗せて輸送
する空気の部分である。例えば、この１次空気は図３及び図４に示されている固
体燃料ノズルチップ６０の開放端７４を通して粉末化固体燃料を輸送する空気で
ある。燃料用空気とは、燃料ノズルチップが配設されているコンパートメントと
同じコンパートメントを通して供給される空気の部分であって、典型的に、１次
空気と同じ角度方位で供給される追加の燃焼支持用空気から成る。例えば、図３
に示されている固体燃料ノズルチップ６０の通路７６を通して供給される空気が
、この燃料用空気である。オーバファイア空気とは、最上位の燃料コンパートメ
ントよりも上方、例えば最上位の燃料コンパートメント２１２Ａよりも上方の位
置から供給される空気の部分である。オフセット空気とは、噴射した燃料、１次
空気及び燃料用空気により支持される小さな円と同心の大きな直径の仮想円を支
持するような角度方位で供給される空気の部分である。例えば、図５に示される
大きな直径の仮想円９６を生じせしめて支持するように供給される２次空気が、
このオフセット空気である。

【００４９】 本発明の幾つかの好適な空気分配装置によれば、炉内に供給される総空気の４
つの部分の各々は総空気の好適なパーセント配分から成る。総空気の４つの部分
の各々の配分は、炉の特定の風箱装置のために適当に決められる。本発明による
好適な空気分配装置の一例は、例えば図１２及び図１３に示されているような風
箱装置に適当であり、次の２つの特徴、すなわち、（１）オフセット空気が最上
位のコンパートメントの上又は下に比較的隣接して、若しくは最上位のコンパー
トメントを通して供給されること、例えばオフセット空気が最上位のコンパート
メント２０８ＴＭのオフセットノズル２２０を通して供給されること、及び（２
）オーバファイア空気（すなわち、最上位の燃料コンパートメントより上方の空
気）が例えば密結合オーバファイア空気のように供給されることを特徴とする。
この一例においては、４つの空気部分のパーセント配分は下記の配分（Ａ）が好
適とされる。 （Ａ） １次空気 １６〜２４％ 燃料用空気 １２〜２５％ オーバファイア空気 ４〜４５％ オフセット空気 ４〜３５％ ここにおいて、炉内に供給される総空気＝１００％

【００５０】 この好適な空気分配装置は、頂部のコンパートメントに隣接するオフセット空
気及びオーバファイア空気の２つの上述した特徴に加えて、他の特徴を有する風
箱装置にも適当であることを理解されよう。例えば、この好適な空気分配装置は
図２を参照して述べられているような風箱装置に適当であり、この風箱装置にお
いては追加のオフセット空気がすべての燃料（石炭）ノズルに隣接して供給され
る。

【００５１】 本発明による好適な空気分配装置の他の例は、次の２つの特徴、すなわち、（
１）オフセット空気が最上位のコンパートメントの上又は下に比較的隣接して、
若しくは最上位のコンパートメントを通して供給されること、例えばオフセット
空気が最上位のコンパートメント２０８ＴＭのオフセットノズル２２０を通して
供給されること、及び（２）密結合オーバファイア空気（すなわち、最上位の燃
料コンパートメントに比較的近接する上方のオーバファイア空気）が供給される
ことを特徴とする風箱装置に適当である。この他の例のためには、４つの空気部
分のパーセント配分は下記の配分（Ｂ）が好適とされる。 （Ｂ） １次空気 １２〜２５％ 燃料用空気 １２〜２５％ オーバファイア空気 １０〜４５％ オフセット空気 ５〜４０％ ここにおいて、炉内に供給される総空気量＝１００％

【００５２】 したがって、上述した好適な空気分配装置のふたつの例により示されるように
、本発明のぐう角燃焼システムにより炉内に供給される総空気は、選択された風
箱装置を有する炉の作動を最良に向上又は最大にするように４つの空気部分に配
分される。一般に、総空気は下記の関係（Ｃ）にしたがって供給されることが好
ましい。 （Ｃ） 供給される総空気（１００％）＝（最大４０％のオフセット空気）＋（
最大５０％のオーバファイア空気）＋（少なくとも２０％の組合せ細配分の１次
空気と燃料用空気） ここにおいて、総空気（１００％）＝Ｖ（オフセット空気）＋Ｘ（オーバファ
イア空気）＋Ｙ（１次空気）＋Ｚ（燃料用空気）であり、これらのＶ，Ｘ，Ｙ及
びＺは総空気においてそれぞれがパーセント（％）で占める空気部分である。

