JP2008202836A - 微粉炭バーナ - Google Patents

Abstract

【課題】
微粉炭バーナに於いてスラッギングの発生を抑制する。
【解決手段】
火炉１に向って開口し、微粉炭を燃焼用空気１４と共に噴出するノズル本体６が、外筒ノズル８と、該外筒ノズルの内部に該外筒ノズルと同心に設けられた内筒ノズル９とを有し、前記外筒ノズルと前記内筒ノズルとの間に燃料導通空間１０が形成され、前記外筒ノズルと前記内筒ノズルの少なくとも一方に前記燃料導通空間に突出し、前記ノズル本体軸心方向に延びる整流板２９を設け、微粉炭を含む前記燃焼用空気が前記燃料導通空間を通って噴出される様構成された。
【選択図】 図１

Description

本発明は石炭焚きボイラ等、石炭を燃料とする火炉に設けられる微粉炭バーナに関するものである。

石炭を燃料とする火炉の１つに、微粉炭機により塊状の石炭を粉砕して微粉炭とし、微粉炭を１次空気と混合し、１次空気と共に微粉炭バーナに供給し、該微粉炭バーナより火炉に噴出して微粉炭を浮遊燃焼させるものがある。

図２により従来の微粉炭バーナについて説明する。

図２中、１は火炉、２は該火炉１の炉壁を示している。

該炉壁２にスロート３が設けられ、前記炉壁２の反火炉１側にウインドボックス４が取付けられ、該ウインドボックス４の内部に微粉炭バーナ５が前記スロート３と同心に設けられている。

前記微粉炭バーナ５は、ノズル本体６と該ノズル本体６の先端部を囲む様に設けられた２次空気調整装置７とを具備している。

前記ノズル本体６は、外筒ノズル８、該外筒ノズル８と同心に設けられた内筒ノズル９、該内筒ノズル９の中心線上に配設されたオイルバーナ１１を具備している。

前記外筒ノズル８の外筒基部（反火炉１側の端部）８ａは、断面径が変化しない円筒形状であり、該外筒基部８ａに連続する外筒中間部８ｂは前記火炉１に向って断面径が縮径するテーパ筒形状であり、前記外筒中間部８ｂに連続する外筒先端部８ｃは前記火炉１に向って断面径が縮小するテーパ筒形状であり、前記外筒先端部８ｃのテーパ角度は前記外筒中間部８ｂより大きく、該外筒中間部８ｂより急激に縮径している。

前記内筒ノズル９は、該内筒ノズル９の前記外筒中間部８ｂの先端近傍迄、断面径が変化しない内筒円筒部９ａを有し、該内筒円筒部９ａに連続する先端部の内筒先端部９ｃは、前記外筒先端部８ｃと同等のテーパ角を有するテーパ形状をしている。前記外筒ノズル８と前記内筒ノズル９間には中空筒状の空間で前記火炉１側端が開放された燃料導通空間１０が形成される。

前記外筒ノズル８の基部（反火炉１側の端部）には１次空気導入管１２が連通し、該１次空気導入管１２を介して１次空気１４及び該１次空気１４に運搬された微粉炭が、前記燃料導通空間１０に接線方向から流入し、該燃料導通空間１０内部を旋回しながら先端から噴出される。又、前記内筒ノズル９の基部には３次空気導入管１３の一端が開口し、該３次空気導入管１３の他端は前記ウインドボックス４に開口し、該ウインドボックス４に送給される燃焼用空気を取入れ、燃焼用補助空気即ち３次燃焼用空気として前記内筒ノズル９に導いている。

前記２次空気調整装置７は、前記ノズル本体６先端部を収納する補助空気調整機構１５と、該補助空気調整機構１５の外側に同心多重に設けられた主空気調整機構１６から構成されている。

前記補助空気調整機構１５は、先端に向って縮径する第１空気ガイドダクト１８と該第１空気ガイドダクト１８の基部に円周等間隔で設けられた風量調整羽根１９を有し、該風量調整羽根１９は回転軸２１を中心に同期回転可能となっている。

又、前記主空気調整機構１６は先端に向って縮径する第２空気ガイドダクト２２と、該第２空気ガイドダクト２２の基部に円周等間隔で設けられた風量調整羽根２３を有し、該風量調整羽根２３は回転軸２４を中心に同期回転可能となっている。

尚、前記第２空気ガイドダクト２２の先端は、前記スロート３に連続し、前記第１空気ガイドダクト１８の先端は前記炉壁２の内壁面から後退した位置にあり、前記外筒ノズル８、前記内筒ノズル９の先端は前記第１空気ガイドダクト１８の先端より更に後退した位置となっている。

