JP2009222310A - 微粉炭バーナ - Google Patents

Abstract

【課題】
微粉炭バーナの小型化が図れ、又製作が容易で、経時的に機械誤差の生じない微粉炭バーナを提供する。
【解決手段】
炉壁１に設けられるバーナスロート２の中心軸心上にノズル本体２５，２６が設けられ、該ノズル本体の先端部に２次空気調整装置３２が設けられた微粉炭バーナ２１であって、前記２次空気調整装置は２次空気に旋回を与える様、前記ノズル本体の周りに複数配設されたベーン３４，３６と、前記ノズル本体に外嵌した回転筒３５と、該回転筒を回転させる駆動機構３７，３８，３９とを具備し、前記回転筒の回転により前記ベーンの周方向の位置又は該ベーンの角度が変更される様構成した。
【選択図】 図１

Description

本発明はボイラ火炉の壁面に設けられ、微粉炭等の燃料を燃焼させる微粉炭バーナに関するものである。

図６に於いて、従来の微粉炭バーナの概略を説明する。

炉壁１にバーナスロート２が設けられ、前記炉壁１の外側には、隔壁３によって入側通路４と出側通路５に区画されたウインドボックス６が取付けられ、ウインドボックス６には空気ダンパ７を備えた空気供給口８が設けられ、前記出側通路５にはアウタ空気ベーン９が設けられ、且つ、該アウタ空気ベーン９の出側がフローデバイダ１１によってインナ空気通路１２とアウタ空気通路１３に分割されて、前記インナ空気通路１２の入側にインナ空気ベーン１４が取付けられている。

前記アウタ空気ベーン９は全周所要等分した位置に配設され、リンク機構で連結され、全ての前記アウタ空気ベーン９が同期して開度角を調整される様になっている。前記インナ空気ベーン１４も、前記アウタ空気ベーン９と同様であり、全周所要等分した位置に配設され、リンク機構で連結され、全ての前記インナ空気ベーン１４が同期して開度角を調整される様になっている。

前記アウタ空気ベーン９、前記インナ空気ベーン１４の開度角を調整することで、アウタ空気、インナ空気の旋回の強さを調整可能となっている。

前記ウインドボックス６の軸心位置には火炉内へ向けて微粉炭等の燃料１５を１次空気と共に噴射する為の燃料噴射ノズル１６が貫通配置されている。尚、図中１１ａはインナ空気、１１ｂはアウタ空気である。

空気ファン（図示せず）が駆動され、空気が前記空気供給口８を介して前記ウインドボックス６に供給され、前記入側通路４から前記出側通路５へと流れて前記アウタ空気ベーン９で旋回力を与えられ、空気の一部が前記インナ空気ベーン１４により流入量及び旋回力を同時に調整されて前記インナ空気通路１２へ入り、残りが前記アウタ空気通路１３へ入り、それぞれ前記インナ空気通路１２及び前記アウタ空気通路１３から前記インナ空気１１ａ、前記アウタ空気１１ｂとして火炉内へ噴射され、前記燃料噴射ノズル１６から火炉内へ噴射された前記燃料１５と混合されて燃焼される。

上記した従来の微粉炭バーナでは、前記燃料噴射ノズル１６の周囲に、前記インナ空気ベーン１４、更にその周囲に前記アウタ空気ベーン９が設けられ、更に該アウタ空気ベーン９の周囲には該アウタ空気ベーン９にアウタ空気を流入させる為の前記出側通路５が形成される構成であるので、微粉炭バーナの径が大きくなり、該微粉炭バーナを複数設ける場合に該微粉炭バーナ間の間隔が大きくなり、ボイラが大型化する。

又、前記アウタ空気ベーン９、前記インナ空気ベーン１４はそれぞれリンク機構で連結されているので、ガタツキなく、精度よく組立てるには部品の高い加工精度、更に熟練工による微妙な組立て調整が必要である。

更に、前記リンク機構では経時的にガタツキが大きくなることが避けられず、設定当初と旋回強度が大きく異ってしまうという問題があった。

特開平７−２３３９１４号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、微粉炭バーナの小型化が図れ、又製作が容易で、経時的に機械誤差の生じない微粉炭バーナを提供するものである。

