JP2010249362A - バーナ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が図れ、又製作が容易で、経時的な機械誤差、旋回流の変化の生じないバーナを提供する。
【解決手段】炉壁１に設けたバーナスロート２に対向してウインドボックス２２を設け、バーナスロート２の中心軸心上に円筒状のノズル本体３０を、ノズル本体３０の先端部に２次空気調整装置３２を設けたバーナ２１において、２次空気調整装置３２を、ノズル本体３０の周囲にバーナスロート２との間で空気取込み口を形成する円形の仕切板３３と、ノズル本体３０の軸心方向に移動可能に設けられた可動ベーン保持体３５と、可動ベーン保持体に、仕切板３３の周囲に所定間隔で配置されて通過する２次空気に旋回流を与える可動ベーン３６とで構成し、２次空気調整装置３２を前後に移動させて可動ベーン３６が空気取込み口を覆う状態を変化させて、バーナスロート２に流入する空気の旋回流を調整可能とした。
【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バーナに関するものである。

ボイラ火炉の壁面には所要の配置でバーナが設けられ、該バーナには微粉炭或は重油等の燃料が燃焼用空気と共に供給され、炉内に噴出されることで燃焼する。

図４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、該ウインドボックス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と同様な構造であり、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が前記炉壁１を貫通する様に前記バーナスロート２と同心に配置されている。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と混合して燃焼される。

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、更にその外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に前記アウタ空気１１ｂ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、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に対向してウインドボックスが設けられ、該ウインドボックスに収納されると共に前記バーナスロートの中心軸心上に円筒状の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バーナであって、前記２次空気調整装置は可動ベーン機構を有し、該可動ベーン機構は前記バーナスロートから所定距離離れた位置に設けられ、前記ノズル本体の周囲に前記バーナスロートとの間で空気取込み口を形成する円形の仕切板と、前記ノズル本体に該ノズル本体の軸心方向に移動可能に設けられた可動ベーン保持体と、該可動ベーン保持体に設けられると共に前記仕切板の周囲に所定間隔で配置され、通過する２次空気に旋回流を与える可動ベーンとを有し、前記可動ベーン保持体を介して前記可動ベーンを移動させ、該可動ベーンが空気取込み口を覆う状態を変化させ、前記前記バーナスロートに流入する空気に与える旋回流を調整可能としたバーナに係るものである。

又本発明は、前記可動ベーン保持体には軸心と平行に延出するスライドロッドが設けられ、該スライドロッドはウインドボックスの後端板を貫通して突出し、前記スライドロッドを介して前記可動ベーンを移動させ、旋回流の調整を行うバーナに係るものである。

又本発明は、前記後端板の前記スライドロッドが貫通する部位には、該スライドロッドが摺動自在に嵌合するガイド部材が設けられ、該ガイド部材は該ガイド部材の前端が前記可動ベーン保持体の後側終端位置で当接するストッパとなっているバーナに係るものである。

又本発明は、前記２次空気調整装置は固定ベーン機構を更に具備し、該固定ベーン機構は前記仕切板と前記バーナスロートの内面との間に設けられ、前記固定ベーンは前記可動ベーンと同数であり、前記固定ベーン間に前記可動ベーンの先端部が進入可能である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に対向してウインドボックスが設けられ、該ウインドボックスに収納されると共に前記バーナスロートの中心軸心上に円筒状の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バーナであって、前記２次空気調整装置は可動ベーン機構を有し、該可動ベーン機構は前記バーナスロートから所定距離離れた位置に設けられ、前記ノズル本体の周囲に前記バーナスロートとの間で空気取込み口を形成する円形の仕切板と、前記ノズル本体に該ノズル本体の軸心方向に移動可能に設けられた可動ベーン保持体と、該可動ベーン保持体に設けられると共に前記仕切板の周囲に所定間隔で配置され、通過する２次空気に旋回流を与える可動ベーンとを有し、前記可動ベーン保持体を介して前記可動ベーンを移動させ、該可動ベーンが空気取込み口を覆う状態を変化させ、前記バーナスロートに流入する空気に与える旋回流を調整可能としたので、バーナの小型化が図れ、又構造が単純で製作が容易であり、経時的に機械誤差の生じることがなく、更に経時的変化が旋回流に与える影響は極めて小さい。

