JP2003279006A - 微粉固体燃料燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 石炭等の固体燃料と、空気等の気体の混合体
を燃料として燃焼する微粉固体燃料燃焼装置において、
混合気ノズルの内壁面に対して混合気が激しく衝突する
のを抑制して寿命の長期化を達成すると共に溶融スラグ
の堆積を防止する様にしたものを提供することを課題と
する。 【解決手段】 燃料と空気の混合気を火炉内に噴射する
混合気ノズルは、気流吹き込み装置によりその内壁面に
沿って燃料２次空気の一部又は風箱外から供給された圧
縮空気を気流として吹き込まれるので、この気流により
前記混合気が混合気ノズルの内壁面に衝突するのを緩
和、抑制し、かつ同内壁面の周辺で混合気を希薄化し、
混合気ノズルの摩耗低減と燃料の付着堆積防止を図る様
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発電用あるいは工場
用等の蒸気発生を行うボイラおよび化学工業炉等におい
て、微粉砕あるいは粗粉砕されて周辺に付着堆積し易い
性状となった石炭、石油コークス、木材、又はプラスチ
ック廃材等の固体燃料と、空気等の気体の混合体を燃料
として燃焼する微粉固体燃料燃焼装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種装置の概要を図８〜１１に
示す第１例、及び図１２〜１４に示す第２例に基づいて
説明する。図８は従来の第１例に係るボイラ関連系統
図、図９は図８の主要部を示すバーナ風箱概略組立図、
図１０は図９の矢視Ａ−Ａ図、図１１は図９の矢視Ｂ−
Ｂ図、図１２は従来の第２例に係るバーナ風箱概略組立
図、図１３は図１２の矢視Ａ−Ａ図、図１４は混合気ノ
ズル本体出口における微粉炭混合気の状況について、
（ａ）Air/Coal(kg/kg)分布、（ｂ）流速分布と区分し
て示す説明図である。

【０００３】従来の装置、及び本発明の技術内容を簡明
化するめに、ここでは微粉固体燃料として石炭を用いる
ものを例として、以下説明する。この種装置の代表的事
例は、第１例として図８〜１１に示すものがある。

【０００４】図８〜１１において、０１はボイラ本体、
０２は火炉、０３はボイラ本体に取付けられたバーナ風
箱、０４は燃料ノズル、０５は同燃料ノズル０４の上下
に区分して配置された２次空気ノズル、そして０６はバ
ーナ風箱０３内に配置されて燃料と空気を混合した混合
気を移送する混合気ノズル本体である。

【０００５】ここで燃料ノズル０４は、混合気ノズル本
体０６の先端に接続されて前記混合気を絞って火炉０２
内に噴射する混合気ノズル０４ａと、同混合気ノズル０
４ａの外周を覆って設けられ、燃料２次空気を絞って火
炉０２内に噴射する燃料２次空気ノズル０４ｂで構成さ
れている。

【０００６】また、バーナ風箱０３は燃料２次空気コン
パートメント０３ａと２次空気コンパートメント０３ｂ
に区画され、燃料２次空気コンパートメント０３ａは燃
料２次空気流量調整ダンパ０３ａ₁ により、また、２次
空気コンパートメント０３ｂは２次空気流量調整ダンパ
０３ｂ₁ により空気量を調整可能となっている。

【０００７】混合気ノズル０４ａはその内周に耐摩耗材
０４ａ₃ を配設すると共にその先端の混合気噴出口０４
ａ₂ より火炉０２の内側に面して広がる保炎板０４ａ₁
を設け、同様に燃料２次空気ノズル０４ｂはその先端の
燃料２次空気噴出口０４ｂ₂より火炉０２の内側に面し
て広がる保炎板０４ｂ₁ を有し、かつ、燃料２次空気ノ
ズル０４ｂは連結ピン０４ｃにより混合気ノズル本体０
６に対してチルト可能に連結されている。

【０００８】混合気ノズル本体０６はバーナ風箱０３と
の境界に相当する位置で遠心式濃淡分離器（以下、セパ
レータと略称）０６ｃを介して混合気供給ライン１１に
連通し、また、同混合気ノズル本体０６の内部には混合
気ノズル本体内管０６ａが配置され、同混合気ノズル本
体０６を外周寄りの混合気流路０６ｄと、中心寄りの混
合気流路０６ｅに区分すると共に、混合気ノズル本体内
管０６ａの外周の一部に抵抗体０６ｂを設けている。

【０００９】なお、図中０７は押込通風機（ＦＤＦ:For
ced Draft Fan ）、０８は燃焼用空気ライン、０９は石
炭等の固体燃料粉砕機、１０は固体燃料供給ライン、１
２は燃焼排ガスラインを示している。

【００１０】また、１３はＦＤＦ０７で送り込まれる空
気を加熱する空気加熱器、１４は誘引通風機（ＩＤＦ:I
nduced Draft Fan）、１５は再循環排ガスライン、１６
は再循環排ガス通風機（ＧＲＦ:Gas Recirculation Fa
n）を示している。

【００１１】また、１７は固体燃料粉砕機０９へ外部か
ら給送される石炭等の固体燃料、１８は同固体燃料１７
を搬送する１次空気、１９は前記固体燃料１７と１次空
気１８が混合して形成された「微粉炭／空気」混合気
（混合気と略称）である。

【００１２】また、１９ａは前記セパレータ０６ｃで濃
淡分離され、混合気ノズル本体内管０６ａを経て案内さ
れた高濃度混合気、また、これに対して１９ｂは低濃度
混合気、２０は２次空気、２０ａは燃料２次空気を示し
ている。

【００１３】なお２１は火炉０２内で形成される火炎、
２１ａはリングフレーム、２２は燃焼排ガス、２３は再
循環排ガス、そして２４はボイラ本体０１の過熱蒸気管
群を示している。

【００１４】前記の様な各構成部位を有する従来の第１
例において、図示省略の固体燃料貯蔵設備から固体燃料
供給ライン１０を通して送り込まれてきた固体燃料１７
は、固体燃料粉砕機０９で微粉砕され、図示省略の送風
設備から同固体燃料粉砕機０９へ別途送り込まれてきた
１次空気１８と混合され、混合気１９として排出され
る。

【００１５】固体燃料粉砕機０９から排出された混合気
１９は、混合気供給ライン１１を通してボイラ本体０１
の火炉０２に設けられた複数のバーナ風箱０３へ送り込
まれる。

【００１６】火炉０２の断面形状は多角形をしており、
バーナ風箱０３は火炉０２外壁の角部あるいは壁面にそ
れぞれ複数個が纏まって装着されている。ここでバーナ
風箱０３は、その中心部に設けられた燃料２次空気コン
パートメント０３ａと、その上下に設けられた２次空気
コンパートメント０３ｂの３個のコンパートメントから
なっている。

【００１７】燃料２次空気コンパートメント０３ａには
その入口部に燃料２次空気流量調整ダンパ０３ａ₁ が、
また、２次空気コンパートメント０３ｂにはその入口部
に２次空気流量調整ダンパ０３ｂ₁ がそれぞれ設けられ
ている。

【００１８】燃料２次空気コンパートメント０３ａは、
その中心部に混合気ノズル本体０６が設けられ、同混合
気ノズル本体０６の入口部にはセパレータ０６ｃが、ま
た先端部には燃料ノズル０４が装着されている。

【００１９】セパレータ０６ｃは混合気供給ライン１１
と直結されていて、送り込まれてきた混合気１９を濃淡
両濃度に分離し、混合気ノズル本体０６へ送り込む役目
を負っている。

【００２０】混合気ノズル本体０６は、図９の矢視部と
して図１０、１１に表示したところからも明らかな様
に、入口側が円形、出口側が角形の断面形状をしてお
り、その内側には入口から出口に至る中間位置に、混合
気ノズル本体内管０６ａが装着されている。

【００２１】混合気ノズル本体０６と混合気ノズル本体
内管０６ａによって、両者の間に環状の混合気流路０６
ｄを形成し、混合気ノズル本体内管０６ａの内部を通し
て円形の混合気流路０６ｅが形成される。

【００２２】また、混合気ノズル本体内管０６ａの外周
には、その一部に抵抗体０６ｂが配置され、混合気ノズ
ル本体０６との間に形成した前記環状の混合気流路０６
ｄを狭めて混合気１９の流れを混合気ノズル本体０６の
内壁側へ偏らせる様になっている。

【００２３】燃料ノズル０４は、混合気１９を火炉０２
内へ噴出するための混合気ノズル０４ａと、同混合気ノ
ズル０４ａの外周に設けられて２次空気２０を混合気１
９の噴流に接して吹き込む燃料２次空気ノズル０４ｂと
からなり、更にその入口側は、混合気ノズル本体０６の
先端部に対して連結ピン０４ｃによって枢支された状態
で接続されている。

【００２４】混合気ノズル０４ａは、先端に保炎板０４
ａ₁ が、内壁面に耐摩耗材０４ａ₃が装着されている。
ここで耐摩耗材０４ａ₃ は一般に高硬度のセラミック材
が使用されており、その小片（大きさ数十ミリ、厚さ数
ミリ）が接着剤によって混合気ノズル０４ａの内壁面に
張り付けられている。なお燃料２次空気ノズル０４ｂ
は、先端に他の保炎板０４ｂ₁ が装着されている。