上記微粉炭バーナでの燃焼について略述すると、前記１次空気１４と共に微粉炭が前記１次空気導入管１２より前記燃料導通空間１０の基部に供給される。前記１次空気１４は、前記燃料導通空間１０を旋回しながら前記火炉１に向って流動し、又前記燃料導通空間１０を通過する過程で縮流され、前記外筒ノズル８の先端より噴出される。前記ウインドボックス４には燃焼用補助空気である２次空気２６が送給され、該２次空気２６は前記風量調整羽根２３により風量調整され、前記第２空気ガイドダクト２２を介して前記１次空気１４、燃料と共に前記火炉１に噴出される。

尚、前記第２空気ガイドダクト２２に取込まれた２次空気の一部は前記風量調整羽根１９を介して前記第１空気ガイドダクト１８内部に取込まれ、２次補助空気として噴出される。前記風量調整羽根２３の風量調整、前記風量調整羽根１９の風量調整で２次空気の供給量流れの状態が変化し、燃料の燃焼状態が調整される。

又、前記２次空気２６の一部は３次空気２７として前記３次空気導入管１３を介して前記内筒ノズル９に導かれ、該内筒ノズル９より噴出される。前記３次空気２７が噴出されることで、燃料の燃焼状態が調整される。

従って、２次空気の調整、３次空気の調整等により燃料の燃焼状態が最適となる様に調整される。

尚、前記オイルバーナ１１は、微粉炭を着火する際に使用される。

上記従来の微粉炭バーナに於いて、前記外筒先端部８ｃ、前記内筒先端部９ｃは、先端に向って急激に縮径しており、前記燃料導通空間１０を流れる前記１次空気１４、及び前記内筒ノズル９を流れる３次空気２７は共に縮流されて噴出する。この為、微粉炭を含む前記１次空気１４（以下微粉炭と１次空気１４とを合せて１次空気１４と略称する）は、前記外筒ノズル８先端、前記第１空気ガイドダクト１８先端から膨張しつつ噴出される。前記１次空気１４は縮流されると共に旋回しており、旋回による遠心力で更に膨張する。従って、前記１次空気１４中の微粉炭は膨張しつつ燃焼する。

この為、微粉炭の燃え滓であるクリンカが飛散り、クリンカが前記炉壁２に付着するスラッギングを生じることがある。スラッギングは、前記炉壁２の伝熱を損い、又該炉壁２に熱が貯まり、該炉壁２の温度の上昇、即ち前記火炉１の温度上昇の原因となる。前記炉壁２の温度上昇、前記火炉１の温度上昇は、クリンカが溶け、よりスラッギングを起し易くなり、又ＮＯｘが発生し易くなる等の問題を生じる。

更に近年では、微粉炭バーナの燃焼能力増大の為、即ちより多くの微粉炭を燃焼できる様に、微粉炭バーナの大型化が図られている。微粉炭バーナの燃焼能力増大に対応する為、ノズルが大径化されるが、設置上の制約から、軸心方向の寸法が制約されている。

この為、軸心方向長さに対して径が大きくなっており、径に対する微粉炭バーナの軸心方向の相対長さが短くなっている。

微粉炭バーナの軸心方向の長さが短くなることによって、微粉炭バーナでの整流作用が少なくなり、前記燃料導通空間１０に流入した前記１次空気１４の旋回流が、強く残ったまま前記ノズル本体６から噴出される状態となる。この為、遠心力により、前記１次空気１４に含まれる微粉炭が、膨張し、或は飛散り、スラッギングが起り易くなっている。

特開平８−１４５３２０号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、微粉炭バーナに於いてスラッギングの発生を抑制しようとするものである。

本発明は、火炉に向って開口し、微粉炭を燃焼用空気と共に噴出するノズル本体が、外筒ノズルと、該外筒ノズルの内部に該外筒ノズルと同心に設けられた内筒ノズルとを有し、前記外筒ノズルと前記内筒ノズルとの間に燃料導通空間が形成され、前記外筒ノズルと前記内筒ノズルの少なくとも一方に前記燃料導通空間に突出し、前記ノズル本体軸心方向に延びる整流板を設け、微粉炭を含む前記燃焼用空気が前記燃料導通空間を通って噴出される様構成された微粉炭バーナに係るものである。

本発明によれば、火炉に向って開口し、微粉炭を燃焼用空気と共に噴出するノズル本体が、外筒ノズルと、該外筒ノズルの内部に該外筒ノズルと同心に設けられた内筒ノズルとを有し、前記外筒ノズルと前記内筒ノズルとの間に燃料導通空間が形成され、前記外筒ノズルと前記内筒ノズルの少なくとも一方に前記燃料導通空間に突出し、前記ノズル本体軸心方向に延びる整流板を設け、微粉炭を含む前記燃焼用空気が前記燃料導通空間を通って噴出される様構成されたので、１次空気、微粉炭が前記燃料導通空間を流動する過程で、前記整流板により旋回が抑制され、ノズル本体から噴出された微粉炭の膨張、飛散を抑制し、スラッギングの発生を抑制する等の優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