又本発明によれば、前記可動ベーン保持体には軸心と平行に延出するスライドロッドが設けられ、該スライドロッドはウインドボックスの後端板を貫通して突出し、前記スライドロッドを介して前記可動ベーンを移動させ、旋回流の調整を行うので、前記可動ベーンを動かす為の機構は極めて簡単であり、低コストで製作でき、更に可動部は摺動だけであり、機械的な摩耗を生じても可動ベーンの傾斜等には影響がなく、経時的変化が旋回流に与える影響は極めて小さい。

又本発明によれば、前記後端板の前記スライドロッドが貫通する部位には、該スライドロッドが摺動自在に嵌合するガイド部材が設けられ、該ガイド部材は該ガイド部材の前端が前記可動ベーン保持体の後側終端位置で当接するストッパとなっているので、簡単な機構で可動ベーンの可動範囲を規制できる。

又本発明によれば、前記２次空気調整装置は固定ベーン機構を更に具備し、該固定ベーン機構は前記仕切板と前記バーナスロートの内面との間に設けられ、前記固定ベーンは前記可動ベーンと同数であり、前記固定ベーン間に前記可動ベーンの先端部が進入可能であるので、可動ベーンに加えて固定ベーンにより２次空気に効果的に旋回流を与えることができるという優れた効果を発揮する。

本発明の実施例に係る微粉炭バーナの断面図である。 図１のＡ矢視図である。 図１のＢ矢視図である。 従来の微粉炭バーナを示す説明図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

図１〜図３は、本発明を微粉炭バーナに適用した場合の実施例を示している。又、図１〜図３中、図４中で示したものと同等のものには同符号を付してある。

炉壁１にはバーナスロート２を形成するスロート部１９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が挿通され、前記バーナノズル保持筒２４に前記外筒ノズル２５が固定される。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。

以下、２次空気調整装置３２について説明する。

該２次空気調整装置３２は可動ベーン機構４３と固定ベーン機構４４とを具備している。先ず、可動ベーン機構４３について説明する。

前記スロート部１９の後端から所要距離離れた位置に円板状の仕切板３３が配置されている。該仕切板３３は前記外筒ノズル２５の外周に設けられ、該仕切板３３の後面には該仕切板３３と同外径のガイド筒３４が取付けられている。該ガイド筒３４の後側には円板状の可動ベーン保持体３５が前記外筒ノズル２５に対して摺動可能に設けられ、該外筒ノズル２５には、前方に向って延出する可動ベーン３６が所要数固着されている。該可動ベーン３６の内端が形成する円筒は前記ガイド筒３４に外嵌し、摺動可能となっている。

該可動ベーン３６は図２に示される様に、同一円周上に所定角ピッチで配置され、更に前記ガイド筒３４の外径円の接線方向と合致する様に傾斜して設けられている。尚、前記可動ベーン３６の傾斜角の設定は、該可動ベーン３６の中心を通る半径に対して所定の角度、例えば４５゜に設定してもよい。

前記可動ベーン３６単体は、短冊状の平板を基本の形状とし、前端の中心側が尖端となる様に前端部が斜めに切除された形状となっており、切除された部分の傾斜は、前記スロート部１９の後端部内面の傾斜角度と同等となっている。

前記可動ベーン保持体３５には少なくとも２本のスライドロッド３７が取付けられ、該スライドロッド３７は前記外筒ノズル２５の軸心と平行で、後方に向って延出し、前記後端板２３を貫通して突出する。前記スライドロッド３７の貫通部分には、円筒のガイド部材３８，３９が設けられており、該ガイド部材３８，３９に前記スライドロッド３７，３７が摺動自在に嵌合し、前記ガイド部材３８，３９は前記スライドロッド３７，３７の支持部材及びスライド軸受部として機能する。

又、一方のガイド部材３９の前側は前方に延出し、該ガイド部材３９の前端に前記可動ベーン保持体３５が当接する様になっており、前記ガイド部材３９は前記可動ベーン保持体３５のストッパとなっている。