【００２５】２次空気コンパートメント０３ｂには、火
炉０２側の端部に、バーナ風箱０３へ送り込まれてきた
２次空気２０の大部分を火炉０２内へ吹き込むための２
次空気ノズル０５が装着されている。

【００２６】混合気供給ライン１１を通してバーナ風箱
０３へ送り込まれてきた混合気１９は、混合気ノズル本
体０６入口に設けられたセパレータ０６ｃによって遠心
分離され、混合気流路０６ｄと混合気流路０６ｅの両流
路から混合気ノズル０４ａへ送り込まれる。

【００２７】分離された混合気１９は、外側の混合気流
路０６ｄから送り込まれる混合気１９の濃度が濃く、内
側の混合気流路０６ｅから送り込まれる混合気１９の濃
度が淡く形成されている。

【００２８】混合気１９を濃淡に分離するのは、固体燃
料の場合においては、混合気１９の燃料濃度が濃いほど
着火燃焼し易い特性を有しているためで、このことは、
一般的にも良く知られていることである。

【００２９】なお、混合気１９全体を濃くすることは粉
砕性および搬送上の面で問題が生じやすいので、普通は
混合気ノズル０４ａから噴出される混合気１９の表面側
を高燃料濃度に保って形成された火炎２１の着火安定性
の向上を図っている。

【００３０】前記外側の混合気流路０６ｄへ送り込まれ
た混合気１９は、抵抗体０６ｂを通って混合気ノズル０
４ａへ吹き込まれるが、抵抗体０６ｂを通過するときに
混合気１９に偏流が生じ、抵抗体０６ｂの出口では微粉
固体燃料１７ａの慣性力により混合気ノズル本体０６の
内壁面に沿って高濃度混合気１９ａが形成される。

【００３１】なお、前記高濃度混合気１９ａは、前記外
側の混合気流路０６ｄ出口近傍で図示省略の旋回防止板
によって直進流化された後、混合気ノズル０４ａへ吹き
込まれることになる。他方、内側の混合気流路０６ｅへ
送り込まれた混合気１９は、そのまま混合気ノズル０４
ａへ吹き込まれる。

【００３２】前記の様にして混合気ノズル０４ａ内へ送
り込まれてきた高濃度混合気１９ａと低濃度混合気１９
ｂは、そのまま外側が高濃度混合気１９ａ、内側が低濃
度混合気１９ｂと言った濃度分布を維持して、混合気噴
出口０４ａ₂ から火炉０２内へ吹き込まれる。

【００３３】その際、保炎板０４ａ₁ の火炉０２に面し
た表面に循環流が形成され、混合気１９の表面側、即
ち、高濃度混合気１９ａの一部が巻き込まれる。その結
果、保炎板０４ａ₁ の火炉０２に面した表面には微粉固
体燃料１７ａの淀み部が形成される。

【００３４】一方、ＦＤＦ０７によって燃焼用空気ライ
ン０８を通して送り込まれてきた２次空気２０は途中、
空気加熱器１３で燃焼排ガス２２との熱交換によって昇
温され、バーナ風箱０３へ送り込まれてくる。

【００３５】バーナ風箱０３へ送り込まれてきた２次空
気２０は、燃料２次空気コンパートメント０３ａと２次
空気コンパートメント０３ｂに分流される。この流量配
分は前記燃料２次空気コンパートメント０３ａと２次空
気コンパートメント０３ｂそれぞれの入口部に設けられ
た燃料２次空気流量調整ダンパ０３ａ ₁ および２次空気
流量調整ダンパ０３ｂ₁ によって行う。

【００３６】燃料２次空気コンパートメント０３ａへ送
り込まれた２次空気２０は、同燃料２次空気コンパート
メント０３ａに装着された燃料ノズル０４のうち、燃料
２次空気ノズル０４ｂから燃料２次空気２０ａとして火
炉０２内へ吹き込まれる。

【００３７】また、２次空気コンパートメント０３ｂへ
送り込まれた２次空気２０は、２次空気コンパートメン
ト０３ｂに装着された２次空気ノズル０５から２次空気
２０として火炉０２内へ吹き込まれる。

【００３８】なお前記燃料２次空気ノズル０４ｂの先端
に設けられた保炎板０４ｂ₁ は、前記混合気ノズル０４
ａの先端に設けられた保炎板０４ａ₁ とほぼ平行に装着
され、両者の間から吹き込まれる燃料２次空気２０ａが
着火部近傍で直接火炎２１に衝突するのを防ぎ、火炎２
１の着火安定性を維持する効果を有している。

【００３９】混合気ノズル０４ａから火炉０２内へ吹き
込まれた混合気１９は、図示省略の着火源によって着火
し、火炎２１を形成する。同時に前記保炎板０４ａ₁ の
火炉０２へ面した表面にできた微粉固体燃料１７ａの淀
み部にも着火してリングフレーム２１ａを形成する。火
炎２１の形成後はリングフレーム２１ａが着火源となっ
て火炎２１の着火部が安定する。

【００４０】燃料２次空気２０ａ中の酸素は主として火
炎２１の着火部近傍の燃焼に消費される。そして火炎２
１はさらに２次空気ノズル０５から吹き込まれた２次空
気２０と拡散混合して、前記２次空気２０中の酸素を消
費しながら燃焼を継続し、燃焼排ガス２２を発生する。

【００４１】燃焼排ガス２２は火炉０２の後流位置に配
置された過熱蒸気管群２４等で蒸気と熱交換した後、大
半が空気加熱器１３へ送り込まれると共に、一部がＧＲ
Ｆ１６により再循環排ガス２３として火炉０２内へ送り
込まれ再利用される。空気加熱器１３へ送り込まれた燃
焼排ガス２２は、前記ＦＤＦ０７によって送り込まれて
きた２次空気２０を加熱後、ＩＤＦ１４によって大気放
出される。

【００４２】次に従来のこの種装置の第２例を図１２〜
１４に基づいて説明する。なお、前記第１例と比べて異
なる点は、混合気１９の濃淡分離を行う部位の構成であ
り、その余の構成は殆ど同一であるので、前記第１例と
同一の部位については、図面中に同一符号を付して示
し、重複する説明は極力省略する。

【００４３】図１２、１３において、混合気ライン１１
を通して送り込まれてきた混合気１９は、混合気ノズル
本体０６へ導入される。混合気ノズル本体０６内は、そ
の入口側が円形断面、出口側が角形断面をなした混合気
流路０６ｆで形成されている。また、混合気ノズル本体
０６の入口側は前記混合気供給ライン１１と直結され、
出口側は燃料ノズル０４内の混合気ノズル０４ａと接続
されている。

【００４４】混合気ノズル本体０６内部の角形断面部に
は、中空長方形断面の抵抗体（０６ｂ）が混合気流路０
６ｆを塞ぐようにして装着されている。なお、前記中空
長方形断面の抵抗体０６ｂは、前記第１例の混合気ノズ
ル本体内管０６ａに対応するとも言えるが、同混合気ノ
ズル本体内管０６ａに設けた抵抗体０６ｂの機能に近似
する機能が強調されるので、同部材について本実施の形
態では『抵抗体０６ｂ』として説明する。

【００４５】抵抗体０６ｂは、正面断面形状が横長の長
方形で、その中心部は抵抗体０６ｂを貫通して開口され
ている。抵抗体０６ｂの装着部では、混合気ノズル本体
０６の内壁面と抵抗体０６ｂ外壁面の間に形成される隙
間と、抵抗体０６ｂ中心の開口部とが混合気流路０６ｆ
となる。

【００４６】すなわち、混合気ノズル本体０６の内壁面
と抵抗体０６ｂの外壁面との間に形成される通路が外側
の混合気流路０６ｄとなり、中心開口部通路が内側の混
合気流路０６ｅとなって、これを合わせれば全体として
混合気流路０６ｆとなる。

【００４７】前記抵抗体０６ｂを横から見た側面外形
は、入口側の垂直辺長さが短い台形で、抵抗体０６ｂは
上下外壁面共に入口側から中間部まで出口側へ向かって
一定の傾斜角度で広がり、中間部から出口までは平行に
なっている。したがって混合気流路０６ｄは、入口から
中間部までは順次狭くなって行き、中間部から出口まで
は一定となっている。

【００４８】混合気ノズル本体０６内の混合気流路０６
ｆを送り込まれてきた混合気１９は、抵抗体０６ｂの入
口で混合気流路０６ｄと混合気流路０６ｅに分流される
が、混合気流路０６ｅへ送り込まれた混合気１９はその
ままの濃度で抵抗体０６ｂを出て行く。

【００４９】一方、混合気流路０６ｄへ送り込まれた混
合気１９は、次第に流速が加速され、同混合気流路０６
ｄの中間部から出口にかけて流速が最大となって広い混
合気流路０６ｆへ高流速で噴出される。