【００５３】 図１４は、図１２及び図１３を参照して述べられたぐう角燃焼システムの変形
例を示す。この変形例においては、単一の分離オーバファイア空気手段が追加し
て設けられている。この図１４に示される変形例において、燃焼システムは、４
つの隅部を有するバーナ領域３０２を形成する燃焼室内において作動し、４つの
隅部の各々は隣接する他の隅部から実質的に等しい距離をおき、したがって燃焼
室は実質的に正方形の横断面を有している。そして、４つの風箱３０６が各々燃
焼室の４つの隅部の関連するひとつに配設されている。各風箱３０６は複数のコ
ンパートメントを包含し、これらのコンパートメントは次に図１４を参照して一
層詳細に説明される。図１４は、第１の風箱を表わす風箱３０６の一部分を示し
ており、この風箱は４つの風箱を代表して示す目的のために示されており、他の
３つの風箱はこの代表の風箱と構成及び作用が同一であることを理解されよう。

【００５４】 第１の風箱３０６は一連のコンパートメント３０８を包含し、これらの各コン
パートメント３０８はそれを通して燃料、空気又は燃料と空気との両方を噴射し
、これにより、空気と燃料との混合体がこの一連のコンパートメント３０８を通
して燃焼室内に噴射される。一連のコンパートメント３０８は垂直の配列でもっ
て炉の底部半分まで延び、これにより、一連のコンパートメント３０８は最上位
のコンパートメント３０８ＴＭから最下位のコンパートメントまでの範囲におい
て上下に連続して配列されている。

【００５５】 第１の風箱３０６は、最上位のコンパートメント３０８ＴＭに密結合オーバフ
ァイア空気ノズル３１０を包含し、このノズル３１０は空気を燃焼室内に噴射す
る。第１の風箱３０６は、更に、図１４に見ることができるように、複数の燃料
ノズル３１２を包含し、これらの各ノズル３１２は燃料を燃焼室内でぐう角燃焼
させるためにその関連するひとつのコンパートメント３０８内に適当に装架され
ている。３つの燃料ノズル３１２（以下、燃料ノズル３１２Ａ，３１２Ｂ及び３
１２Ｃとして示される）が、それらをコンパートメント３０８内に装架した配置
の状態で代表して示されている。これらの燃料ノズル３１２Ａ，３１２Ｂ及び３
１２Ｃは燃料を火球ＲＢに接して燃料燃焼方向に燃焼せしめ、火球ＲＢはバーナ
領域３０２内を上向きに流れる間中バーナ領域３０２の長手方向軸線Ｃのまわり
を回転又は旋回する。ぐう角燃料燃焼方向（以下、燃料燃焼方向ＦＯとして示さ
れる）は、対角線ＤＤからの角度である。対角線ＤＤは、燃焼室の対角線上に並
んで対向しているそれぞれ一対の隅部を通過する面３１４内にある。

【００５６】 端部空気ノズル３１８は、最上位のコンパートメント３０８ＴＭのすぐ下の、
その関連するコンパートメント３０８内に配設されている。第１の風箱３０６は
、更に、空気を最上位の空気コンパートメント３０８ＴＭから回転火球ＲＢに接
して燃焼室内に噴射する密結合オーバファイア空気ノズル３２０を包含する。こ
の密結合オーバファイア空気ノズル３２０は、対角線ＤＤから燃料燃焼方向ＦＯ
と同じ側へオフセットされている空気オフセット方向ＡＯに沿って空気を噴射す
る。（換言すれば、対角線ＤＤから燃料燃焼方向ＦＯへの方向及び空気オフセッ
ト方向ＡＯへの方向は、図１４に見ることができるように、同じく反時計方向で
ある。）また、第１の風箱３０６は単一の分離オーバファイア空気手段を包含し
、その分離オーバファイア空気コンパートメント３２２内に配設した空気ノズル
を通してオーバファイア空気を供給する。

【００５７】 オフセット燃焼燃料は、燃焼室内に旋回又は回転火球ＲＢを生じさせて維持せ
しめる。更に、任意の他のコンパートメント３０８を通して噴射された空気に加
えて、密結合オーバファイア空気ノズル３１０を通して集合して噴射された空気
は、バーナ領域３０２内で燃料を完全燃焼させるために必要とされる量よりも少
ない量であり、その結果コンパートメント３０８に関連するバーナ領域３０２の
部分は不足当量燃焼状態を特徴とする。

