JP2015001343A - 石炭焚きバーナ - Google Patents
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Abstract
【課題】複合石炭でも良好な火炎が維持され、良好な燃焼が得られる石炭焚きバーナを提供する。【解決手段】炉壁３に設けられるスロート４と、該スロートと同心に設けられ炉心側先端が開口された有底円筒状のバーナチャンバ６と、該バーナチャンバの底部の偏心した位置に開口し、微粉燃料と１次空気との混合流である微粉燃料流２１を噴出する微粉燃料噴出管１５と、該微粉燃料噴出管と同心に開口し、燃焼用補助空気２４を噴出する補助空気噴出管１６と、前記バーナチャンバの底部に該バーナチャンバの軸心に関して前記微粉燃料噴出管の反対側に偏心した位置に開口し３次空気２０を噴出する３次空気噴出管１８と、前記バーナチャンバと前記スロートとの間に形成され、燃焼用２次空気１２を噴出するリング状の噴出部７とを具備する。【選択図】図１
Description
本発明は揮発分の低い石炭と揮発分の高い石炭とを混燃させる為の石炭焚きバーナに関するものである。
石炭を粉砕し、粉砕炭を燃料とする石炭焚きバーナがあるが、近年では燃料の多様性から性質の異なる複数の石炭を混合した複合石炭を燃料として使用することが要望されている。
例えば、揮発分の少ない無煙炭、半無煙炭或はオイルコークス（以下難燃石炭と称す）と揮発分の多い石炭（可燃石炭と称す）とを混合した複合石炭を燃料として燃焼させた場合、先ず可燃石炭が燃焼する。可燃石炭が燃焼することで、燃焼用空気中の酸素が消費され、難燃石炭が燃焼する為の充分な酸素が不足し、難燃石炭の燃焼が悪化し、火炎が不安定となる現象が生じる。
従って、複合石炭を燃料とした場合に、火炎が安定せず、良好な燃焼状態が得られないという問題があった。
尚、特許文献１には、難燃石炭の燃焼に適したバーナ装置が開示されている。
本発明は斯かる実情に鑑み、複合石炭でも良好な火炎が維持され、良好な燃焼が得られる石炭焚きバーナを提供するものである。
本発明は、炉壁に設けられるスロートと、該スロートと同心に設けられ炉心側先端が開口された有底円筒状のバーナチャンバと、該バーナチャンバの底部の偏心した位置に開口し、微粉燃料と１次空気との混合流である微粉燃料流を噴出する微粉燃料噴出管と、該微粉燃料噴出管と同心に開口し、燃焼用補助空気を噴出する補助空気噴出管と、前記バーナチャンバの底部に該バーナチャンバの軸心に関して前記微粉燃料噴出管の反対側に偏心した位置に開口し３次空気を噴出する３次空気噴出管と、前記バーナチャンバと前記スロートとの間に形成され、燃焼用２次空気を噴出するリング状の噴出部とを具備する石炭焚きバーナに係るものである。
又本発明は、前記微粉燃料噴出管と前記補助空気噴出管とは２重管構造であり、前記微粉燃料噴出管が外管、前記補助空気噴出管が内管である石炭焚きバーナに係るものである。
又本発明は、前記微粉燃料噴出管と前記補助空気噴出管とは２重管構造であり、前記補助空気噴出管が外管、前記微粉燃料噴出管が内管である石炭焚きバーナに係るものである。
更に又本発明は、前記バーナチャンバに第２補助空気供給口が設けられ、該第２補助空気供給口より前記燃焼用２次空気の一部が前記バーナチャンバ内に供給される石炭焚きバーナに係るものである。