本発明は、炉壁に設けられるバーナスロートの中心軸心上にノズル本体が設けられ、該ノズル本体の先端部に２次空気調整装置が設けられた微粉炭バーナであって、前記２次空気調整装置は２次空気に旋回を与える様、前記ノズル本体の周りに複数配設されたベーンと、前記ノズル本体に外嵌した回転筒と、該回転筒を回転させる駆動機構とを具備し、前記回転筒の回転により前記ベーンの周方向の位置又は該ベーンの角度が変更される様構成した微粉炭バーナに係るものである。

又本発明は、前記２次空気調整装置は、前記回転筒と同心に設けられたベーン支持外筒を有し、前記ベーンは前記ベーン支持外筒に固定された固定ベーンと前記回転筒に固定された可動ベーンとから成り、前記固定ベーンと前記可動ベーンは周方向に交互に配設され、前記回転筒の回転により前記可動ベーンの周方向の位置が変更される微粉炭バーナに係るものである。

又本発明は、前記２次空気調整装置は、前記回転筒と同心に設けられたベーン支持外筒を有し、前記回転筒は複数の独立して回転可能な多重筒であり、前記ベーンは前記ベーン支持外筒に固定された固定ベーンと前記各回転筒にそれぞれ固定された可動ベーンとから成り、前記固定ベーンと前記可動ベーンは周方向に交互に配設され、前記各回転筒の回転により前記回転筒毎に前記可動ベーンの周方向の位置が変更される微粉炭バーナに係るものである。

又本発明は、前記ベーンは半径方向に延出するベーン支持軸を介して回転自在に設けられ、該ベーン支持軸の基部に角度調整ギアが設けられ、該角度調整ギアと前記回転筒の炉心側端部とが噛合し、前記回転筒の回転により前記ベーンの角度が変更される微粉炭バーナに係るものである。

又本発明は、前記回転筒の後端部に円筒ギアが形成され、該円筒ギアに駆動ギアが噛合され、該駆動ギアは、前記ノズル本体の軸心と平行に配設され回転自在に支持されたベーン回動軸に嵌着され、該ベーン回動軸が動力装置で回転される様構成した微粉炭バーナに係るものである。

更に又本発明は、前記ノズル本体は円筒形状であり、ウインドボックスは前記ノズル本体と同心に設けられた円筒又は矩形形状である微粉炭バーナに係るものである。

本発明によれば、炉壁に設けられるバーナスロートの中心軸心上にノズル本体が設けられ、該ノズル本体の先端部に２次空気調整装置が設けられた微粉炭バーナであって、前記２次空気調整装置は２次空気に旋回を与える様、前記ノズル本体の周りに複数配設されたベーンと、前記ノズル本体に外嵌した回転筒と、該回転筒を回転させる駆動機構とを具備し、前記回転筒の回転により前記ベーンの周方向の位置又は該ベーンの角度が変更される様構成したので、複雑なリンク機構を用いることなく、前記ベーンの姿勢を変更でき、簡潔な構造で、而も経時的なガタツキの発生がない。

又本発明によれば、前記２次空気調整装置は、前記回転筒と同心に設けられたベーン支持外筒を有し、前記ベーンは前記ベーン支持外筒に固定された固定ベーンと前記回転筒に固定された可動ベーンとから成り、前記固定ベーンと前記可動ベーンは周方向に交互に配設され、前記回転筒の回転により前記可動ベーンの周方向の位置が変更されるので、可動部は前記回転筒のみであり、構成が簡単であり、而も経時的なガタツキの発生がなく、又ガタツキはベーンの角度に影響することがない。

又本発明によれば、前記２次空気調整装置は、前記回転筒と同心に設けられたベーン支持外筒を有し、前記回転筒は複数の独立して回転可能な多重筒であり、前記ベーンは前記ベーン支持外筒に固定された固定ベーンと前記各回転筒にそれぞれ固定された可動ベーンとから成り、前記固定ベーンと前記可動ベーンは周方向に交互に配設され、前記各回転筒の回転により前記回転筒毎に前記可動ベーンの周方向の位置が変更されるので、前記２次空気調整装置による旋回流の調整が多様となり、又可動部は前記回転筒のみで構成が簡単であり、而も経時的なガタツキの発生がなく、経時的にベーンの角度が変化することがない。

又本発明によれば、前記ベーンは半径方向に延出するベーン支持軸を介して回転自在に設けられ、該ベーン支持軸の基部に角度調整ギアが設けられ、該角度調整ギアと前記回転筒の炉心側端部とが噛合し、前記回転筒の回転により前記ベーンの角度が変更されるので、簡単な構成で全ての前記ベーンを同期して回転でき、所望の角度に設定でき、又可動部は前記回転筒と前記ベーン支持軸のみで構成が簡単であり、而も経時的なガタツキの発生がない。