【００５８】 本発明による好適な空気分配装置の上記変形例は、例えば図１４に示されてい
るような分離オーバファイア空気手段を有する風箱装置に適当であり、次の３つ
の特徴、すなわち、（１）オフセット空気が最上位のコンパートメントの上又は
下に比較的隣接して、若しくは最上位のコンパートメントを通して供給されるこ
と、例えばオフセット空気が最上位のコンパートメント３０８ＴＭのオフセット
ノズル３２０を通して供給されること、（２）オーバファイア空気（すなわち、
最上位の燃料コンパートメントより上方の空気）が供給されること、及び（３）
分離オーバファイア空気が供給されることを特徴とする。この変形例においては
、４つの空気部分のパーセント配分は下記の配分が好適とされる。 （Ｄ） １次空気 １４〜２２％ 燃料用空気 ９〜２２％ オーバファイア空気 ３０〜４６％ オフセット空気 ５〜３７％ ここにおいて、炉内に供給される総空気＝１００％

【００５９】 本発明による好適な空気分配装置の更に他の変形例は、例えば図１４に示され
ている風箱装置の変形例のような分離オーバファイア空気手段を有する風箱装置
であって、前述した３つのうちの２つと同じ特徴、すなわち、（１）オーバファ
イア空気（すなわち、最上位の燃料コンパートメントより上方の空気）を供給す
ること及び（２）分離オーバファイア空気を供給することと、更に他の特徴（３
）、すなわちオフセット空気を（図１４に示されている風箱装置のように最上位
のコンパートメント３０８ＴＭのオフセットノズル３２０を通して供給しないで
）オーバファイア空気の最上位のコンパートメントの下方に比較的隣接して供給
することを特徴とする風箱装置に適当である。この更に他の変形例においては、
４つの空気部分のパーセント配分は下記の配分（Ｅ）が好適とされる。 （Ｅ） １次空気 １７〜２６％ 燃料用空気 １０〜２４％ オーバファイア空気 １５〜４０％ オフセット空気 ５〜４０％ ここにおいて、炉内に供給される総空気＝１００％

【００６０】 本発明による好適な空気分配装置の更に他の変形例は、次の４つの特徴、すな
わち、図１４に示されている風箱装置と同じ２つの特徴、すなわち、（１）オー
バファイア空気（すなわち、最上位の燃料コンパートメントより上方の空気）を
供給すること及び（２）分離オーバファイア空気を供給することと、更に他の追
加の２つの特徴、すなわち（３）オフセット空気を（図１４に示されている風箱
装置のように最上位のコンパートメント３０８ＴＭのオフセットノズル３２０を
通して供給しないで）オーバファイア空気の最上位のコンパートメントの下方に
比較的隣接して供給すること及び（４）分離オーバファイア空気を高いレベル及
び低いレベルの少なくとも２つのレベルの空気手段を通して供給することを特徴
とする風箱装置に適当である。このような風箱装置の一例が、図１０に示されて
いる。この図１０に示されている燃料及び空気区画装置１２は、図２に示されて
いる主風箱２０には単一の分離オーバファイア空気手段が組み込まれているのに
代えて、図１０に示されている炉１０の主風箱２０Ａが粉末化固体燃料燃焼炉１
０の各隅部に配設されている２つの分離したレベルの分離オーバファイア空気手
段を包含している点を除いては、図２に示されている主風箱２０に関して説明し
た風箱装置のすべての特徴を有している。説明を容易にするために、図２に示さ
れている主風箱２０の各構成部分と同一である、図１０に示されている主風箱２
０Ａの各構成部分は、同一の参照符号によって示されている。

【００６１】 図１０に示されている主風箱２０Ａの燃料及び空気区画装置１２は、２つの分
離したレベルの分離オーバファイア空気手段、すなわち、参照符号１０４によっ
て総括的に示されている低レベルの分離オーバファイア空気手段と、参照符号１
０６によって総括的に示されている高レベルの分離オーバファイア空気手段とを
用いる。低レベルの分離オーバファイア空気手段１０４と高レベルの分離オーバ
ファイア空気手段１０６とは、主風箱２０Ａの頂部と炉出口面１０２との間に適
当に配設され、粉末化固体燃料の燃焼によって発生したガスが主風箱２０の頂部
から高レベルの分離オーバファイア空気手段１０６にまで進む時間、すなわち滞
留時間は所定の時間、例えば０．３秒を越える。