【００５０】その際、混合気１９に偏流が生じ、慣性力
が大きい微粉固体燃料１７ａが混合気ノズル本体０６内
壁面側に偏るので外側に高濃度混合気１９ａが形成され
る。その上、抵抗体０６ｂの出口部と混合気ノズル０４
ａ間距離が近いため高濃度混合気１９ａの高流速は減衰
することなく混合気ノズル０４ａ内へ噴出されることに
なる。

【００５１】外側の混合気流路０６ｄを通った混合気１
９のうち抵抗体０６ｂの壁面側を流れた混合気１９は、
抵抗体０６ｂ出口で淡濃度化されて混合気ノズル０４ａ
内へ噴出されるが、内側の混合気流路０６ｅから噴出さ
れた混合気１９と合流し、低濃度混合気１９ｂを形成す
る。

【００５２】なお参考のため先に発明者等が実施した微
粉炭混合気濃淡分離試験結果の一例を図１４（ａ）、
（ｂ）に示す。図１４（ａ）において、微粉炭混合気の
Air/Coal(kg/kg）は、混合気ノズル本体０６上下の内壁
面寄りに最低Air/Coal(kg/kg）、即ち高濃度混合気１９
ａの存在を示している。また、図１４（ｂ）において、
流速分布も混合気ノズル本体０６上下の内壁面寄りに高
流速部が存在していることを示している。

【００５３】かくして混合気ノズル０４ａへ吹き込まれ
た高濃度混合気１９ａと低濃度混合気１９ｂは、そのま
ま外側に高濃度混合気１９ａ、内側に低濃度混合気１９
ｂが形成された濃度分布で混合気噴出口０４ａ₂ から火
炉０２内へ噴出され、燃焼に供される。なお混合気供給
ライン１１より上流、及びボイラ本体０１内におけるそ
の他の構成、作用については、前記第１例のものと同様
であり、説明は省略する。

【００５４】

【発明が解決しようとする課題】前記した様に従来のこ
の種の装置においては、送り込まれてきた混合気１９が
混合気ノズル本体０６内に装着された抵抗体０６ｂによ
り偏流し、高濃度化した混合気１９ａが高流速を維持し
たままで混合気ノズル０４ａへ吹き込まれ、内壁面に激
しく衝突するので同混合気ノズル０４ａの内壁面の摩耗
が酷い。

【００５５】この摩耗を防止するため、混合気ノズル０
４ａ内壁面には大きさが数十ミリ角、厚さが数ミリの耐
摩耗材０４ａ₃ を接着剤で張り付けているが、火炉０２
内の火炎群および火炎（自火炎）２１からの輻射熱に晒
され、高温化して接着剤性能が劣化すること、及び高流
速で吹き込まれる高濃度混合気１９ａによって使用中に
脱落されることがあるので、長期間に亘っての摩耗防止
が不可能となる。

【００５６】また、混合気１９はその表面側が高濃度で
あり、混合気ノズル０４ａ出口に設けた保炎板０４ａ₁
の火炉０２に面した表面に形成される循環流に高濃度混
合気１９ａ中の微粉固体燃料１７ａが巻き込まれ、着火
して安定したリングフレーム２１ａが形成され、火炎２
１の着火点もこのリングフレーム２１ａにより混合気噴
出口０４ａ₂ 近くで維持される。

【００５７】そのため保炎板０４ａ₁ の火炉０２に面す
る表面では常に燃焼が行われており、生成された灰が保
炎板０４ａ₁ の前記表面に溶着堆積することとなり、こ
の堆積灰が成長すると混合気噴出口０４ａ₂ 内壁面での
高濃度混合気１９ａの流れに乱れが生じ、混合気ノズル
０４ａ内壁面へ微粉固体燃料１７ａが付着堆積するよう
になり、ついには付着堆積した微粉固体燃料１７ａに着
火してスラッギングへと発展する。

【００５８】更にまた、混合気ノズル０４ａ内では混合
気１９の表面側に高濃度混合気１９ａが形成されている
ため、何らかの原因で流速分布が不均一となったり、流
れに乱れが生じたりして低流速部が生じると、前記混合
気ノズル０４ａ内に微粉固体燃料１７ａが付着堆積し易
くなる。

【００５９】微粉固体燃料１７ａが付着堆積すると火炉
０２内の火炎群および火炎（自火炎）２１からの輻射熱
により加熱され堆積した微粉固体燃料１７ａに着火して
燃焼し、溶融スラグが堆積する。

【００６０】そしてこれが酷いときは溶融スラグにより
混合気ノズル０４ａを閉塞し、上流の混合気供給ライン
１１側にまで逆上って正常機能に支障を来たす様になる
等々の問題がある。

【００６１】本発明は、このような従来のものにおける
問題点を解消し、混合気ノズルの内壁面に対して混合気
が激しく衝突するのを抑制し、保炎板等を含めて混合気
ノズルの寿命の長期化を達成すると共に溶融スラグの堆
積を防止し、装置全体に亘って正常機能の維持を図る様
にした微粉固体燃料燃焼装置を提供することを課題とす
るものである。

【００６２】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した課題を
解決すべくなされたもので、その第１の手段として、風
箱内に配置され、燃料と空気を混合した混合気を移送す
る混合気ノズル本体と、同混合気ノズル本体の先端に接
続され、前記混合気を絞って火炉内に噴射する混合気ノ
ズルと、同混合気ノズルの外周を覆って設けられ、前記
風箱内の燃料２次空気コンパートメントを経て供給され
る燃料２次空気を絞って火炉内に噴射する燃料２次空気
ノズルとを有し、前記燃料２次空気の一部又は前記風箱
外から供給された圧縮空気を前記混合気ノズルの内壁面
に沿って吹き込む気流吹き込み装置を設け、この気流に
より前記混合気ノズル本体を出た混合気が混合気ノズル
の内壁面に衝突するのを緩和すると共に同内壁面の周辺
で混合気を希薄化し、前記混合気ノズルの摩耗低減と燃
料の付着堆積防止を図る様にした微粉固体燃料燃焼装置
を提供するものである。

【００６３】すなわち同第１の手段によれば、燃料と空
気の混合気を火炉内に噴射する混合気ノズルは、気流吹
き込み装置によりその内壁面に沿って燃料２次空気の一
部又は風箱外から供給された圧縮空気を気流として吹き
込まれるので、この気流により前記混合気が混合気ノズ
ルの内壁面に衝突するのを緩和、抑制し、かつ同内壁面
の周辺で混合気を希薄化し、混合気ノズルの摩耗低減と
燃料の付着堆積防止を図る様にしたものである。

【００６４】また、本発明は第２の手段として、前記第
１の手段において、前記気流吹き込み装置は、前記混合
気ノズルの入口部内周側に同心状に配置した補助混合気
ノズルで構成した微粉固体燃料燃焼装置を提供するもの
である。

【００６５】すなわち同第２の手段によれば、前記混合
気ノズルの内壁面に対する混合気の衝突を緩和、抑制す
ると共に同内壁面の周辺で混合気を希薄化すべく気流を
吹き込む気流吹き込み装置として、補助混合気ノズルを
混合気ノズルの入口部内周側に同心状に設けたので、簡
便な構成の下で混合気ノズルの内壁面に気流を供給し、
混合気の衝突緩和、抑制と混合気の希薄化を確実にし、
混合気ノズルの摩耗低減と燃料の付着堆積防止を図る様
にしたものである。

【００６６】また、本発明は第３の手段として、前記第
２の手段において、前記気流吹き込み装置は、前記混合
気ノズルの出口部外周側に所定間隔離して同心状に配置
した第２の補助混合気ノズルを含めて構成した微粉固体
燃料燃焼装置を提供するものである。

【００６７】すなわち同第３の手段によれば、前記混合
気ノズルの入口部内周側に同心状に配置した補助混合気
ノズルに加えて、第２の補助混合気ノズルを混合気ノズ
ルの出口部外周側に設けているので、混合気の衝突緩
和、抑制はもとより、燃料の付着堆積防止をより確実、
的確に行う様にしたものである。

【００６８】また、本発明は第４の手段として、前記第
２又は第３の手段において、前記補助混合気ノズルは、
その内面に耐摩耗材を装着して構成した微粉固体燃料燃
焼装置を提供するものである。

【００６９】すなわち同第４の手段によれば、前記混合
気ノズルの内壁面に対する混合気の衝突を緩和、抑制す
ると共に同混合気を希薄化すべく気流を吹き込む補助混
合気ノズルは、その内面に耐摩耗材を装着しているの
で、同補助混合気ノズル自体が混合気の衝突により摩耗
するのを防止され、長期の使用にも耐える様にしたもの
である。

【００７０】また、本発明は第５の手段として、前記第
１の手段において、前記気流吹き込み装置は、前記混合
気ノズル本体の外周に同心状に形成した気流通路を有
し、同気流通路の先端を混合気ノズルの内周面に沿って
開口して構成した微粉固体燃料燃焼装置を提供するもの
である。

