JP2008101883A - 難燃性燃料用バーナ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】空気とともに供給される粉末状の難燃性燃料をセパレータ20で分離し、火炉1内に配設された濃部ノズル24及び淡部ノズル26に分配して燃焼させる難燃性燃料用バーナ10において、セパレータ20の下流から濃部ノズル24及び淡部ノズル26に連通する高粒子濃度ガス配管23及び低粒子濃度ガス配管25の少なくとも一方に、中子27や流量調整・遮断弁29のような可変制御手段を設けた。
【選択図】図1
Description
たとえば図4及び図5に示すように、無煙炭を細かい粉末状にした微粉炭を燃料としてボイラの火炉1内で燃焼させる従来のバーナ10Aには、バーナ中心部に位置して微粉炭及び一次空気の混合流体を流す約100℃の微粉炭混合気系統と、その外周部に位置して約300〜350℃の二次空気を流す二次空気系統と、により構成されたものがある。
一次空気系統のセパレータ下流側は、燃料粒子の濃度が高い高粒子濃度ガスを導入して燃焼させる濃部ノズル24と、燃料粒子の濃度が低い低粒子濃度ガスを導入して燃焼させる淡部ノズル26とに分岐されている。難燃性燃料を使用する場合には、着火性を向上させるため、バーナ10A全体を下向きに傾斜させて設置するのが一般的である。
なお、図中の符号23は、セパレータ20Aから濃部ノズル24に高粒子濃度ガスを導く高粒子濃度ガス配管、図中の符号25は、セパレータ20Aから淡部ノズル26に低粒子濃度ガスを導く低粒子濃度ガス配管である。(たとえば、特許文献1参照)
具体的に説明すると、燃料粒子の濃淡分布効率はセパレータ20Aの効率により決定される。このため、ガス供給量が低下する部分負荷時においては、遠心力の低下によりセパレータ2OAの分離効率も低下するので、濃部ノズル24及び淡部ノズル26に所望の濃淡分布率を得ることは困難になる。
また、部分負荷時や予備バーナにてバーナを使用しない場合には、淡部ノズル配管25からセパレータ20Aの方向へ負圧によりガスの逆流が起こりうる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ボイラ負荷等の変動に応じてガス量が変化しても、良好な着火性や安定燃焼を確保できるようにした難燃性燃料用バーナを提供することにある。
本発明に係る難燃性燃料用バーナは、空気とともに供給される粉末状の難燃性燃料をセパレータで分離し、火炉内に配設された濃部ノズル及び淡部ノズルに分配して燃焼させる難燃性燃料用バーナにおいて、前記セパレータの下流から前記濃部ノズル及び前記淡部ノズルに連通するガス流路内の少なくとも一方に、流路断面積の可変制御手段を設けたことを特徴とするものである。
また、隣接するノズル間の火炎干渉を防止することによっても、良好な着火性及び安定燃焼を確保することができる。
図1から図3に示す難燃性燃料用バーナ(以下、「バーナ」と呼ぶ)10は、たとえば微粉炭焚きボイラ等の火炉1内に設置される。このバーナ10は、空気とともに供給される難燃性燃料の粉粒体(細かい粉末状)を火炉1内で燃焼させるものである。ここで、難燃性燃料の具体例をあげると、無煙炭や石油コークス等がある。
以下では、難燃性燃料の無煙炭を細かい粉末状とした燃料である微粉炭の供給を受けて燃焼させるバーナ10について説明する。
微粉炭供給系統は、概ねバーナ10の中心部に位置しており、着火性の向上を目的として、一次空気及び微粉炭の混合流体を後述する濃部及び淡部に分配するセパレータ20を備えている。このセパレータ20は、遠心分離を利用したサイクロンの構成とされ、外筒21の側面には、接線方向から混合流体を供給する一次空気配管22が接続されている。そして、外筒21を円錐台形状に絞った細径部21aに高粒子濃度ガス配管23が接続され、その先端部には、火炉1内に向けて開口する濃部ノズル24が設けられている。
濃部ノズル24及び淡部ノズル26の位置関係は、低粒子濃度ガスを燃焼させる淡部ノズル26が火炉1を形成する火炉壁2側に配置されている。
図示の構成では、セパレータ20から濃部ノズル24へ高粒子濃度ガスを供給する高粒子濃度ガス配管23と接続された細径部21a内に、ガス流れ方向に往復移動可能な可動式抵抗体として、たとえば三角形断面の中子27が設けられている。この中子27は、細径部21a内を矢印28で示す軸方向へ移動することにより、セパレータ20から高粒子濃度ガス配管23に連通する流路断面積が変化するので、実質的に高粒子濃度ガス配管23の流路断面積を変化させることと同じになる。
なお、可動式抵抗体としては、図示の中子27に限定されることはなく、たとえばバタフライ弁のように、高粒子濃度ガス配管23の流路断面積を変化させることができるものであればよい。