而して、前記スライドロッド３７に軸心方向の変位を与えることで、前記可動ベーン保持体３５を介して前記可動ベーン３６が軸心方向に移動する様になっている。尚、前記スライドロッド３７に変位を与える手段としては、該スライドロッド３７にシリンダ等のアクチュエータを連結して該アクチュエータの駆動により前記スライドロッド３７を変位させてもよく、或は簡便に、該スライドロッド３７の後端に取手４１を取付け、前記ウインドボックス２２の外部から人手により前記スライドロッド３７を押引きしてもよい。

次に、前記固定ベーン機構４４について、図３を参照して説明する。

該固定ベーン機構４４は、主に前記仕切板３３と、該仕切板３３と前記スロート部１９間に掛渡り、円周方向に所要角度ピッチで所要数配設された固定ベーン４５により構成される。該固定ベーン４５は、該固定ベーン４５の中心を通る半径に対して所要角度θ傾斜して設けられる。

該固定ベーン４５は平板を片矢尻状に形成したものであり、直角３角形状の前端部４５ａから細幅の後端部４５ｂが後方に向って延出した形状を有し、該後端部４５ｂの後端が前記仕切板３３に固着され、前記前端部４５ａの斜線部が前記スロート部１９の内面に当接する様になっている。

又、前記後端部４５ｂの外縁を包絡する円筒は、前記仕切板３３及び前記ガイド筒３４の外径と同径となっており、前記可動ベーン３６は前記ガイド筒３４と前記後端部４５ｂとに掛渡って移動可能となっている。

而して、前記固定ベーン４５が掛渡る空間、即ち前記仕切板３３と前記スロート部１９との間で形成される空間が、前記バーナスロート２への空気取込み口となっており、前記可動ベーン３６の移動によって、該可動ベーン３６が前記空気取込み口を覆う割合が変化する。

尚、前記可動ベーン３６及び前記固定ベーン４５の枚数は同一であり、又前記可動ベーン３６が前記固定ベーン４５の間に、干渉することなく進入可能となる様、傾斜角度、円周方向の位置が設定されている。

以下、作動について説明する。

図１は、前記可動ベーン３６が、移動範囲の中間に位置する状態を示しており、２次空気に与える旋回流は中程度の強さとなっている。

前記可動ベーン３６が、前記バーナスロート２への空気取込み口を半分程度覆うことから、前記２次空気導入管２８より前記ウインドボックス２２に流入した２次空気は、一部が前記可動ベーン３６を通過し、一部が該可動ベーン３６と前記スロート部１９との間から前記バーナスロート２に流出する。前記可動ベーン３６を通過する２次空気には強く旋回が与えられ、該可動ベーン３６を外れて前記バーナスロート２に流入する２次空気には前記可動ベーン３６からは旋回流は与えられない。尚、前記可動ベーン３６を外れて流れる２次空気の一部は、前記固定ベーン４５によって旋回流が与えられる。全体としては中間程度の旋回流となる。

２次空気に旋回流を、最も強く与える場合は、前記スライドロッド３７を前方に押込み、前記可動ベーン３６を前側終端位置に移動させる。この状態では、前記可動ベーン保持体３５が前記ガイド筒３４の後端に当接し、前記可動ベーン３６は前端部が前記固定ベーン４５の前記後端部４５ｂの間に進入する。

前記可動ベーン３６は前記バーナスロート２への空気取込み口の全域を覆い、２次空気の全ては、前記可動ベーン３６を通過して前記バーナスロート２に流出する。

２次空気は殆どが前記可動ベーン３６によって旋回流を与えられ、一部は前記可動ベーン３６と前記固定ベーン４５によって旋回流が与えられる。従って、２次空気には強い旋回流が与えられる。

２次空気に旋回流を与えたくない場合は、前記スライドロッド３７を後方に引出し、前記可動ベーン３６を後側終端位置に移動させる。該可動ベーン３６の後側終端位置は、前記可動ベーン保持体３５が前記ガイド部材３９の前端に当接することで、決定される。

