JP2776572B2 - 微粉炭バーナ - Google Patents
微粉炭バーナInfo
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- JP2776572B2 JP2776572B2 JP1182500A JP18250089A JP2776572B2 JP 2776572 B2 JP2776572 B2 JP 2776572B2 JP 1182500 A JP1182500 A JP 1182500A JP 18250089 A JP18250089 A JP 18250089A JP 2776572 B2 JP2776572 B2 JP 2776572B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2207/00—Ignition devices associated with burner
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Disintegrating Or Milling (AREA)
- Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微粉炭の燃焼装置に係り、特にミルと微粉炭
バーナを直接連結して運転する燃焼システムにおける負
荷変化の運用幅を拡大するのに好適な微粉炭バーナに関
する。
バーナを直接連結して運転する燃焼システムにおける負
荷変化の運用幅を拡大するのに好適な微粉炭バーナに関
する。
近年、我が国においては重油供給量のひつ追から、石
油依存度の是正を計るために、従来の重油専焼から石炭
専焼へと燃料を変換しつつあり、特に専業用火力発電ボ
イラにおいては、石炭専焼の大容量火力発電所が建設さ
れている。
油依存度の是正を計るために、従来の重油専焼から石炭
専焼へと燃料を変換しつつあり、特に専業用火力発電ボ
イラにおいては、石炭専焼の大容量火力発電所が建設さ
れている。
一方、最近の電力需要の特徴として、原子力発電の伸
びと共に、負荷の最大、最小差も増加し、火力発電用ボ
イラをベースロード用から負荷調整用へと移行する傾向
にあり、この火力発電用ボイラを負荷に応じて圧力を変
化させて変圧運転する、いわゆる全負荷運転では超臨界
圧域、部分負荷運転では亜臨界圧域で運転する変圧運転
ボイラとすることによつて、部分負荷運転での発電効率
を数％向上させることができる。
びと共に、負荷の最大、最小差も増加し、火力発電用ボ
イラをベースロード用から負荷調整用へと移行する傾向
にあり、この火力発電用ボイラを負荷に応じて圧力を変
化させて変圧運転する、いわゆる全負荷運転では超臨界
圧域、部分負荷運転では亜臨界圧域で運転する変圧運転
ボイラとすることによつて、部分負荷運転での発電効率
を数％向上させることができる。
このためにこの石炭専焼火力においては、ボイラ負荷
が常に全負荷で運転されるものは少なく、負荷を昼間は
75％負荷、50％負荷、25％負荷へと負荷を上げ、下げし
て運転したり、あるいは夜間は運転を停止するなど、い
わゆる高頻度起動停止（Daily Start Stop以下単にDS
Sという）運転を行なつて中間負荷を担う石炭専焼火力
へと移行しつつある。
が常に全負荷で運転されるものは少なく、負荷を昼間は
75％負荷、50％負荷、25％負荷へと負荷を上げ、下げし
て運転したり、あるいは夜間は運転を停止するなど、い
わゆる高頻度起動停止（Daily Start Stop以下単にDS
Sという）運転を行なつて中間負荷を担う石炭専焼火力
へと移行しつつある。
またDSS運転を行なう石炭専焼ボイラにおいては、起
動時から全負荷に至るまで微粉炭のみで全負荷帯を運転
するものは少なく、石炭専焼ボイラといえども起動時、
低負荷時には微粉炭以外の軽油，重油，ガス等を補助燃
料として用いている。
動時から全負荷に至るまで微粉炭のみで全負荷帯を運転
するものは少なく、石炭専焼ボイラといえども起動時、
低負荷時には微粉炭以外の軽油，重油，ガス等を補助燃