【００７１】すなわち同第５の手段によれば、前記混合
気ノズルの内壁面に対する混合気の衝突を緩和、抑制す
ると共に同内壁面の周辺で混合気を希薄化すべく気流を
吹き込む気流吹き込み装置を、混合気ノズル本体の外周
でこれと同心に設けられた気流通路と、その先端で混合
気ノズルの内周面に沿った開口とにより構成しているの
で、簡便な構成の下で混合気ノズルの内壁面に気流を供
給し、混合気の衝突緩和、抑制と混合気の希薄化を確実
にし、混合気ノズルの摩耗低減と燃料の付着堆積防止を
図る様にしたものである。

【００７２】また、本発明は第６の手段として、前記第
１乃至第５の何れかの手段において、前記風箱外から供
給されて前記気流吹き込み装置により前記混合気ノズル
の内壁面に沿って吹き込まれる圧縮空気は、燃料２次空
気より高圧の圧縮空気とした微粉固体燃料燃焼装置を提
供するものである。

【００７３】すなわち同第６の手段によれば、前記混合
気ノズルの内壁面に対する混合気の衝突を緩和、抑制す
ると共に同内壁面の周辺で混合気を希薄化すべく気流吹
き込み装置により吹き込まれる圧縮空気は、燃料２次空
気より高圧としているので、混合気ノズルの内壁面に沿
って正確に吹き込まれ、かつ、燃料の付着堆積防止を確
実に行い得るものである。

【００７４】また、本発明は第７の手段として、前記第
６の手段において、前記圧縮空気は、火炎の着火点近傍
における着火状況を検知する火炎検知器の信号により流
量制御される様に構成した微粉固体燃料燃焼装置を提供
するものである。

【００７５】すなわち同第７の手段によれば、前記混合
気ノズルの内壁面に対する混合気の衝突を緩和、抑制す
ると共に同内壁面の周辺で混合気を希薄化すべく気流吹
き込み装置により吹き込まれる圧縮空気は、火炎検知器
により火炎の着火点近傍における着火状況を検知把握し
てその流量を調整制御されるので、混合気の衝突緩和、
抑制と混合気の希薄化をより正確にし、混合気ノズルの
摩耗低減と燃料の付着堆積防止を図る様にしたものであ
る。

【００７６】更にまた、本発明は第８の手段として、前
記第６の手段において、前記圧縮空気は、混合気ノズル
の壁面温度を検知する温度センサの信号により流量制御
される様に構成した微粉固体燃料燃焼装置を提供するも
のである。

【００７７】すなわち同第８の手段によれば、前記混合
気ノズルの内壁面に対する混合気の衝突を緩和、抑制す
ると共に同内壁面の周辺で混合気を希薄化すべく気流吹
き込み装置により吹き込まれる圧縮空気は、温度センサ
により混合気ノズルの壁面温度を検知把握してその流量
を調整制御されるので、混合気の衝突緩和、抑制と混合
気の希薄化をより正確にし、混合気ノズルの摩耗低減と
燃料の付着堆積防止を図る様にしたものである。

【００７８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の第１形態について
図１乃至図３に基づいて説明する。図１は本実施の形態
に係る微粉固体燃料燃焼装置の燃料ノズルの組立断面
図、図２は図１の矢視Ａ−Ａ図、図３は図１にバーナ風
箱の概略組立と概略制御系統を加えて示す説明図であ
る。

【００７９】なお、説明が冗長とならない様に、前記し
た従来の装置と同一の部位については、図面中に同一の
符号を付して示し、重複する説明は極力省略して本実施
の形態に特有の点を重点的に説明する。

【００８０】すなわち、本実施の形態において、０３は
バーナ風箱で、燃料２次空気コンパートメント０３ａ、
燃料２次空気流量調整ダンパ０３ａ₁ 、２次空気コンパ
ートメント０３ｂ、２次空気流量調整ダンパ０３ｂ₁ 等
が含まれている。

【００８１】０４は燃料ノズルで、混合気ノズル本体０
６の先端側に連結ピン０４ｃによりチルト可能に枢支さ
れ、混合気ノズル０４ａ、燃料２次空気ノズル０４ｂ、
及び補助混合気ノズル１０１等が含まれている。

【００８２】なお、混合気ノズル本体０６は、混合気噴
出口０４ａ₂ より先端側に保炎板０４ａ₁ を有し、ま
た、燃料２次空気ノズル０４ｂは燃料２次空気噴出口０
４ｂ₂より先端側に保炎板０４ｂ₁ を有している。

【００８３】０５は２次空気ノズルで、前記燃料ノズル
０４の上下に分かれてそれぞれ配置されている。

【００８４】前記補助混合気ノズル１０１は前記混合気
ノズル０４ａの入口部内周側に同心状に配置されてお
り、風箱０３の外部に設けた図示省略の圧縮機に気流供
給ライン１０５を介して連通して気流１０６を供給され
る気流ヘッダ１０２を上下に区分して設け、かつ、同気
流ヘッダ１０２に連通した気流連絡管１０２ａを内蔵し
ている。

【００８５】更に同補助混合気ノズル１０１の先端側に
は、上下に区分されて前記気流連絡管１０２ａに連なる
気流室１０３と、同気流室１０３に連なり混合気ノズル
０４ａ内に開口する気流噴出口１０４が設けられてい
る。

【００８６】ここで気流噴出口１０４は、図２の記載か
らも理解される様に、スリット状に形成されているが、
これはスリット状に限定されるものではなく、複数の孔
群で形成してよいことは勿論である。

【００８７】なお、１９は固体燃料１７と１次空気１８
が混合して形成された混合気を示し、同混合気１９は燃
料密度の高い高濃度混合気１９ａと、同燃料密度の低い
淡濃度混合気１９ｂに区分されて混合気ノズル０４ａか
ら火炉０２へ供給される。

【００８８】また、１０７は火炎検知器、１０８は温度
センサで、前記火炎検知器１０７は２次空気ノズル０５
の出口近傍に検出端部を配置し、また、温度センサ１０
８は混合気ノズル０４ａの混合気噴出口０４ａ₂ 近傍に
検出端部を配置し、それぞれの検出信号を気流流量制御
装置１１０に加え、同信号に応じて気流流量調整器１０
９を制御する様に構成されている。

【００８９】前記の様な各構成部位を有する本実施の形
態を更に詳細に説明すると、燃料ノズル０４は内側に混
合気ノズル０４ａ、その外側の燃料２次空気ノズル０４
ｂによって構成されているが、混合気ノズル０４ａ内に
は同混合気ノズル０４ａの入口部に補助混合気ノズル１
０１が装着されている。そして補助混合気ノズル１０１
の内壁面にはセラミック材等の高硬度材料が耐摩耗材０
４ａ₃ として張り付けられている。

【００９０】混合気ノズル０４ａの入口には、微粉固体
燃料堆積防止用の気流ヘッダ１０２が設けられ、同気流
ヘッダ１０２から微粉固体燃料堆積防止用の気流連絡管
１０２ａが補助混合気ノズル１０１の先端外周部に設け
られたスラグ堆積防止用の気流室１０３に連結されてい
る。

【００９１】ここで気流室１０３の出口側には、同気流
室１０３に送り込まれてきた微粉固体燃料堆積防止用の
気流１０６を混合気ノズル０４ａ内に吹き込むための微
粉固体燃料堆積防止用の気流噴出口１０４が設けられて
いる。

【００９２】微粉固体燃料堆積防止用の気流ヘッダ１０
２は、図示省略の空気圧縮機から配設された微粉固体燃
料堆積防止用の気流供給ライン１０５の末端に接続さ
れ、同気流供給ライン１０５の途中には微粉固体燃料堆
積防止用の気流流量調整器１０９が装着されている。

【００９３】燃料２次空気コンパートメント０３ａの上
下に設けられた２次空気コンパートメント０３ｂの出口
に装着された２次空気ノズル０５の何れか片方（図３で
は上部の２次空気ノズル）には、燃焼中に常時火炎２１
の着火状況を検知するため火炎検知器１０７が装着され
ている。

【００９４】また微粉固体燃料１７ａが堆積し易い混合
気ノズル０４ａの下部壁面には、混合気噴出口０４ａ₂
近傍で同混合気ノズル０４ａのメタル温度を測定するた
めの温度センサ１０８が取り付けられている。

【００９５】混合気ノズル本体０６へ送り込まれてきた
混合気１９は、混合気ノズル本体０６内において高濃度
混合気１９ａと淡濃度混合気１９ｂに分けられて、同混
合気ノズル本体０６先端部から補助混合気ノズル１０１
を経て混合気ノズル０４ａ内へ吹き込まれ、混合気噴出
口０４ａ₂ から火炉０２内へ噴出される。

【００９６】ＦＤＦ０７によって燃焼用空気ライン０８
を通してバーナ風箱０３へ送り込まれてきた２次空気２
０は、燃料２次空気流量調整ダンパ０３ａ₁ および２次
空気流量調整ダンパ０３ｂ₁ によって分流され、燃料２
次空気コンパートメント０３ａと２次空気コンパートメ
ント０３ｂから燃料２次空気ノズル０４ｂ、２次空気ノ
ズル０５を経て火炉０２内へ供給される。