又本発明によれば、前記回転筒の後端部に円筒ギアが形成され、該円筒ギアに駆動ギアが噛合され、該駆動ギアは、前記ノズル本体の軸心と平行に配設され回転自在に支持されたベーン回動軸に嵌着され、該ベーン回動軸が動力装置で回転される様構成したので、回転機構のみで前記回転筒を回転させ得、構成が簡単で、調整も容易である。

更に又本発明によれば、前記ノズル本体は円筒形状であり、ウインドボックスは前記ノズル本体と同心に設けられた円筒又は矩形形状であるので、前記２次空気調整装置に流入する２次空気の方向は前記ノズル本体の軸心と平行であり、前記２次空気調整装置の外径を小さくでき、前記微粉炭バーナをコンパクトにでき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〜図３は本発明の第１の実施の形態を示している。

炉壁１にはバーナスロート２が設けられ、前記炉壁１の外面には前記バーナスロート２と対応した位置にバーナ支持部２０が設けられている。該バーナ支持部２０に微粉炭バーナ２１が支持されている。

前記バーナ支持部２０に円筒形状のウインドボックス２２が支持され、該ウインドボックス２２は前記バーナスロート２と同心に配置されている。

前記ウインドボックス２２の後端（図１中左端、以下炉心側を前、炉心から離反する側を後ろとする）に後端板２３が取付けられ、該後端板２３に前記ウインドボックス２２と同心にバーナノズル保持筒２４が設けられる。尚、前記ウインドボックス２２は円筒形状でなく、箱状であってもよい。

前記バーナノズル保持筒２４に外筒ノズル２５が貫通して設けられ、該外筒ノズル２５の内側に該外筒ノズル２５と同心に内筒ノズル２６、該内筒ノズル２６の中心線上にオイルバーナ２７が配設されている。前記外筒ノズル２５、前記内筒ノズル２６、前記オイルバーナ２７によってノズル本体３０が構成される。

前記外筒ノズル２５、前記内筒ノズル２６、前記オイルバーナ２７の前端は、前記バーナスロート２の最小径部に位置し、前記外筒ノズル２５の後端部は前記後端板２３より後方に突出し、前記内筒ノズル２６は前記外筒ノズル２５の後端より後方に突出し、前記オイルバーナ２７は前記内筒ノズル２６の後端を後方に貫通している。

前記ウインドボックス２２には２次空気導入管２８が連通され、前記外筒ノズル２５の後端部には１次空気導入管２９が連通され、前記内筒ノズル２６の後端部には３次空気導入管３１が連通されている。

前記２次空気導入管２８は押込み通風機（図示せず）に接続され、前記ウインドボックス２２に２次空気を導入し、前記３次空気導入管３１は前記２次空気の一部を取込み、前記内筒ノズル２６内部に導入する。前記１次空気導入管２９は微粉炭機（図示せず）を介して前記押込み通風機（図示せず）に接続され、前記１次空気導入管２９より微粉炭を含む１次空気が前記外筒ノズル２５に導入される様になっている。

該外筒ノズル２５の先端部外周には、２次空気調整装置３２が同心に設けられる。

該２次空気調整装置３２を、図２、図３を参照して説明する。

前記ウインドボックス２２と同心に、ベーン支持外筒３３が前記バーナ支持部２０に取付けられ、前記ベーン支持外筒３３には中心方向に突出する固定ベーン３４が円周所要等分した位置（図示では６等分した位置）に設けられている。

前記外筒ノズル２５の前記ベーン支持外筒３３に対向した位置に、回転筒３５が回転自在に外嵌され、該回転筒３５には半径方向に突出し、円周所要等分した位置（図示では６等分した位置）に可動ベーン３６が設けられている。

前記固定ベーン３４についての等分数と前記可動ベーン３６についての等分数とは、同一となっており、図３に示される様に、前記固定ベーン３４と前記可動ベーン３６とは、交互に配置される。又、前記固定ベーン３４、前記可動ベーン３６は軸心に対して所定の角度傾斜され、通過する２次空気に所要の旋回流を与える様になっている。尚、固定ベーン３４及び可変ベーン３６は、平板であっても湾曲していても良い。