料として用いている。
それは起動時においては石炭専焼ボイラからミルウオ
ーミング用の排ガス、加熱空気が得られず、このために
ミルを運転することができないので石炭を微粉炭に粉砕
することができないからである。
ーミング用の排ガス、加熱空気が得られず、このために
ミルを運転することができないので石炭を微粉炭に粉砕
することができないからである。
また、低負荷時にはミルのターンダウン比がとれない
こと、微粉炭自体の着火性が悪いことなどの理由によつ
て軽油，重油，ガス等が用いられている。
こと、微粉炭自体の着火性が悪いことなどの理由によつ
て軽油，重油，ガス等が用いられている。
例えば起動時には軽油，重油を用いる場合は、起動時
から15％負荷までは軽油を補助燃料としてボイラを焚き
上げ、15％負荷から40％負荷までは軽油から重油へ補助
燃料を変更して焚き上げ、40％負荷以上になると補助燃
料の重油と主燃料の微粉炭を混焼して順次補助燃料の重
油量を少なくするとともに主燃料の微粉炭量を多くして
微粉炭の混焼比率を上げて実質的な石炭専焼へと移行す
る。
から15％負荷までは軽油を補助燃料としてボイラを焚き
上げ、15％負荷から40％負荷までは軽油から重油へ補助
燃料を変更して焚き上げ、40％負荷以上になると補助燃
料の重油と主燃料の微粉炭を混焼して順次補助燃料の重
油量を少なくするとともに主燃料の微粉炭量を多くして
微粉炭の混焼比率を上げて実質的な石炭専焼へと移行す
る。
以下、第６図および第７図を用いて微粉炭焚きボイラ
の起動時における概要について説明する。
の起動時における概要について説明する。
第６図及び第７図は微粉炭焚ボイラの概略系統図およ
び従来の微粉炭バーナの拡大断面図を示す。
び従来の微粉炭バーナの拡大断面図を示す。
第６図に示す微粉炭焚ボイラ１をコールドスタートす
る際は、まず第７図に示す微粉炭バーナ７の軽油点火バ
ーナ２により、重油起動バーナ３を点火する。そして、
重油起動バーナ３のみで、ボイラ負荷の25〜35％まで焚
きあげる。そして、ボイラ火炉４の火炉内温度が十分に
上つた時点で、第６図のミル５から微粉炭供給管６、微
粉炭バーナ７へ微粉炭燃料を供給して微粉炭ノズル８か
らボイラ火炉４内へ送り、微粉炭専焼へと切り換える。
る際は、まず第７図に示す微粉炭バーナ７の軽油点火バ
ーナ２により、重油起動バーナ３を点火する。そして、
重油起動バーナ３のみで、ボイラ負荷の25〜35％まで焚
きあげる。そして、ボイラ火炉４の火炉内温度が十分に
上つた時点で、第６図のミル５から微粉炭供給管６、微
粉炭バーナ７へ微粉炭燃料を供給して微粉炭ノズル８か
らボイラ火炉４内へ送り、微粉炭専焼へと切り換える。
微粉炭の搬送用媒体は、第６図のエアヒータ９によつ
て、ボイラ排ガスと熱交換された後ミル５に送られ、コ
ールバンカ10から供給される塊炭に付着した水分の除去
と、ミル５に内蔵した図示していない分級器の分級エア
として、さらには、ミル５で粉砕された微粉炭を微粉炭
バーナ７まで搬送するための搬送用空気として使用され
る。
て、ボイラ排ガスと熱交換された後ミル５に送られ、コ
ールバンカ10から供給される塊炭に付着した水分の除去
と、ミル５に内蔵した図示していない分級器の分級エア
として、さらには、ミル５で粉砕された微粉炭を微粉炭
バーナ７まで搬送するための搬送用空気として使用され
る。
第７図には従来技術の微粉炭用バーナ７を示している
がこの微粉炭バーナ７には、軽油点火バーナ２と重油起
動バーナ３が取り付けられており、微粉炭バーナ７を構
成している。風箱11内の燃焼用空気は、二次エアレジス
タ12と三次エアレジスタ13により、旋回が加えられた
後、ボイラ火炉４内に投入される。一方、微粉炭は微粉
炭供給管６を通り微粉炭バーナ７の微粉炭ノズル８へ送
られるが、その間にベンチユリー14を通過するのみで、
ほぼ自由噴流に近い状態でボイラ火炉４内に吹き込まれ
る。この微粉炭バーナ７には保炎器がなく、燃焼用空気
の旋回によつて、逆流域が生じ、火炎の伝播速度以下の
流速域で、火炎が保持されるのみであつた。したがつて