【００９７】燃料２次空気コンパートメント０３ａへ送
り込まれてきた２次空気２０は、燃料２次空気ノズル０
４ｂ内で混合気ノズル０４ａの外表面に沿った燃料２次
空気２０ａと内表面に沿った燃料２次空気分流１２０に
分けられ、大部分に当たる前者は燃料２次空気噴出口０
４ｂ₂ から火炉０２内へ吹き込まれ、一部に当たる後者
は燃料２次空気分流１２０として燃料２次空気流路１２
１から混合気ノズル０４ａ内へ吹き込まれる。

【００９８】一方、微粉固体燃料堆積防止用の気流１０
６は、図示されてない空気圧縮機により微粉固体燃料堆
積防止用の気流供給ライン１０５を通して前記微粉固体
燃料堆積防止用の気流流量調整器１０９へ送り込まれ、
所定流量に調整された後、微粉固体燃料堆積防止用の気
流ヘッダ１０２へ送り込まれてくる。

【００９９】更にこの気流１０６は、微粉固体燃料堆積
防止用の気流連絡管１０２ａを介して微粉固体燃料堆積
防止用の気流室１０３へ送り込まれ、同気流室１０３先
端の微粉固体燃料堆積防止用の気流噴出口１０４から混
合気ノズル０４ａ内壁面に沿って噴射される。

【０１００】なお、気流１０６は、２次空気２０及び燃
料２次空気２０ａより高圧であり、２次空気２０及び燃
料２次空気２０ａが、２次空気ノズル０５及び燃料２次
空気ノズル０４ｂを経て１００〜２００ｍｍａｑ程度の
圧力で噴出されるのに対し、気流噴出口１０４から噴出
される微粉固体燃料堆積防止用の気流１０６は、ほぼ１
ｋｇ／ｃｍ² 程度の圧力に調整されるのが好ましい。

【０１０１】この様にして噴射された微粉固体燃料堆積
防止用の気流１０６により、混合気ノズル０４ａ内壁面
に接する高濃度混合気１９ａの表面の微粉炭濃度が希薄
になって微粉固体燃料堆積防止と摩耗を緩和する。その
際、前記燃料２次空気分流１２０も合流されるので微粉
固体燃料堆積防止の効果が高まる。

【０１０２】微粉固体燃料堆積防止用の気流１０６は、
混合気ノズル０４ａの壁面への吹き付け量が過多になる
と、高濃度混合気１９ａの濃度低下をきたし、火炎２１
の安定着火を損なう恐れがある。

【０１０３】そのため２次空気ノズル０５内に火炎検知
器１０７を設置して燃焼中は火炎２１の着火部近傍を常
時検知し、その情報を流量調節用の気流流量制御装置１
１０へ送り込んで微粉固体燃料堆積防止用の気流流量調
整器１０９を操作し、微粉固体燃料堆積防止用の気流１
０６を適正流量となるよう自動制御する。

【０１０４】火炎２１の検出量が小さい場合は微粉固体
燃料堆積防止用の気流１０６の投入量を低減し、大きい
場合は増加する方向に自動制御される。なお火炎検知器
１０７の設置場所は、２次空気ノズル０５内に限らず、
火炎２１の着火部近傍が検知できれば何処でも良い。

【０１０５】微粉固体燃料堆積防止用の気流１０６の流
量制御は、火炎２１の着火状況だけでなく、微粉固体燃
料１７ａの堆積状況によっても行う。前記温度センサ１
０８によって混合気ノズル０４ａ壁面のメタル温度を検
出して微粉固体燃料１７ａ付着体積の有無を判断し、付
着体積の傾向がある場合は、微粉固体燃料堆積防止用の
気流１０６の投入量を増加するよう自動制御する。

【０１０６】上記のような自動制御を容易にするために
は微粉固体燃料堆積防止用の気流１０６投入量の基準値
を設定しておくことが望ましい。微粉固体燃料堆積防止
用の気流１０６の基準投入量は、使用する固体燃料１７
の性状（燃料比、灰融点、燃料の粘結性等）によって設
定すればよい。

【０１０７】この様に本実施の形態によれば、燃焼中、
混合気ノズル０４ａの内壁面に微粉固体燃料堆積防止用
の気流１０６を吹き付けることにより、同混合気ノズル
０４ａの内壁面に沿って空気層または極低濃度混合気層
が形成されるので、混合気ノズル０４ａの内壁面に対し
て高濃度混合気１９ａが直接接触することが無くなり、
混合気ノズル０４ａの内壁面の摩耗が緩和されると共に
微粉固体燃料１７ａの堆積を防止できる。

【０１０８】また、混合気ノズル０４ａの入口部に補助
混合気ノズル１０１を設け、高濃度混合気１９ａの流れ
が同補助混合気ノズル１０１の内壁面にだけ接して流れ
るようにしたため、摩耗防止用の耐摩耗材０４ａ₃ の装
着は該補助混合気ノズル１０１の内壁面だけ装着施工す
れば良いことになる。

【０１０９】そのため火炉０２内等からの輻射熱により
加熱されても温度上昇が緩和されるので耐摩耗材０４ａ
₃ の装着に使用する接着剤の性能劣化を防止でき、耐久
時間が格段に長くなる。また補助混合気ノズル１０１
は、従来の混合気ノズル０４ａに比べ内壁面積が小さく
なるので耐摩耗材０４ａ₃ の使用量の減少と言う利点も
生じる。

【０１１０】更に、微粉固体燃料堆積防止用の気流１０
６の流量調整は、火炎２１の着火部近傍を常時火炎検知
器１０７によって、また微粉固体燃料１７ａの堆積の有
無を把握するため混合気ノズル０４ａの内壁の温度を温
度センサ１０８によって検知し、それらの情報を常時、
微粉固体燃料堆積防止用の気流制御装置１１０へ送り込
んで自動制御するようにしたので、安定した良好な燃焼
状況を維持しながらボイラの安全運転が確保できる等々
の効果を奏することが出来るものである。

【０１１１】次に本発明の実施の第２形態について図４
及び図５に基づいて説明する。図４は本実施の形態に係
る微粉固体燃料燃焼装置の燃料ノズルの組立断面図、図
５は図４の矢視Ａ−Ａ図である。

【０１１２】なお、説明が冗長とならない様に、前記し
た実施の第１形態と同一の部位については、図面中に同
一の符号を付して示し、重複する説明は極力省略して本
実施の形態に特有の点を重点的に説明する。

【０１１３】本実施の形態において、０３はバーナ風箱
で、燃料２次空気流量調整ダンパ０３ａ₁ を有する燃料
２次空気コンパートメント０３ａ、及び２次空気流量調
整ダンパ０３ｂ₁ を有する２次空気コンパートメント０
３ｂを含んでいる。

【０１１４】０４は燃料ノズルで、混合気ノズル０４ａ
と、その外周側に配置されて燃料２次空気噴出口０４ｂ
₂ の先端に保炎板０４ｂ₁ を有する燃料２次空気ノズル
０４ｂを含んでいる。

【０１１５】１０１ａは補助混合気ノズルで、内周に耐
摩耗材０４ａ₃ を張られ、混合気ノズル０４ａの上流端
で同心状に配置され、同混合気ノズル０４ａとの間で燃
料２次空気分流通路１２１ａを形成している。

【０１１６】なお、この補助混合気ノズル１０１ａは、
前記実施の第１形態における補助混合気ノズル１０１と
異なり、同実施の第１形態における気流ヘッダ１０２、
気流室１０３等気流１０６の導入機構を有するものでは
なく、混合気ノズル０４ａに対して、空気量が十分に確
保できる燃料２次空気を燃料２次空気分流通路１２１ａ
から供給する様に構成されている。

【０１１７】また、１０１ｂは前記補助混合気ノズル１
０１ａと異なるもう一つの補助混合気ノズルで、混合気
ノズル０４ａの先端側で同混合気ノズル０４ａと燃料２
次空気ノズル０４ｂの間に配置され、その先端には保炎
板０４ａ₁ を設け、かつ、混合気ノズル０４ａとの間に
燃料２次空気２０ａを分流した燃料２次空気分流１２０
ｂを案内する燃料２次空気分流通路１２１ｂを形成して
いる。

【０１１８】前記の様な各構成部位を有する本実施の形
態を更に詳細に説明すると、まず、本実施の形態は前記
実施の第１形態に比べ、混合気ノズル０４ａの内側に補
助混合気ノズル１０１ａと、外側にもう一つの異なる補
助混合気ノズル１０１ｂを設け、混合気ノズル０４ａ内
壁面に微粉固体燃料堆積防止用の気流１０６として燃料
２次空気分流１２０ａを吹き込み、保炎板０４ａ₁ の火
炉０２に面した表面に微粉固体燃料堆積防止用の気流１
０６として燃料２次空気分流１２０ｂを吹き込むように
した点が相違するものである。

【０１１９】混合気ノズル０４ａの入口部内側には補助
混合気ノズル１０１ａが設けられ、その内壁面には耐摩
耗材０４ａ₃ が接着されている。混合気ノズル０４ａの
先端部外側には補助混合気ノズル１０１ｂが設けられ、
同補助混合気ノズル１０１ｂの先端には一定の角度で外
側に広がった保炎板０４ａ ₁ が装着されている。