無煙炭を粉末状とした微粉炭を燃料とする場合に好適な燃料粒子の濃淡分配率は、すなわち、良好な着火性及び安定した燃焼を継続するのに好適な微粉炭粒子の濃淡分配率は、全混合流体のうち、濃部ノズル24に微粉炭の93〜95%程度及び空気量の50〜55%程度を分配し、淡部ノズル26に微粉炭の5〜7%程度及び空気量の45〜50%程度を分配するものである。
具体的に説明すると、低粒子濃度ガス配管25の開口部25aは、定格運転時等所定の運転状態において供給される混合ガスの供給量で所望の濃淡分配率となるように設定されているので、混合ガスの供給量が減少した場合には、遠心力の低下により高粒子濃度ガス側に分配される微粉炭が低下する傾向にある。そこで、混合ガス供給量の低下に応じて中子27を矢印28の方向に移動させ、セパレータ20から高粒子濃度ガス配管23に連通する流路断面積を増してやる。この結果、濃部ノズル24に至る流路抵抗が減少し、濃部ノズル24側に分配される微粉炭量が増加するので、微粉炭の濃淡分配率は所定の値に調整される。
具体的に説明すると、混合ガスの供給量が減少した場合には、混合ガス供給量の低下に応じて流量調整・遮断弁29を閉じる方向に操作し、低粒子濃度ガス配管25の流路断面積を減少させる。この結果、淡部ノズル26に至る流路抵抗が増加する反面、濃部ノズル24に至る流路抵抗が相対的に減少するので、濃部ノズル24側に分配される微粉炭量が増加して微粉炭の濃淡分配率は所定の値に調整される。
このように、微粉炭の濃淡分配率は、中子27または流量調整・遮断弁29のいずれか一方を操作して調整可能であるため、少なくともいずれか一方を備えていればよいが、両方を同時に操作して調整することも可能である。
また、流量調整・遮断弁29については、これを全閉位置にして低粒子濃度ガス配管25を遮断することができるため、たとえばバーナ10を使用しない場合に淡部ノズル26からセパレータ20側への逆流を防止することができる。
この場合に好適な耐摩耗処理の具体例としては、たとえばセラミック材の貼付や耐摩耗硬化肉盛り(25Cr鋳鉄,CHR−3等)が採用可能である。このような耐摩耗壁面21bを形成することにより耐摩耗性が向上するので、微粉炭の粒子が衝突しても早期に減肉するようなことはなく、セパレータ20の耐久性を増すことができる。
なお、上述した濃部ノズル24及び淡部ノズル26の吹出角度は、水平方向及び上下方向のオフセットを組み合わせることにより、火炎干渉の防止がより一層容易になる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
2 火炉壁
10 難燃性燃料用バーナ(バーナ)
20 セパレータ
21 外筒
21b 耐摩耗壁面
22 一次空気配管
23 高粒子濃度ガス配管
24 濃部ノズル
25 低粒子濃度ガス配管
26 淡部ノズル
27 中子(可動式抵抗体)
29 流量調整・遮断弁
30 二次空気配管
Claims (6)
- 空気とともに供給される粉末状の難燃性燃料をセパレータで分離し、火炉内に配設された濃部ノズル及び淡部ノズルに分配して燃焼させる難燃性燃料用バーナにおいて、
前記セパレータの下流から前記濃部ノズル及び前記淡部ノズルに連通するガス流路内の少なくとも一方に、流路断面積の可変制御手段を設けたことを特徴とする難燃性燃料用バーナ。 - 前記可変制御手段が、前記セパレータから前記濃部ノズルへ高粒子濃度ガスを供給するガス流路内に設けられた可動式抵抗体であることを特徴とする請求項1に記載の難燃性燃料用バーナ。
- 前記可変制御手段が、前記セパレータから前記淡部ノズルへ低粒子濃度ガスを供給するガス流路内に設けられた流量調整・遮断弁であることを特徴とする請求項1に記載の難燃性燃料用バーナ。
- 前記セパレータ内に供給された難燃性燃料が衝突する壁面に耐摩耗処理を施したことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の難燃性燃料用バーナ。
- 空気とともに供給される粉末状の難燃性燃料をセパレータで分離し、火炉内に配設された濃部ノズル及び淡部ノズルに分配して燃焼させる難燃性燃料用バーナにおいて、
前記濃部ノズルと前記淡部ノズルの吹出角度を上下方向にオフセットしたことを特徴とする難燃性燃料用バーナ。 - 空気とともに供給される粉末状の難燃性燃料をセパレータで分離し、火炉内に配設された濃部ノズル及び淡部ノズルに分配して燃焼させる難燃性燃料用バーナにおいて、
前記淡部ノズルの吹出角度を水平方向の炉壁側へ向けてオフセットしたことを特徴とする難燃性燃料用バーナ。
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