微粉炭粒子の拡散は良いが、一方では火炎が不安定にな
り、微粉炭バーナ７の空気側の操作条件に極めて左右さ
れやすい。なお、第６図の符号15は重油タンク、16は軽
油タンクである。
がこの微粉炭バーナ７には、軽油点火バーナ２と重油起
動バーナ３が取り付けられており、微粉炭バーナ７を構
成している。風箱11内の燃焼用空気は、二次エアレジス
タ12と三次エアレジスタ13により、旋回が加えられた
後、ボイラ火炉４内に投入される。一方、微粉炭は微粉
炭供給管６を通り微粉炭バーナ７の微粉炭ノズル８へ送
られるが、その間にベンチユリー14を通過するのみで、
ほぼ自由噴流に近い状態でボイラ火炉４内に吹き込まれ
る。この微粉炭バーナ７には保炎器がなく、燃焼用空気
の旋回によつて、逆流域が生じ、火炎の伝播速度以下の
流速域で、火炎が保持されるのみであつた。したがつて
微粉炭粒子の拡散は良いが、一方では火炎が不安定にな
り、微粉炭バーナ７の空気側の操作条件に極めて左右さ
れやすい。なお、第６図の符号15は重油タンク、16は軽
油タンクである。
一方、ミル５（微粉炭バーナ７）の負荷が低い領域で
ミル５から供給される微粉炭−空気流中の微粉炭濃度
（C/A）が低くなるため、着火安定性が悪くなる。第８
図は、この関係を示したもので、横軸にミル負荷（処理
量）を、縦軸に微粉炭空気濃度を示し瀝青炭を粉砕した
データをプロツトしているが、第８図中のハツチングで
示すミル負荷30％以下、C/A＝0.3以下の着火不安定領域
では、微粉炭バーナ７における着火保炎性が悪く、この
ような状態では微粉炭焚ボイラ１の火炉出口におけるフ
ライアツシユ中の未燃分が著しく増加する。
ミル５から供給される微粉炭−空気流中の微粉炭濃度
（C/A）が低くなるため、着火安定性が悪くなる。第８
図は、この関係を示したもので、横軸にミル負荷（処理
量）を、縦軸に微粉炭空気濃度を示し瀝青炭を粉砕した
データをプロツトしているが、第８図中のハツチングで
示すミル負荷30％以下、C/A＝0.3以下の着火不安定領域
では、微粉炭バーナ７における着火保炎性が悪く、この
ような状態では微粉炭焚ボイラ１の火炉出口におけるフ
ライアツシユ中の未燃分が著しく増加する。
この様に補助燃料を用いる微粉炭バーナでは、頻繁な
起動停止運転毎に補助燃料の使用量を著しく多くするた
め好ましくなく、直接ミルから微粉炭バーナへ微粉炭−
空気流を供給する燃焼システムではミルの負荷（処理
量）が低い場合、微粉炭バーナの着火安定性が悪くなる
ためフライアツシユ中の未燃分が増加する欠点がある。
起動停止運転毎に補助燃料の使用量を著しく多くするた
め好ましくなく、直接ミルから微粉炭バーナへ微粉炭−
空気流を供給する燃焼システムではミルの負荷（処理
量）が低い場合、微粉炭バーナの着火安定性が悪くなる
ためフライアツシユ中の未燃分が増加する欠点がある。
本発明はかかる従来技術の欠点を解消しようとするも
ので、その目的とするところは出来るかぎり補助燃料を
削減し、しかも微粉炭バーナの着火安定性を向上させる
ことにより、安全で経済的な微粉炭焚きボイラの中間負
荷運用を可能にする微粉炭バーナを提供することにあ
る。
ので、その目的とするところは出来るかぎり補助燃料を
削減し、しかも微粉炭バーナの着火安定性を向上させる
ことにより、安全で経済的な微粉炭焚きボイラの中間負
荷運用を可能にする微粉炭バーナを提供することにあ
る。
本発明は前述の目的を達成するために、入口側開口部
と、出口側開口部と、前記微粉炭供給管内を流れる微粉
炭流を微粉炭供給管の内面側に案内するガイド部と、そ
のガイド部の微粉炭流れ方向下流側に設けられて周壁を
貫通した分離穴とを有する濃縮器を、前記微粉炭供給管
の内側の前記外周保炎器の近くに配置して、微粉炭供給
管と濃縮器の間に外側流路を形成し、濃縮器の内側に内
側流路を形成する。
と、出口側開口部と、前記微粉炭供給管内を流れる微粉
炭流を微粉炭供給管の内面側に案内するガイド部と、そ
のガイド部の微粉炭流れ方向下流側に設けられて周壁を
貫通した分離穴とを有する濃縮器を、前記微粉炭供給管