【０１２０】混合気ノズル０４ａの内壁と補助混合気ノ
ズル１０１ａの外壁の間には空間が形成されるが、この
空間が燃料２次空気分流通路１２１ａであり、その出口
部が燃料２次空気分流噴出口１２１ａ₁ となっている。

【０１２１】また、混合気ノズル０４ａの外壁と補助混
合気ノズル１０１ｂの内壁との間に形成される空間が燃
料２次空気通路１２１ｂを形成し、その出口部が燃料２
次空気噴出口１２１ｂ₁ を形成している。

【０１２２】バーナ風箱０３内の燃料２次空気コンパー
トメント０３ａに送り込まれてきた燃料２次空気２０ａ
は、燃料ノズル０４内で燃料２次空気２０ａ、燃料２次
空気分流１２０ａおよび燃料２次空気分流１２０ｂの三
つに分流される。

【０１２３】燃料２次空気２０ａは、燃料２次空気ノズ
ル０４ｂの内壁と補助混合気ノズル１０１ｂの外壁の間
を通って燃料２次空気噴出口０４ｂ₂ から火炉０２内へ
吹き込まれる。

【０１２４】燃料２次空気分流１２０ａは、燃料２次空
気通路１２１ａを通って燃料２次空気噴出口１２１ａ₁
から混合気ノズル０４ａの内壁面に向かって吹き込まれ
る。噴射された燃料２次空気分流１２０ａにより、混合
気ノズル０４ａの内壁面に接して流れる高濃度混合気１
９ａは、その表面の微粉炭濃度が希薄になるので微粉固
体燃料堆積防止と摩耗が緩和される。

【０１２５】燃料２次空気分流１２０ｂは、燃料２次空
気通路１２１ｂを通って燃料２次空気分流噴出口１２１
ｂ₁ から保炎板０４ａ₁ の火炉０２に面した表面に吹き
付けられ、保炎板０４ａ₁ の同表面への微粉固体燃料１
７ａの付着を防止、あるいは付着した微粉固体燃料１７
ａを脱落させる。

【０１２６】燃料２次空気２０ａ、燃料２次空気分流１
２０ａおよび燃料２次空気分流１２０ｂの各流量は、そ
れぞれの噴出口面積比によって決定されるが、図示省略
の「２次空気（２０：実施の第１形態参照）」と「燃料
２次空気２０ａ＋燃料２次空気分流１２０ａ、１２０
ｂ」間の流量調整は、燃料２次空気コンパートメント０
３ａ、０３ｂの入口部に設けられた図示省略の燃料２次
空気流量調整ダンパおよび２次空気流量調整ダンパ（０
３ａ₁ 、０３ｂ₁ ：実施の第１形態参照）の開度調整に
よって行う。

【０１２７】なお、図示省略しているが、前記流量調整
は、前記実施の第１形態のものと同様に、火炎検知器１
０７および温度センサ１０８を設置して燃焼中は常時火
炎２１の着火状況およびスラグの堆積状況を検知して自
動制御により行う。

【０１２８】次に本発明の実施の第３形態について図６
に基づいて説明する。図６は本実施の形態に係る微粉固
体燃料燃焼装置の燃料ノズルの組立断面図である。

【０１２９】なお、本実施の形態は、前記実施の第１形
態における混合気ノズルの内部に設けた補助混合気ノズ
ルと、前記実施の第２形態における混合気ノズルの外部
に設けた補助混合気ノズルとを併せ備えた点に特徴を有
するものであり、その余の構成は基本的に前記の第１又
は第２形態と同一となるので、説明が冗長とならない様
に、前記した実施の第１、第２形態と同一の部位につい
ては、図面中に同一の符号を付して示し、重複する説明
は極力省略して本実施の形態に特有の点を重点的に説明
する。

【０１３０】本実施の形態において、燃料ノズル０４
は、燃料２次空気ノズル０４ｂ、混合気ノズル０４ａ、
同混合気ノズル０４ａの上流端内側で同心状に配置され
た補助混合気ノズル１０１ａ、および下流端外側に配置
された他の補助混合気ノズル１０１ｂからなっており、
補助混合気ノズル１０１ａにはその壁面に微粉固体燃料
堆積防止用の気流室１０３と微粉固体燃料堆積防止用の
気流噴出口１０４が設けられている。

【０１３１】また、補助混合気ノズル１０１ａ内壁面に
は、耐摩耗材０４ａ₃ が接着配設され、他方、この補助
混合気ノズル１０１ａと異なる他の補助混合気ノズル１
０１ｂの先端には一定の角度で外側に広がった保炎板０
４ａ₁ が装着されている。

【０１３２】燃料２次空気コンパートメント０３ａに送
り込まれてきた燃料２次空気２０ａは、燃料ノズル０４
内で燃料２次空気噴出口０４ｂ₂ に至る燃料２次空気２
０ａ、燃料２次空気分流１２０ａおよび１２０ｂの三つ
に分流される。

【０１３３】燃料２次空気２０ａは、燃料２次空気ノズ
ル０４ｂの内壁と補助混合気ノズル１０１ｂの外壁の間
を通って燃料２次空気噴出口０４ｂ₂ から火炉０２の内
部へ吹き込まれる。

【０１３４】燃料２次空気分流１２０ａは、混合気ノズ
ル０４ａの内壁と補助混合気ノズル１０１ａの外壁の間
に形成された燃料２次空気分流通路１２１ａを通って燃
料２次空気分流噴出口１２１ａ₁ から別途送り込まれて
きた微粉固体燃料堆積防止用の気流１０６と共に混合気
ノズル０４ａの内壁面に吹き込まれる。

【０１３５】燃料２次空気分流１２０ｂは、補助混合気
ノズル１０１ｂの内壁と混合気ノズル０４ａの外壁の間
に形成された燃料２次空気分流通路１２１ｂを通って燃
料２次空気分流噴出口１２１ｂ₁ から保炎板０４ａ₁ の
火炉０２に面した表面に吹き込まれる。

【０１３６】微粉固体燃料堆積防止用の気流供給ライン
１０５を通して送り込まれてきた微粉固体燃料堆積防止
用の気流１０６は、微粉固体燃料堆積防止用の気流ヘッ
ダ１０２から微粉固体燃料堆積防止用の気流連絡管１０
２ａを介して微粉固体燃料堆積防止用の気流室１０３へ
送り込まれ、微粉固体燃料堆積防止用の気流噴出口１０
４から混合気ノズル０４ａの内壁面へ吹き込まれる。

【０１３７】混合気ノズル０４ａ内壁面へ吹き込まれた
微粉固体燃料堆積防止用の気流１０６と燃料２次空気分
流１２０ａにより、混合気ノズル０４ａの内壁面に接し
て流れる高濃度混合気１９ａの表面側微粉炭濃度が希薄
になるので微粉固体燃料堆積防止と摩耗が緩和される。

【０１３８】一方、保炎板０４ａ₁ の火炉０２に面する
表面に吹き付けられた燃料２次空気分流１２０ｂは、保
炎板０４ａ₁ の前記表面への微粉固体燃料１７ａの付着
を防止し、あるいは付着した微粉固体燃料１７ａを脱落
させる。

【０１３９】本実施の形態を示した図６では、煩雑化す
ることを避けるため図示省略したが、前記実施の第１形
態と同様、２次空気ノズル（０５：図３参照）内に火炎
検知器（１０７：図３参照）を、また、微粉固体燃料１
７ａが堆積し易い混合気ノズル０４ａ下部壁面に温度セ
ンサ（１０８：図３参照）を装着して、燃焼中は火炎２
１の着火部近傍の着火状況と、混合気ノズル０４ａ壁面
温度を常時検知し、その情報を流量調節用の気流流量制
御装置（１１０：図３参照）へ送り込んで微粉固体燃料
堆積防止用の気流流量調整器（１０９：図３参照）を操
作し、微粉固体燃料堆積防止用の気流１０６を適正流量
となるよう自動制御する。

【０１４０】なお火炎検知器（１０７：図３参照）の設
置場所は、２次空気ノズル０５の内部に限らず、火炎２
１の着火部近傍が見えるところであれば何処でも良く、
温度センサ（１０８：図３参照）の取付位置も混合気ノ
ズル０４ａ壁面の下部のみに限定する必要はない。

【０１４１】この様に本実施の形態によれば、前記実施
の第１形態の補助混合気ノズル１０１に相当する補助混
合気ノズル１０１ａと、前記実施の第２形態の他の補助
混合気ノズル１０１ｂに相当する他の補助混合気ノズル
１０１ｂ等により、前記実施の第１形態及び第２形態と
同様に、混合気ノズル０４ａの内壁面の摩耗緩和、微粉
固体燃料１７ａの堆積防止、耐摩耗材０４ａ₃ の耐久時
間長期化と使用量減少化、更に火炎検知器や温度センサ
を組み入れて自動制御し、安定した良好な燃焼状況を維
持しながらボイラの安全運転が確保できる等々の効果を
奏することが出来るものである。