【００６２】 高レベルの分離オーバファイア空気手段１０６は、低レベルの分離オーバファ
イア空気手段１０４と同様に参照符号１１４，１１６及び１１８によって示され
ている３つの分離オーバファイア空気コンパートメントを包含する。そして、高
レベルの分離オーバファイア空気手段１０６の各分離オーバファイア空気コンパ
ートメント１１４，１１６及び１１８内に、それぞれ、分離オーバファイア空気
ノズルが従来公知の形の適当な装架手段（図示せず）によって装架関係で支持さ
れ、これにより各分離オーバファイア空気ノズルは揺動及び傾動することができ
る。高レベルの分離オーバファイア空気手段１０６の分離オーバファイア空気コ
ンパートメント１１４，１１６及び１１８の各々は、同一の空気供給手段（図示
せず）に流体流れ関係で接続されている。これにより、この空気供給手段は燃焼
支持用空気をこれら分離オーバファイア空気コンパートメント１１４，１１６及
び１１８の各々に供給し、それから、これら分離オーバファイア空気コンパート
メント１１４，１１６及び１１８の各々を通して粉末化固体燃料燃焼炉１０のバ
ーナ領域１４に燃焼支持用空気が噴射される。この更に他の変形例においては、
４つの空気部分間のパーセント配分は下記の配分（Ｆ）が好適とされる。 （Ｆ） １次空気 ２１〜２５％ 燃料用空気 １３〜１５％ オーバファイア空気 ３０〜５０％ オフセット空気 ７〜２０％ ここにおいて、炉内に供給される総空気＝１００％

【００６３】 以上述べたように、本発明によれば、粉末化固体燃料燃焼炉における使用に特
に適した新規かつ改良されたぐう角燃焼システムが提供される。また、本発明に
よれば、好適な空気分配装置の使用によって、炉の作動を向上又は最大にするこ
とができることを特徴とする、新規かつ改良された粉末化固体燃料燃焼炉用ぐう
角燃焼システムが提供される。最後に、本発明によれば、設置するのが比較的容
易、また運転するのが比較的簡単、更に製作するのが比較的安価であることを特
徴とする、粉末化固体燃料燃焼炉用の新規かつ改良された燃料及び空気区画装置
を備えたぐう角燃焼システムが提供される。

【００６４】 以上本発明の幾つかの実施例を詳述してきたけれども、その変形（その幾つか
はすでに説明されている）がこの分野の当業者にとって容易になし得ることを理
解すべきである。したがって、特許請求の範囲は、前述した変形例に加え、本発
明の精神及び範囲内の他のすべての変形例を含むものとされている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にしたがって構成した低ＮＯｘぐう角燃焼システムの燃料及び空気区画
装置を用いる粉末化固体燃料燃焼炉の垂直断面を示す略図である。

【図２】 本発明にしたがって構成し、粉末化固体燃料燃焼炉に用いるのに特に適した低
ＮＯｘぐう角燃焼システムの燃料及び空気区画装置の垂直断面を示す略図である
。

【図３】 本発明にしたがって構成した低ＮＯｘぐう角燃焼システムの燃料及び空気区画
装置に用いられている火炎付着チップを包含する粉末化固体燃料ノズルの側面図
である。

【図４】 本発明にしたがって構成した低ＮＯｘぐう角燃焼システムの燃料及び空気区画
装置に用いられかつ図３に示した火炎付着チップを包含する粉末化固体燃料ノズ
ルの端面図である。

【図５】 本発明にしたがって構成した低ＮＯｘぐう角燃焼システムの燃料及び空気区画
装置に採用されているオフセット燃焼の作動原理を示す燃焼円の平面図である。

【図６】 本発明にしたがって構成した低ＮＯｘぐう角燃焼システムの燃焼及び空気区画
装置を包含する粉末化固体燃料燃焼炉の平面図であって、低ＮＯｘぐう角燃焼シ
ステムの燃料及び空気区画装置に用いられている分離オーバファイア空気手段の
調節可能な左右方向揺動の作動原理を示す図である。