前記可動ベーン３６が後側終端位置にある状態では、該可動ベーン３６は前記空気取込み口から完全に、或は略完全に外れており、２次空気は、前記可動ベーン３６を通過しないで、前記バーナスロート２に流入する。前記空気取込み口を前記後端部４５ｂが横断しているが、狭幅であるので、旋回には影響しない。又、前記固定ベーン４５の前記前端部４５ａが前記空気取込み口の一部を覆うが、２次空気は抵抗の少ない部分を流れるので、やはり、前記固定ベーン４５による旋回への影響は少ない。従って、２次空気は殆ど旋回流を与えられることなく、前記バーナスロート２へ流入する。

従って、前記可動ベーン３６の位置によって、２次空気の旋回流の強さを調整でき、負荷状態によって前記可動ベーン３６の位置を選択することで、負荷状態に最適な２次空気の旋回流の強さを選択でき、最適な燃焼状態が得られる。

前記スライドロッド３７をアクチュエータで駆動する様にし、負荷状態に対応させ、前記可動ベーン３６が負荷状態に最適な位置となる様に自動調整してもよい。

尚、該可動ベーン３６によって充分な旋回流が得られる場合は、前記固定ベーン機構４４は省略してもよい。又、前記可動ベーン３６、前記固定ベーン４５は平板としたが、半径方向又は／及び軸心方向に湾曲した板としてもよい。更に、前記ウインドボックス２２は前記外筒ノズル２５、前記２次空気調整装置３２を収納する空間を形成すればよく、円筒状でなくともよい。

更に、前記固定ベーン４５を前端部４５ａ部分のみとし、該前端部４５ａを前記スロート部１９の内面に直接固定し、該スロート部１９に固定ベーン４５を支持させる様にしてもよい。

又本発明を微粉炭バーナ２１について説明したが、本発明は燃料を重油等微粉炭以外としたバーナに於いても、実施可能であることは言う迄もない。

本発明では前記可動ベーン３６と前記固定ベーン４５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、可動部が摩耗したとしても、前記可動ベーン３６の位置には影響を与えるものではなく、経時的変化が旋回流に与える影響は極めて小さい。

１ 炉壁
２ バーナスロート
１９ スロート部
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 仕切板
３４ ガイド筒
３５ 可動ベーン保持体
３６ 可動ベーン
３７ スライドロッド
３８ ガイド部材
３９ ガイド部材
４１ 取手
４３ 可動ベーン機構
４４ 固定ベーン機構
４５ 固定ベーン
４５ａ 前端部
４５ｂ 後端部

Claims (4)

1. 炉壁に設けられるバーナスロートに対向してウインドボックスが設けられ、該ウインドボックスに収納されると共に前記バーナスロートの中心軸心上に円筒状の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バーナであって、前記２次空気調整装置は可動ベーン機構を有し、該可動ベーン機構は前記バーナスロートから所定距離離れた位置に設けられ、前記ノズル本体の周囲に前記バーナスロートとの間で空気取込み口を形成する円形の仕切板と、前記ノズル本体に該ノズル本体の軸心方向に移動可能に設けられた可動ベーン保持体と、該可動ベーン保持体に設けられると共に前記仕切板の周囲に所定間隔で配置され、通過する２次空気に旋回流を与える可動ベーンとを有し、前記可動ベーン保持体を介して前記可動ベーンを移動させ、該可動ベーンが空気取込み口を覆う状態を変化させ、前記バーナスロートに流入する空気に与える旋回流を調整可能としたことを特徴とするバーナ。
2. 前記可動ベーン保持体には軸心と平行に延出するスライドロッドが設けられ、該スライドロッドはウインドボックスの後端板を貫通して突出し、前記スライドロッドを介して前記可動ベーンを移動させ、旋回流の調整を行う請求項１のバーナ。
3. 前記後端板の前記スライドロッドが貫通する部位には、該スライドロッドが摺動自在に嵌合するガイド部材が設けられ、該ガイド部材は該ガイド部材の前端が前記可動ベーン保持体の後側終端位置で当接するストッパとなっている請求項２のバーナ。
4. 前記２次空気調整装置は固定ベーン機構を更に具備し、該固定ベーン機構は前記仕切板と前記バーナスロートの内面との間に設けられ、前記固定ベーンは前記可動ベーンと同数であり、前記固定ベーン間に前記可動ベーンの先端部が進入可能である請求項１のバーナ。

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