【０１４２】次に本発明の実施の第４形態について図７
に基づいて説明する。図７は本実施の形態に係る微粉固
体燃料燃焼装置の燃料ノズルの組立断面図である。

【０１４３】なお、本実施の形態は、前記実施の第１〜
第３形態における補助混合気ノズルに代えて、混合気ノ
ズル本体に気流吹き込み装置を組み入れた点に特徴を有
するものであり、主要な構成は基本的に前記の第１〜第
３形態と同一となるので、説明が冗長とならない様に、
前記した実施の第１〜第３形態と同一の部位について
は、図面中に同一の符号を付して示し、重複する説明は
極力省略して本実施の形態に特有の点を重点的に説明す
る。

【０１４４】本実施の形態において、混合気ノズル本体
０６は、その外壁が鋼板１２２で囲繞され、同混合気ノ
ズル本体０６の外周に微粉固体燃料堆積防止用の気流通
路１２２ａが形成されている。

【０１４５】微粉固体燃料堆積防止用の気流通路１２２
ａは、その先端部に微粉固体燃料堆積防止用の気流噴出
口１０４が混合気ノズル本体０６の出口の混合気１９の
噴出口を包囲するようにして設けられている。

【０１４６】混合気供給ライン１１を通して混合気ノズ
ル本体０６へ送り込まれてきた混合気１９は、混合気ノ
ズル本体０６内に装着された抵抗体０６ｂによって高濃
度混合気１９ａが混合気ノズル本体０６の内壁寄りに、
淡濃度混合気１９ｂが中央寄りに分離形成されて混合気
ノズル本体０６の出口部から混合気ノズル０４ａの内部
へ吹き込まれる。

【０１４７】一方、図示省略の微粉固体燃料堆積防止用
の気流供給装置から微粉固体燃料堆積防止用の気流通路
１２２ａへ送り込まれてき微粉固体燃料堆積防止用の気
流１０６は微粉固体燃料堆積防止用の気流噴出口１０４
から前記混合気１９を包囲するようにして混合気ノズル
０４ａ内へ吹き込まれる。

【０１４８】そのため混合気ノズル本体０６の出口部か
ら高濃度混合気１９ａの流れの表面側は、微粉固体燃料
堆積防止用の気流１０６により希薄化できるので、混合
気ノズル０４ａの内壁面の摩耗および微粉固体燃料１７
ａの堆積を効果的に防止できる。この結果、混合気ノズ
ル０４ａの内壁面への耐摩耗材０４ａ₃ の装着が不要と
なる。

【０１４９】本実施の形態を示した図７では、煩雑化す
ることを避けるため図示省略したが、前記実施の第１形
態と同様、２次空気ノズル（０５：図３参照）内に火炎
検知器（１０７：図３参照）を、微粉固体燃料１７ａが
堆積し易い混合気ノズル０４ａの下部壁面に温度センサ
（１０８：図３参照）を装着して、燃焼中は火炎２１の
着火部近傍の着火状況と、混合気ノズル０４ａの壁面温
度を常時検知し、その情報を流量調節用の気流流量制御
装置（１１０：図３参照）へ送り込んで微粉固体燃料１
７ａの堆積防止用の気流流量調整器（１０９：図３参
照）を操作し、微粉固体燃料堆積防止用の気流１０６を
適正流量となるよう自動制御する。

【０１５０】なお火炎検知器（１０７：図３参照）の設
置場所は、２次空気ノズル０５の内に限らず、火炎２１
の着火部近傍が見えるところであれば何処でも良く、温
度センサ（１０８図３参照）の取付位置も混合気ノズル
０４ａの壁面の下部のみに限定する必要はない。

【０１５１】この様に本実施の形態によれば、前記実施
の第１形態の補助混合気ノズル１０１、前記実施の第２
形態の補助混合気ノズル１０１ａと他の補助混合気ノズ
ル１０１ｂ、及び前記実施の第３形態の補助混合気ノズ
ル１０１ａと他の補助混合気ノズル１０１ｂに対応した
気流通路１２２ａを有する混合気ノズル本体０６の採用
により、前記実施の第１〜第３形態と同様に、混合気ノ
ズル０４ａの内壁面の摩耗緩和、微粉固体燃料１７ａの
堆積防止、耐摩耗材０４ａ₃ の耐久時間長期化と使用量
減少化、更に火炎検知器や温度センサを組み入れて自動
制御し、安定した良好な燃焼状況を維持しながらボイラ
の安全運転が確保できる等々の効果を奏することが出来
るものである。

【０１５２】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。

【０１５３】

【発明の効果】以上、本出願の請求項１に記載の発明に
よれば、風箱内に配置され、燃料と空気を混合した混合
気を移送する混合気ノズル本体と、同混合気ノズル本体
の先端に接続され、前記混合気を絞って火炉内に噴射す
る混合気ノズルと、同混合気ノズルの外周を覆って設け
られ、前記風箱内の燃料２次空気コンパートメントを経
て供給される燃料２次空気を絞って火炉内に噴射する燃
料２次空気ノズルとを有し、前記燃料２次空気の一部又
は前記風箱外から供給された圧縮空気を前記混合気ノズ
ルの内壁面に沿って吹き込む気流吹き込み装置を設け、
この気流により前記混合気ノズル本体を出た混合気が混
合気ノズルの内壁面に衝突するのを緩和すると共に同内
壁面の周辺で混合気を希薄化し、前記混合気ノズルの摩
耗低減と燃料の付着堆積防止を図る様にして微粉固体燃
料燃焼装置を構成しているので、気流吹き込み装置によ
り混合気ノズルの内壁面に沿って燃料２次空気の一部又
は風箱外から供給された圧縮空気を気流として吹き込ま
れることにより、前記混合気が混合気ノズルの内壁面に
衝突するのを緩和、抑制し、かつまた、同内壁面の周辺
で混合気を希薄化し、混合気ノズルの摩耗低減と燃料の
付着堆積防止を達成して、装置全体に亘って正常機能を
安定して維持できる好適な微粉固体燃料燃焼装置を得る
ことが出来たものである。

【０１５４】また、請求項２に記載の発明によれば、前
記請求項１に記載の発明において、前記気流吹き込み装
置は、前記混合気ノズルの入口部内周側に同心状に配置
した補助混合気ノズルにして微粉固体燃料燃焼装置を構
成しているので、前記混合気ノズルの内壁面に対する混
合気の衝突を緩和、抑制すると共に同内壁面の周辺で混
合気を希薄化すべく気流を吹き込む気流吹き込み装置と
して簡便な構成の下で混合気ノズルの内壁面に気流を供
給し、混合気の衝突緩和、抑制と混合気の希薄化を確実
にし、混合気ノズルの摩耗低減と燃料の付着堆積防止を
達成して、装置全体に亘って正常機能を安定して維持で
きる好適な微粉固体燃料燃焼装置を得ることが出来たも
のである。

【０１５５】また、請求項３に記載の発明によれば、前
記請求項２に記載の発明において、前記気流吹き込み装
置は、前記混合気ノズルの出口部外周側に所定間隔離し
て同心状に配置した第２の補助混合気ノズルを含めて微
粉固体燃料燃焼装置を構成しているので、前記混合気ノ
ズルの入口部内周側に同心状に配置した補助混合気ノズ
ルに加えて、第２の補助混合気ノズルを混合気ノズルの
出口部外周側に設けたことにより、混合気の衝突緩和、
抑制はもとより、燃料の付着堆積防止をより確実、的確
に行い、装置全体に亘って正常機能を安定して維持でき
る好適な微粉固体燃料燃焼装置を得ることが出来たもの
である。

【０１５６】また、請求項４に記載の発明によれば、前
記請求項２又は３に記載の発明において、前記補助混合
気ノズルは、その内面に耐摩耗材を装着して微粉固体燃
料燃焼装置を構成しているので、前記混合気ノズルの内
壁面に対する混合気の衝突を緩和、抑制すると共に同混
合気を希薄化すべく気流を吹き込む補助混合気ノズル
は、同補助混合気ノズル自体が混合気の衝突により摩耗
するのを防止され、長期の使用にも耐え、装置全体に亘
って正常機能を安定して維持できる好適な微粉固体燃料
燃焼装置を得ることが出来たものである。

【０１５７】また、請求項５に記載の発明によれば、前
記請求項１に記載の発明において、前記気流吹き込み装
置は、前記混合気ノズル本体の外周に同心状に形成した
気流通路を有し、同気流通路の先端を混合気ノズルの内
周面に沿って開口して微粉固体燃料燃焼装置を構成して
いるので、混合気ノズル本体の外周でこれと同心に設け
られた気流通路と、その先端で混合気ノズルの内周面に
沿った開口とによる簡便な構成の下で、混合気ノズルの
内壁面に気流を供給し、混合気の衝突緩和、抑制と混合
気の希薄化を確実にし、混合気ノズルの摩耗低減と燃料
の付着堆積防止を達成して、装置全体に亘って正常機能
を安定して維持できる好適な微粉固体燃料燃焼装置を得
ることが出来たものである。