本発明によれば、炉壁に設けられるスロートと、該スロートと同心に設けられ炉心側先端が開口された有底円筒状のバーナチャンバと、該バーナチャンバの底部の偏心した位置に開口し、微粉燃料と１次空気との混合流である微粉燃料流を噴出する微粉燃料噴出管と、該微粉燃料噴出管と同心に開口し、燃焼用補助空気を噴出する補助空気噴出管と、前記バーナチャンバの底部に該バーナチャンバの軸心に関して前記微粉燃料噴出管の反対側に偏心した位置に開口し３次空気を噴出する３次空気噴出管と、前記バーナチャンバと前記スロートとの間に形成され、燃焼用２次空気を噴出するリング状の噴出部とを具備するので、複合石炭でも良好な火炎が維持され、良好な燃焼が得られるという優れた効果を発揮する。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
本実施例に係るバーナ１は、火炉２の炉壁３に所要数設けられる。
前記炉壁３にはスロート４が設けられ、該スロート４と同心に前記バーナ１が設けられている。以下、該バーナ１について説明する。
炉心側端（以下先端）が開口し、基端が底板５によって閉塞された有底円筒状のバーナチャンバ６が、前記スロート４と同心に設けられる。該スロート４と前記バーナチャンバ６との間にはリング状の燃焼用空気噴出口７が形成される。
前記バーナチャンバ６を囲む様にエアレジスタ８が設けられる。該エアレジスタ８は前記バーナチャンバ６と同心の円盤形状であり、外周が開口されている。前記エアレジスタ８を収納する様にウインドボックス９が設けられ、該ウインドボックス９には２次空気送風ダクト１１が連通され、該２次空気送風ダクト１１を介して前記ウインドボックス９に燃焼用空気である２次空気１２が供給される様になっている。
前記エアレジスタ８の外周部には、円周に沿って所要ピッチで可変旋回羽根１３が回転自在に設けられ、該可変旋回羽根１３同士はリンク（図示せず）によって連結され、全ての該可変旋回羽根１３は同期して角度が変更される様になっている。前記ウインドボックス９に供給された前記２次空気１２は前記可変旋回羽根１３を経て前記エアレジスタ８内部に流入し、前記燃焼用空気噴出口７より炉内に噴出される。又、前記２次空気１２は、前記可変旋回羽根１３を通過する過程で、旋回が与えられ、旋回力は前記可変旋回羽根１３の角度によって調整される。
微粉燃料噴出管１５が前記底板５に接続され、前記微粉燃料噴出管１５の下流端（先端）は前記バーナチャンバ６の内部に開口すると共に前記微粉燃料噴出管１５の上流端は、図示しない微粉燃料供給源、例えば、微粉炭ミル等に接続され、微粉燃料は、１次空気を搬送媒体とし、微粉燃料と１次空気の混合流である微粉燃料流２１として微粉燃料供給源より搬送される。尚、前記微粉燃料は、難燃石炭の粉体と、可燃石炭の粉体との混合物であり、前記１次空気は、燃焼用空気の一部としても機能する。
前記微粉燃料噴出管１５の内部に、且つ前記微粉燃料噴出管１５と同心に補助空気噴出管１６が配設され、該補助空気噴出管１６の先端は前記バーナチャンバ６に開口する。前記微粉燃料噴出管１５と前記補助空気噴出管１６とは２重管構造となっており、本実施例では、前記微粉燃料噴出管１５が外管、前記補助空気噴出管１６が内管となっている。
前記補助空気噴出管１６は図示しない補助空気供給源に接続され、該補助空気噴出管１６には流量調整弁１７が設けられている。該流量調整弁１７によって流量調整された微粉燃料流２１が前記底板５より噴出され、更に前記補助空気噴出管１６から燃焼用の補助空気２４が、前記微粉燃料流２１の中心部に噴出される。
３次空気噴出管１８が前記底板５に接続されると共に３次空気供給源（図示せず）に接続される。前記３次空気噴出管１８には流量調整弁１９が設けられ、前記３次空気噴出管１８より３次空気２０が前記バーナチャンバ６内に噴出されると共に前記流量調整弁１９によって噴出する流量が調整される。
前記微粉燃料噴出管１５は、前記底板５の中心から偏心した位置に開口する。例えば、図示の様に前記底板５の中心から下方に偏心した位置に開口し、前記３次空気噴出管１８は前記底板５の中心に関し、前記微粉燃料噴出管１５の反対側で、前記底板５の中心から上方に偏心した位置に開口している。