前記回転筒３５の後端部の外周面には外歯が刻設され、前記回転筒３５の後端部は円筒ギア３７となっており、後述する駆動ギア３８と噛合している。

前記後端板２３を回転自在に貫通するベーン回動軸３９の前端部は、軸受ブロック４１を介して前記ウインドボックス２２に回転自在に支持されている。前記ベーン回動軸３９の前端部に前記駆動ギア３８が嵌着され、前記ベーン回動軸３９の後端部は、モータ等の動力装置に連結されている。ここで、前記円筒ギア３７、前記駆動ギア３８、前記ベーン回動軸３９、前記動力装置等は前記回転筒３５を回転させる為の駆動機構を構成する。

前記燃料噴射ノズル１６から微粉炭が１次空気と共に噴出され、更に２次空気が前記ウインドボックス２２から前記２次空気調整装置３２を経て旋回流を与えられて噴出され、微粉炭と混合し、微粉炭が燃焼される。

以下、前記２次空気調整装置３２による旋回流の調整作動について説明する。

図３は、２次空気に与える旋回流を最も強くした状態を示している。

旋回流を最も弱くする場合は、図示しない動力装置により、前記ベーン回動軸３９を回転させる。前記駆動ギア３８、前記円筒ギア３７を介して前記回転筒３５と一体に前記可動ベーン３６を回転させ、前記固定ベーン３４と前記回転筒３５とを密着させる。

前記固定ベーン３４と前記回転筒３５とを密着させることで、前記固定ベーン３４と前記可動ベーン３６とは見かけ上、１枚のベーンとなり、該ベーンによって与えられる旋回流は弱くなる。

又、前記固定ベーン３４と前記可動ベーン３６とが等間隔に位置する状態（旋回流最大）から密着する状態（旋回流最小）迄、該可動ベーン３６の位置を変更することで、旋回流は最大から最小に変化し、前記可動ベーン３６の位置を適宜選択することで、所望の旋回流が得られる。

尚、本発明では前記固定ベーン３４と前記可動ベーン３６の傾斜角はそれぞれ固定であり、経時的に傾斜角にバラツキが生じることはない。又、機構上、前記可動ベーン３６の位置に影響を与えるものは、前記駆動ギア３８と前記円筒ギア３７のバックラッシュだけであり、経時的変化が旋回流に与える影響は極めて小さい。

図４は本発明の第２の実施の形態を示すものである。

上記第１の実施の形態に於いて、前記回転筒３５を複数多重筒、例えば、２重筒として設け、各ベーン支持内筒にそれぞれ可動ベーンを固定し、又各ベーン支持内筒を独立して回転させる様にすれば、見かけ上ベーンの枚数を３〜２〜１と変化させることができ、より多様な２次空気の旋回流の調整が可能となる。

以下、前記回転筒３５を２重筒とした場合を説明する。

該回転筒３５に第２回転筒４３を回転自在に外嵌する。該第２回転筒４３は前記回転筒３５より軸長が短く、該回転筒３５は両端部が前記第２回転筒４３より突出する。

該第２回転筒４３の後端部に第２円筒ギア４４を形成し、該第２円筒ギア４４に第２駆動ギア４５を噛合させる。該第２駆動ギア４５が嵌着される第２ベーン回動軸４６は、ベーン回動軸３９とは独立して回転可能に支持される。例えば、該ベーン回動軸３９を中空軸とし、前記第２ベーン回動軸４６を前記ベーン回動軸３９に回転自在に貫通させる。又、前記第２ベーン回動軸４６は図示しない動力装置に連結し、前記ベーン回動軸３９、前記第２ベーン回動軸４６は動力装置によって独立して回転される様になっている。

前記回転筒３５の先端部に前記可動ベーン３６が固着され、該可動ベーン３６は前記第２回転筒４３と干渉しない様に下端の半幅が切欠かれている。前記第２円筒ギア４４の先端部に第２可動ベーン４７が固着され、該第２可動ベーン４７の前側の半幅が浮いた状態となっている。

尚、図示していないが、固定ベーン３４がベーン支持外筒３３に固定されていることは、第１の実施の形態と同様であり、前記固定ベーン３４，３４の間に前記可動ベーン３６、前記第２可動ベーン４７が配設されることになる。

而して、前記ベーン回動軸３９、前記第２ベーン回動軸４６を独立して回転することで、前記回転筒３５、前記第２回転筒４３を介して前記可動ベーン３６、前記第２可動ベーン４７が回転し、見かけ上ベーンの枚数を３〜２〜１と変化させることができる。