図１は、本発明に係る微粉炭バーナを示しており、図１中、図２中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

微粉炭バーナ５はノズル本体６、２次空気調整装置７を具備し、前記微粉炭バーナ５は炉壁２に開口されたスロート３と同心に設けられ、前記微粉炭バーナ５はウインドボックス４に収納されている。

前記ノズル本体６は、外筒ノズル８、該外筒ノズル８と同心に設けられた内筒ノズル９を有し、前記外筒ノズル８と前記内筒ノズル９との間には、中空筒状の燃料導通空間１０が形成される。前記ノズル本体６は軸長に対して径が大きくなっている（例えば図２で示す従来例参照）。

図１は前記ノズル本体６の大径化の一例を示しており、前記内筒ノズル９に対して前記外筒ノズル８が大径となっており、前記内筒ノズル９に対して前記外筒ノズル８が大径となることで、前記燃料導通空間１０の流路断面積が増大されている。

前記外筒ノズル８の内面に前記燃料導通空間１０に突出する整流板２９が設けられる。該整流板２９は、前記外筒ノズル８の半径方向に突出し又軸心方向に延びる様に前記外筒ノズル８の軸心と平行に設けられ、又前記整流板２９は所要枚数、前記外筒ノズル８に対して円周所要等分した位置、例えば３等分した位置に３枚設けられている。

前記ウインドボックス４には図示しない押込み通風機からの２次空気２６が送風され、該２次空気２６は前記２次空気調整装置７を経て前記スロート３より噴出される。

前記ノズル本体６の基部は、前記ウインドボックス４から突出し、外筒基部８ａに１次空気導入管１２が連通され、前記内筒ノズル９の端部に３次空気導入管１３が連通されている。前記１次空気導入管１２は微粉炭機（図示せず）を介して押込み通風機（図示せず）に接続され、前記１次空気導入管１２より微粉炭を含む１次空気１４が前記燃料導通空間１０に導入され、前記３次空気導入管１３は前記２次空気２６の一部を取込み、前記内筒ノズル９内部に導入する様になっている。

前記１次空気１４が前記燃料導通空間１０に導入されると、前記内筒ノズル９を中心に旋回する旋回流となって先端に向う。前記燃料導通空間１０には前記整流板２９が配設されており、該整流板２９は前記燃料導通空間１０の旋回を抑制し、軸心に沿った直進流に整流する。

前記１次空気１４の旋回が抑制されることで、該１次空気１４に含まれる微粉炭の旋回も抑止される。従って、前記外筒ノズル８から噴出される前記１次空気１４の膨張、微粉炭の飛散が抑制され、スラッギングの発生を抑制する。

前記整流板２９は、前記１次空気１４の旋回抑制に適正な作用があればよく、前記整流板２９の内端が前記内筒ノズル９に略接する形状であってもよく、又中心部の旋回については抑制しない様に、内端と前記内筒ノズル９とは所要の間隙があってもよい。又、前記整流板２９は所要の旋回を許容する様に、孔明き板であってもよい。又、前記整流板２９の軸心方向の長さ、枚数は最適な燃焼が実現される様に適宜選択される。

又、前記整流板２９は前記内筒ノズル９に設けられてもよく、該内筒ノズル９と前記外筒ノズル８に交互に設けられてもよい。

本発明の実施の形態に係る微粉炭バーナの断面図である。 従来の微粉炭バーナの断面図である。

符号の説明

１ 火炉
２ 炉壁
３ スロート
４ ウインドボックス
６ ノズル本体
１４ １次空気
１８ 第１空気ガイドダクト
２２ 第２空気ガイドダクト
２６ ２次空気
２７ ３次空気
２９ 整流板

Claims (1)

1. 火炉に向って開口し、微粉炭を燃焼用空気と共に噴出するノズル本体が、外筒ノズルと、該外筒ノズルの内部に該外筒ノズルと同心に設けられた内筒ノズルとを有し、前記外筒ノズルと前記内筒ノズルとの間に燃料導通空間が形成され、前記外筒ノズルと前記内筒ノズルの少なくとも一方に前記燃料導通空間に突出し、前記ノズル本体軸心方向に延びる整流板を設け、微粉炭を含む前記燃焼用空気が前記燃料導通空間を通って噴出される様構成されたことを特徴とする微粉炭バーナ。

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