以下、前記バーナ１の作用について説明する。
前記微粉燃料噴出管１５から前記微粉燃料流２１を噴出し、同時に前記エアレジスタ８を経た前記２次空気１２が旋回流として前記スロート４より噴出される。
前記微粉燃料流２１は前記バーナチャンバ６の中心より下方に偏心した位置より前記バーナチャンバ６内部に噴出され、該バーナチャンバ６の下側を流動する。この為、該バーナチャンバ６の前記微粉燃料流２１の上側には負圧領域が形成され、炉内の高温の排ガスが前記バーナチャンバ６内に呼込まれ、該バーナチャンバ６と前記火炉２間で循環流２２が形成される。
該循環流２２によって、前記バーナチャンバ６内が高温となり、前記バーナチャンバ６内に噴出された前記微粉燃料流２１が着火し、火炎２３が形成される。
又、前記流量調整弁１９で所要の流量に調整された前記３次空気２０が前記３次空気噴出管１８より前記バーナチャンバ６に噴出される。前記３次空気２０は前記循環流２２の対向流となるので、前記循環流２２の形成を阻害する。従って、前記３次空気２０の流量を調整することで、前記循環流２２の形成状態が制御される。よって、前記バーナチャンバ６内に呼込まれる炉内の排ガス量が制御され、前記バーナチャンバ６内部の温度が制御される。
前記微粉燃料流２１は、前記循環流２２によって加熱され、着火するが、前記循環流２２によって加熱された場合、先ず可燃石炭から揮発分が発せられ、可燃石炭が燃焼する。
可燃石炭が燃焼することで、火炎内部の酸素が消費される。
可燃石炭が燃焼することで、火炎内部の酸素が消費される。
前記２次空気１２は、前記火炎２３の外側から供給される為、火炎内部には充分に供給されない。この為、難燃石炭の燃焼には酸素が不足した状態となり、良好な火炎が維持できない状態となる。
次に、前記火炎２３の状態に応じて、前記補助空気噴出管１６より前記補助空気２４が、前記微粉燃料流２１の内部から供給される。前記補助空気２４が火炎内部に供給されることから、難燃石炭の燃焼に必要な酸素が供給され、良好な火炎が維持される。
ここで、１次空気、２次空気、３次空気、補助空気の質量比率の１例としては、（１次空気：２次空気：３次空気：補助空気）は、（２〜３：６．５〜４．５：０．５：１〜２）が例示される。
而して、本実施例によれば、可燃石炭と不燃石炭の様な性質の異なる燃料を混合した複合燃料での良好な燃焼を実現できる。
次に、図２は第２の実施例を示している。図２中、図１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。
バーナチャンバ６に微粉燃料流２１を供給する微粉燃料噴出管１５、補助空気２４を供給する補助空気噴出管１６との関係を変更したものであり、該補助空気噴出管１６を外管とし、前記微粉燃料噴出管１５を内管とし、該微粉燃料噴出管１５と前記補助空気噴出管１６とを同心に配設したものである。
前記微粉燃料噴出管１５より前記微粉燃料流２１を噴出すると同時に、前記補助空気噴出管１６より前記補助空気２４を噴出させると、該補助空気２４は前記微粉燃料流２１の周囲を包む様に噴出され、該微粉燃料流２１と前記補助空気２４とは容易に混合する。
従って、前記バーナチャンバ６内部には、微粉燃料の搬送媒体である１次空気の他に、前記補助空気２４が供給される。従って、前記バーナチャンバ６の内部で先ず、可燃石炭が着火、燃焼し、酸素を消費したとしても、前記補助空気２４の供給で酸素が補充され、不燃石炭が燃焼する際の酸素不足が解消される。
更に、火炎の状態に応じて、前記補助空気２４の供給量を調整することで、複合燃料での最適な燃焼状態が得られることから、性質の異なる種々の可燃石炭と不燃石炭の組合わせによる複合燃料の組合わせを実現できる。
図３（Ａ）、図３（Ｂ）は第１の実施例、第２の実施例の変更例を示している。