【０１５８】また、請求項６に記載の発明によれば、前
記請求項１乃至５の何れかに記載の発明において、前記
風箱外から供給されて前記気流吹き込み装置により前記
混合気ノズルの内壁面に沿って吹き込まれる圧縮空気
は、燃料２次空気より高圧の圧縮空気として微粉固体燃
料燃焼装置を構成しているので、燃料２次空気より高圧
の圧縮空気を混合気ノズルの内壁面に沿って吹き込むこ
とにより、同圧縮空気は混合気ノズルの内壁面に沿って
正確に吹き込まれ、かつ、燃料の付着堆積防止を確実に
行い、装置全体に亘って正常機能を安定して維持できる
好適な微粉固体燃料燃焼装置を得ることが出来たもので
ある。

【０１５９】また、請求項７に記載の発明によれば、前
記請求項６に記載の発明において、前記圧縮空気は、火
炎の着火点近傍における着火状況を検知する火炎検知器
の信号により流量制御される様にして微粉固体燃料燃焼
装置を構成しているので、気流吹き込み装置により吹き
込まれる圧縮空気は、火炎検知器により火炎の着火点近
傍における着火状況を検知把握してその流量を調整制御
されることにより、混合気の衝突緩和、抑制と混合気の
希薄化をより正確にし、混合気ノズルの摩耗低減と燃料
の付着堆積防止を達成し、装置全体に亘って正常機能を
安定して維持できる好適な微粉固体燃料燃焼装置を得る
ことが出来たものである。

【０１６０】更にまた、請求項８に記載の発明によれ
ば、前記請求項６に記載の発明において、前記圧縮空気
は、混合気ノズルの壁面温度を検知する温度センサの信
号により流量制御される様にして微粉固体燃料燃焼装置
を構成しているので、気流吹き込み装置により吹き込ま
れる圧縮空気は、温度センサにより混合気ノズルの壁面
温度を検知把握してその流量を調整制御されることによ
り、混合気の衝突緩和、抑制と混合気の希薄化をより正
確にし、混合気ノズルの摩耗低減と燃料の付着堆積防止
を達成し、装置全体に亘って正常機能を安定して維持で
きる好適な微粉固体燃料燃焼装置を得ることが出来たも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態に係る微粉固体燃料燃
焼装置の燃料ノズルの組立断面図である。

【図２】図１の矢視Ａ−Ａ図である。

【図３】図１にバーナ風箱の概略組立と概略制御系統を
加えて示す説明図である。

【図４】本発明の実施の第２形態に係る微粉固体燃料燃
焼装置の燃料ノズルの組立断面図である。

【図５】図４の矢視Ａ−Ａ図である。

【図６】本発明の実施の第３形態に係る微粉固体燃料燃
焼装置の燃料ノズルの組立断面図である。

【図７】本発明の実施の第４形態に係る微粉固体燃料燃
焼装置の燃料ノズルの組立断面図である。

【図８】従来のこの種装置の概要を図８〜１１に示す第
１例、及び図１２〜１４に示す第２例に基づいて説明す
る。

【図９】従来の微粉固体燃料燃焼装置の第１例に係るボ
イラ関連系統図である。

【図１０】図９の矢視Ａ−Ａ図である。

【図１１】図９の矢視Ｂ−Ｂ図である。

【図１２】従来の微粉固体燃料燃焼装置の第２例に係る
バーナ風箱概略組立図である。

【図１３】図１２の矢視Ａ−Ａ図である。

【図１４】混合気ノズル本体出口における微粉炭混合気
の状況について、（ａ）Air/Coal(kg/kg）分布、（ｂ）
流速分布と区分して示す説明図である。

【符号の説明】

０１ ボイラ本体 ０２ 火炉 ０３ バーナ風箱 ０３ａ 燃料２次空気コンパートメント ０３ａ₁ 燃料２次空気流量調整ダンパ ０３ｂ ２次空気コンパートメント ０３ｂ₁ ２次空気流量調整ダンパ ０４ 燃料ノズル ０４ａ 混合気ノズル ０４ａ₁ 保炎板 ０４ａ₂ 混合気噴出口 ０４ａ₃ 耐摩耗材 ０４ｂ 燃料２次空気ノズル ０４ｂ₁ 保炎板 ０４ｂ₂ 燃料２次空気噴出口 ０４ｃ 連結ピン ０５ ２次空気ノズル ０６ 混合気ノズル本体 ０６ａ 混合気ノズル本体内管 ０６ｂ 抵抗体 ０６ｃ 遠心式濃淡分離器（セパレータ） ０６ｄ 混合気流路 ０６ｅ 混合気流路 ０６ｆ 混合気流路 ０７ 押込通風機（ＦＤＦ） ０８ 燃焼用空気ライン ０９ 固体燃料粉砕機 １０ 固体燃料供給ライン １１ 混合気供給ライン １２ 燃焼排ガスライン １３ 空気加熱器 １４ 誘引通風機（ＩＤＦ） １５ 再循環排ガスライン １６ 再循環排ガス通風機（ＧＲＦ） １７ 固体燃料 １７ａ 微粉固体燃料 １８ １次空気 １９ 「微粉炭／空気」混合気（混合気） １９ａ 高濃度混合気 １９ｂ 低濃度混合気 ２０ ２次空気 ２０ａ 燃料２次空気 ２１ 火炎 ２１ａ リングフレーム ２２ 燃焼排ガス ２３ 再循環排ガス ２４ 過熱蒸気管群 １０１ 補助混合気ノズル １０１ａ 補助混合気ノズル １０１ｂ 補助混合気ノズル １０２ 気流ヘッダ １０２ａ 気流連絡管 １０３ 気流室 １０４ 気流噴出口 １０５ 気流供給ライン １０６ 気流 １０７ 火炎検知器 １０８ 温度センサ １０９ 気流流量調整器 １１０ 気流流量制御装置 １２０ 燃料２次空気分流 １２０ａ 燃料２次空気分流 １２０ｂ 燃料２次空気分流 １２１ 燃料２次空気分流流路 １２１ａ 燃料２次空気分流通路 １２１ａ₁ 燃料２次空気分流噴出口 １２１ｂ 燃料２次空気分流通路 １２１ｂ₁ 燃料２次空気分流噴出口 １２２ 鋼板 １２２ａ 気流通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一ノ瀬 利光 長崎市深堀町五丁目717番１号 三菱重工 業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 池本 善彦 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内 (72)発明者 近河 光雄 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内 (72)発明者 大栗 正治 長崎市深堀町五丁目717番１ 長菱エンジ ニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3K065 QB01 QB11 TA19 TC01 TD06 TE02 TE08 TP00

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 風箱内に配置され、燃料と空気を混合し
   た混合気を移送する混合気ノズル本体と、同混合気ノズ
   ル本体の先端に接続され、前記混合気を絞って火炉内に
   噴射する混合気ノズルと、同混合気ノズルの外周を覆っ
   て設けられ、前記風箱内の燃料２次空気コンパートメン
   トを経て供給される燃料２次空気を絞って火炉内に噴射
   する燃料２次空気ノズルとを有し、前記燃料２次空気の
   一部又は前記風箱外から供給された圧縮空気を前記混合
   気ノズルの内壁面に沿って吹き込む気流吹き込み装置を
   設け、この気流により前記混合気ノズル本体を出た混合
   気が混合気ノズルの内壁面に衝突するのを緩和すると共
   に同内壁面の周辺で混合気を希薄化し、前記混合気ノズ
   ルの摩耗低減と燃料の付着堆積防止を図る様にしたこと
   を特徴とする微粉固体燃料燃焼装置。
2. 【請求項２】 前記気流吹き込み装置は、前記混合気ノ
   ズルの入口部内周側に同心状に配置した補助混合気ノズ
   ルで構成したことを特徴とする請求項１に記載の微粉固
   体燃料燃焼装置。
3. 【請求項３】 前記気流吹き込み装置は、前記混合気ノ
   ズルの出口部外周側に所定間隔離して同心状に配置した
   第２の補助混合気ノズルを含めて構成したことを特徴と
   する請求項２に記載の微粉固体燃料燃焼装置。
4. 【請求項４】 前記補助混合気ノズルは、その内面に耐
   摩耗材を装着して構成したことを特徴とする請求項２又
   は３に記載の微粉固体燃料燃焼装置。
5. 【請求項５】 前記気流吹き込み装置は、前記混合気ノ
   ズル本体の外周に同心状に形成した気流通路を有し、同
   気流通路の先端を混合気ノズルの内周面に沿って開口し
   て構成したことを特徴とする請求項１に記載の微粉固体
   燃料燃焼装置。
6. 【請求項６】 前記風箱外から供給されて前記気流吹き
   込み装置により前記混合気ノズルの内壁面に沿って吹き
   込まれる圧縮空気は、燃料２次空気より高圧の圧縮空気
   としたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載
   の微粉固体燃料燃焼装置。
7. 【請求項７】 前記圧縮空気は、火炎の着火点近傍にお
   ける着火状況を検知する火炎検知器の信号により流量制
   御される様に構成したことを特徴とする請求項６に記載
   の微粉固体燃料燃焼装置。
8. 【請求項８】 前記圧縮空気は、混合気ノズルの壁面温
   度を検知する温度センサの信号により流量制御される様
   に構成したことを特徴とする請求項６に記載の微粉固体
   燃料燃焼装置。