図５は本発明の第３の実施の形態を示すものである。

全てのベーン４８を半径方向に延出するベーン支持軸４９により回転自在に支持し、該ベーン支持軸４９の基部に角度調整ギア５１を嵌着する。

外筒ノズル２５に回転筒５２を回転自在に設け、該回転筒５２の後端部に円筒ギア３７を形成し、前記回転筒５２の前端面に端面ギア５３を形成し、該端面ギア５３を全ての前記角度調整ギア５１に噛合させる。

前記ベーン支持軸４９を介して駆動ギア３８を回転させ、前記回転筒５２を介して前記角度調整ギア５１が回転される。該角度調整ギア５１、前記ベーン支持軸４９と一体に全ての前記ベーン４８が同期して回転される。従って、前記回転筒５２の回転位置を調整することで、前記ベーン４８の角度が調整でき、２次空気の旋回流の強さが調整できる。

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。 該微粉炭バーナに於ける２次空気調整装置の拡大図である。 該微粉炭バーナの側面図である。 本発明の第２の実施の形態に於ける２次空気調整装置の拡大図である。 本発明の第３の実施の形態に於ける２次空気調整装置の拡大図である。 従来の微粉炭バーナを示す説明図である。

符号の説明

１ 炉壁
２ バーナスロート
２１ 微粉炭バーナ
２４ バーナノズル保持筒
２５ 外筒ノズル
２６ 内筒ノズル
２７ オイルバーナ
３２ ２次空気調整装置
３３ ベーン支持外筒
３４ 固定ベーン
３５ 回転筒
３６ 可動ベーン
３７ 円筒ギア
３８ 駆動ギア
３９ ベーン回動軸
４３ 第２回転筒
４４ 第２円筒ギア
４５ 第２駆動ギア
４６ 第２ベーン回動軸
４７ 第２可動ベーン
５１ 角度調整ギア
５２ 回転筒
５３ 端面ギア

Claims (6)

1. 炉壁に設けられるバーナスロートの中心軸心上にノズル本体が設けられ、該ノズル本体の先端部に２次空気調整装置が設けられた微粉炭バーナであって、前記２次空気調整装置は２次空気に旋回を与える様、前記ノズル本体の周りに複数配設されたベーンと、前記ノズル本体に外嵌した回転筒と、該回転筒を回転させる駆動機構とを具備し、前記回転筒の回転により前記ベーンの周方向の位置又は該ベーンの角度が変更される様構成したことを特徴とする微粉炭バーナ。
2. 前記２次空気調整装置は、前記回転筒と同心に設けられたベーン支持外筒を有し、前記ベーンは前記ベーン支持外筒に固定された固定ベーンと前記回転筒に固定された可動ベーンとから成り、前記固定ベーンと前記可動ベーンは周方向に交互に配設され、前記回転筒の回転により前記可動ベーンの周方向の位置が変更される請求項１の微粉炭バーナ。
3. 前記２次空気調整装置は、前記回転筒と同心に設けられたベーン支持外筒を有し、前記回転筒は複数の独立して回転可能な多重筒であり、前記ベーンは前記ベーン支持外筒に固定された固定ベーンと前記各回転筒にそれぞれ固定された可動ベーンとから成り、前記固定ベーンと前記可動ベーンは周方向に交互に配設され、前記各回転筒の回転により前記回転筒毎に前記可動ベーンの周方向の位置が変更される請求項１の微粉炭バーナ。
4. 前記ベーンは半径方向に延出するベーン支持軸を介して回転自在に設けられ、該ベーン支持軸の基部に角度調整ギアが設けられ、該角度調整ギアと前記回転筒の炉心側端部とが噛合し、前記回転筒の回転により前記ベーンの角度が変更される請求項１の微粉炭バーナ。
5. 前記回転筒の後端部に円筒ギアが形成され、該円筒ギアに駆動ギアが噛合され、該駆動ギアは、前記ノズル本体の軸心と平行に配設され回転自在に支持されたベーン回動軸に嵌着され、該ベーン回動軸が動力装置で回転される様構成した請求項１〜請求項４のいずれか１の微粉炭バーナ。
6. 前記ノズル本体は円筒形状であり、ウインドボックスは前記ノズル本体と同心に設けられた円筒又は矩形形状である請求項１の微粉炭バーナ。

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