図３（Ａ）に示す第１の実施例の変更例に於いて、バーナチャンバ６に第２補助空気供給口２５を所定の範囲で、所定の分布で穿設し、前記バーナチャンバ６の内部とエアレジスタ８とを前記第２補助空気供給口２５を介して連通する。尚、前記第２補助空気供給口２５を設ける範囲は、微粉燃料流２１、補助空気２４、３次空気２０への影響を考慮すると、図示の様に、前記バーナチャンバ６の下半部の所定の範囲とするのが好ましい。
前記第２補助空気供給口２５が設けられることで、前記エアレジスタ８の２次空気１２の一部が、第２補助空気として前記バーナチャンバ６の内部に供給される。
尚、前記第２補助空気供給口２５の径は、該第２補助空気供給口２５から前記バーナチャンバ６へ第２補助空気が流入する際の、流速が前記微粉燃料流２１、前記補助空気２４、前記３次空気２０の流動に影響しない様に設定される。又、前記第２補助空気供給口２５の分布、範囲、開口率は、燃料として供される難燃石炭、可燃石炭の性質、及び混合比率等を勘案され、実験等に基づき設定される。
前記第２補助空気供給口２５より第２補助空気が、前記バーナチャンバ６内部に供給されることで、難燃石炭が燃焼する際の酸素の不足分が一層補われ、難燃石炭が良好に燃焼することに寄与する。
図３（Ｂ）に示す、第２の実施例の変更例も、第２補助空気供給口２５からバーナチャンバ６内に第２補助空気が供給されることで、第１の実施例の変更例と同様に、難燃石炭の燃焼状態が改善される。
１ バーナ ２ 火炉
３ 炉壁 ４ スロート
６ バーナチャンバ ７ 燃焼用空気噴出口（噴出部）
８ エアレジスタ １２ ２次空気
１５ 微粉燃料噴出管 １６ 補助空気噴出管
１７ 流量調整弁 １８ ３次空気噴出管
１９ 流量調整弁 ２０ ３次空気
２１ 微粉燃料流 ２２ 循環流
２４ 補助空気 ２５ 第２補助空気供給口
３ 炉壁 ４ スロート
６ バーナチャンバ ７ 燃焼用空気噴出口（噴出部）
８ エアレジスタ １２ ２次空気
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１７ 流量調整弁 １８ ３次空気噴出管
１９ 流量調整弁 ２０ ３次空気
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Claims (4)
- 炉壁に設けられるスロートと、該スロートと同心に設けられ炉心側先端が開口された有底円筒状のバーナチャンバと、該バーナチャンバの底部の偏心した位置に開口し、微粉燃料と１次空気との混合流である微粉燃料流を噴出する微粉燃料噴出管と、該微粉燃料噴出管と同心に開口し、燃焼用補助空気を噴出する補助空気噴出管と、前記バーナチャンバの底部に該バーナチャンバの軸心に関して前記微粉燃料噴出管の反対側に偏心した位置に開口し３次空気を噴出する３次空気噴出管と、前記バーナチャンバと前記スロートとの間に形成され、燃焼用２次空気を噴出するリング状の噴出部とを具備することを特徴とする石炭焚きバーナ。
- 前記微粉燃料噴出管と前記補助空気噴出管とは２重管構造であり、前記微粉燃料噴出管が外管、前記補助空気噴出管が内管である請求項１の石炭焚きバーナ。
- 前記微粉燃料噴出管と前記補助空気噴出管とは２重管構造であり、前記補助空気噴出管が外管、前記微粉燃料噴出管が内管である請求項１の石炭焚きバーナ。
- 前記バーナチャンバに第２補助空気供給口が設けられ、該第２補助空気供給口より前記燃焼用２次空気の一部が前記バーナチャンバ内に供給される請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の石炭焚きバーナ。
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