【図７】 本発明にしたがって構成した低ＮＯｘぐう角燃焼システムの燃料及び空気区画
装置を包含する粉末化固体燃料燃焼炉の側面図であって、低ＮＯｘぐう角燃焼シ
ステムの燃料及び空気区画装置に用いられている分離オーバファイア空気手段の
調節可能な傾動の作動原理を示す図である。

【図８】 本発明にしたがって構成した低ＮＯｘぐう角燃焼システムの燃料及び空気区画
装置を包含する粉末化固体燃料燃焼炉の垂直断面を示す略図であって、０．６よ
りも大きいスワール数を採用した時、主風箱を通して粉末化固体燃料燃焼炉内に
噴射される粉末化固体燃料と空気との流れの方向を示す図である。

【図９】 本発明にしたがって構成した低ＮＯｘぐう角燃焼システムの燃料及び空気区画
装置を包含する粉末化固体燃料燃焼炉の平面図であって、０．６のスワール数を
生ずるように主風箱を通して粉末化固体燃料燃焼炉内に噴射される粉末化固体燃
料と空気との噴射角度を示す図である。

【図１０】 本発明にしたがって構成し、粉末化固体燃料燃焼炉に用いるのに特に適した低
ＮＯｘぐう角燃焼システムの他の燃料及び空気区画装置の垂直断面を示す略図で
ある。

【図１１】 図１に示される粉末化固体燃料燃焼炉の風箱の最上位のオフセット空気コンパ
ートメントの拡大平面図である。

【図１２】 図１に示した粉末化固体燃料燃焼炉の一変形例であって、選択した風箱装置を
有する変形例の垂直断面を示す概略斜視図である。

【図１３】 図１２に示される炉の一隅部の風箱の拡大斜視図であって、回転火球を概略的
に示す図である。

【図１４】 図１に示した粉末化固体燃料燃焼炉の他の変形例であって、他の選択した風箱
装置を有する変形例における炉の一隅部の風箱の拡大斜視図であって、回転火球
を概略的に示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ， ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，Ｌ Ｒ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，Ｔ Ｍ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ ，ＺＡ，ＺＷ (71)出願人 2000 ＤＡＹ ＨＩＬＬ ＲＯＡＤ， Ｗ ＩＮＤＳＯＲ， ＣＯＮＮＥＣＴＣＵＴ 06095， Ｕ．Ｓ．Ａ． (72)発明者 ハート ダグラス ジェー アメリカ合衆国 コネチカット 06074 サウス・ウインザー ヘザーウッド・ドラ イブ 51 (72)発明者 ルイス ロバート ディー アメリカ合衆国 コネチカット 06416 クロムウェル ロナルド・ドライブ ５ (72)発明者 サットン ジェームス ピー サード アメリカ合衆国 コネチカット 06074 サウス ウインザー ニューベリー・ロー ド 98 (72)発明者 グリフィス ブルース エフ アメリカ合衆国 コネチカット 06013 バーリントン マウンテン・スプリング・ ロード 134 Ｆターム(参考） 3K065 QA04 QB08 QB10 QB11 TA01 TA08 TB08 TB13 TC03 TD07 TE02 TE07 TE08 TF02 TH12 TJ02 TJ06 TJ07 3K091 AA01 BB05 CC02 CC13 CC23 DD01 DD08 EC05 EC06 EC09 EC13

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の風箱を有すると共に、これらの各風箱が複数のコンパートメントを有し
   、これらのコンパートメントを通して燃料及び空気が炉内に導入される型式の固
   体燃料燃焼炉を運転する方法において、 固体燃料を前記炉内に供給し、 １次空気、すなわち、前記炉内に供給される空気の一部分であって、前記炉の
   風箱のコンパートメント内に配設されている燃料ノズルチップを通して燃料を乗
   せて輸送する空気である１次空気を前記炉内に供給し、 燃料用空気、すなわち、前記炉内に供給される空気の一部分であって、前記燃
   料ノズルチップが配設されているコンパートメントと同じコンパートメントを通
   して前記炉内に供給される空気である燃料用空気を前記炉内に供給し、その際、
   前記１次空気と前記燃料用空気とを前記炉の中央に大体位置している第１の仮想
   円に対して接線をなす方向から前記炉内に供給して、前記炉内に供給されている
   燃料と相互作用させて回転火球を生じさせるようにし、 オーバファイア空気、すなわち、前記炉内に供給される空気の一部分であって
   、前記風箱の最上位の燃料コンパートメントより上方の位置から供給される空気
   であるオーバファイア空気を前記炉内に供給し、 オフセット空気、すなわち、前記炉内に供給される空気の一部分であって、前
   記第１の仮想円と同心でかつ前記第１の仮想円よりも大きい直径を有する第２の
   仮想円を支持するために供給される空気であるオフセット空気を前記炉内に供給
   し、 前記炉内に供給される総空気が下記の関係にしたがって前記１次空気と、前記
   燃料用空気と、前記オーバファイア空気と、前記オフセット空気とから成る方法
   。 総空気（１００％）＝（最大４０％までのオフセット空気）＋（最大５ ０％までのオーバファイア空気）＋（少なくとも２０％の組合せ細配分の １次空気と燃料用空気） ここにおいて、総空気（１００％）＝Ｖ（オフセット空気）＋Ｘ（オー バファイア空気）＋Ｙ（１次空気）＋Ｚ（燃料用空気）であり、これらの Ｖ，Ｘ，Ｙ及びＺは総空気においてそれぞれがパーセント（％）で占める 空気部分である。
2. 【請求項２】 請求項１記載の固体燃料燃焼炉を運転する方法において、前記オフセット空気
   を前記炉内に供給する段階が、前記オフセット空気を前記風箱の最上位のコンパ
   ートメントの上又は下に比較的隣接して、若しくはこの最上位のコンパートメン
   トを通して供給することから成り、かつ、総空気が下記のパーセント（％）の４
   つの空気部分から成る方法。 １次空気 １６〜２４％ 燃料用空気 １２〜２５％ オーバファイア空気 ４〜４５％ オフセット空気 ４〜３５％
3. 【請求項３】 請求項１記載の固体燃料燃焼炉を運転する方法において、前記オフセット空気
   を前記炉内に供給する段階が、前記オフセット空気を前記風箱の最上位のコンパ
   ートメントの上又は下に比較的隣接して、若しくはこの最上位のコンパートメン
   トを通して供給することから成り、かつ、総空気が下記のパーセント（％）の４
   つの空気部分から成る方法。 １次空気 １２〜２５％ 燃料用空気 １２〜２５％ オーバファイア空気 １０〜４５％ オフセット空気 ５〜４０％
4. 【請求項４】 請求項１記載の固体燃料燃焼炉を運転する方法において、前記オフセット空気
   を前記炉内に供給する段階が、前記オフセット空気を前記風箱の最上位のコンパ
   ートメントの上又は下に比較的隣接して、若しくはこの最上位のコンパートメン
   トを通して供給することから成り、また、前記オーバファイア空気を前記炉内に
   供給する段階が分離オーバファイア空気を供給することから成り、かつ、総空気
   が下記のパーセント（％）の４つの空気部分から成る方法。 １次空気 １４〜２２％ 燃料用空気 ９〜２２％ オーバファイア空気 ３０〜４６％ オフセット空気 ５〜３７％
5. 【請求項５】 請求項１記載の固体燃料燃焼炉を運転する方法において、前記オフセット空気
   を前記炉内に供給する段階が、前記オフセット空気を前記風箱の最上位のコンパ
   ートメントの上又は下に比較的隣接して、若しくはこの最上位のコンパートメン
   トを通して供給することから成り、また、前記オーバファイア空気を前記炉内に
   供給する段階が分離オーバファイア空気を供給することから成り、かつ、総空気
   が下記のパーセント（％）の４つの空気部分から成る方法。 １次空気 １７〜２６％ 燃料用空気 １０〜２４％ オーバファイア空気 １５〜４０％ オフセット空気 ５〜４０％
6. 【請求項６】 請求項１記載の固体燃料燃焼炉を運転する方法において、前記オフセット空気
   を前記炉内に供給する段階が、前記オフセット空気を前記風箱の最上位のコンパ
   ートメントの上又は下に比較的隣接して、若しくはこの最上位のコンパートメン
   トを通して供給することから成り、また、前記オーバファイア空気を前記炉内に
   供給する段階が分離オーバファイア空気を供給することから成り、かつ、総空気
   が下記のパーセント（％）の４つの空気部分から成る方法。 １次空気 ２１〜２５％ 燃料用空気 １３〜１５％ オーバファイア空気 ３０〜５０％ オフセット空気 ７〜２０％