の内側の前記外周保炎器の近くに配置して、微粉炭供給
管と濃縮器の間に外側流路を形成し、濃縮器の内側に内
側流路を形成する。
そしてその濃縮器の前記入口側開口部を開閉する可動
弁を設け、その可動弁の開閉動作により、前記外側流路
出口の微粉炭濃度と流速とを可変できるようにしたこと
を特徴とするものである。
弁を設け、その可動弁の開閉動作により、前記外側流路
出口の微粉炭濃度と流速とを可変できるようにしたこと
を特徴とするものである。
本発明は前述のような構成になっており、ミルの起動
時及び低負荷時には微粉炭供給管に供給される微粉炭流
全体のC/Aが低いので、可動弁で濃縮器の入口側開口部
を閉じると、濃縮器の前記ガイド部の案内に伴う微粉炭
の慣性力により微粉炭流は微粉炭供給管の内面側に集め
られて、前記外側流路において微粉炭供給管の内面にそ
つて流れる高濃度流れ（第１次高濃度化）と、濃縮器の
外周面にそつて流れる低濃度流れとに分かれる。
時及び低負荷時には微粉炭供給管に供給される微粉炭流
全体のC/Aが低いので、可動弁で濃縮器の入口側開口部
を閉じると、濃縮器の前記ガイド部の案内に伴う微粉炭
の慣性力により微粉炭流は微粉炭供給管の内面側に集め
られて、前記外側流路において微粉炭供給管の内面にそ
つて流れる高濃度流れ（第１次高濃度化）と、濃縮器の
外周面にそつて流れる低濃度流れとに分かれる。
そしてガイド部直後の外側流路の圧力が内側流路の圧
力よりもかなり高くなるから、濃縮器の外周面にそつて
流れる低濃度流れが前記分離穴を通って内側流路に流れ
込んで高濃度流れと分離し、外側流路を流れる微粉炭濃
度が更に高められる（２次高濃度化）とともに、低濃度
流れが減った分だけ高濃度流れの流速が落ちる（低速
化）。従って外側流路の出口においては、微粉炭粒子の
高濃度化と粒子の低速化の両方が同時に図られ、そのた
めに火炎が吹き消されるようなことがなく、濃縮器の出
口付近に配置されている外周保炎において微粉炭が良好
に燃焼して保炎状態が安定する。
力よりもかなり高くなるから、濃縮器の外周面にそつて
流れる低濃度流れが前記分離穴を通って内側流路に流れ
込んで高濃度流れと分離し、外側流路を流れる微粉炭濃
度が更に高められる（２次高濃度化）とともに、低濃度
流れが減った分だけ高濃度流れの流速が落ちる（低速
化）。従って外側流路の出口においては、微粉炭粒子の
高濃度化と粒子の低速化の両方が同時に図られ、そのた
めに火炎が吹き消されるようなことがなく、濃縮器の出
口付近に配置されている外周保炎において微粉炭が良好
に燃焼して保炎状態が安定する。
ミルの負荷が高くなると微粉炭供給管に供給される微
粉炭流の流量、流速が増加するから、可動弁で濃縮器の
入口側開口部を開くと、濃縮器の内側流路に微粉炭流が
多量に流れ、外側流路の出口における微粉炭粒子の濃度
ならびに流速が大幅に変化して、バーナ内の圧力損失や
磨耗を抑制することができる。
粉炭流の流量、流速が増加するから、可動弁で濃縮器の
入口側開口部を開くと、濃縮器の内側流路に微粉炭流が
多量に流れ、外側流路の出口における微粉炭粒子の濃度
ならびに流速が大幅に変化して、バーナ内の圧力損失や
磨耗を抑制することができる。
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。第１
図は本発明の実施例に係る微粉炭バーナの断面図、第２
図は第１図の濃縮器と可動弁の拡大断面図、第３図は濃
縮器の他の実施例を示す斜視図、第４図および第５図は
濃縮器における高C/A側の一次空気分配率と微粉炭濃縮
率及び外側流路の断面積と内側流路の断面積の比を示し
た特性線図である。
図は本発明の実施例に係る微粉炭バーナの断面図、第２
図は第１図の濃縮器と可動弁の拡大断面図、第３図は濃
縮器の他の実施例を示す斜視図、第４図および第５図は
濃縮器における高C/A側の一次空気分配率と微粉炭濃縮
率及び外側流路の断面積と内側流路の断面積の比を示し
た特性線図である。
第１図から第３図において、３は重油起動バーナ、４
はボイラ火炉、６は微粉炭供給管、７は微粉炭バーナ、
８は微粉炭ノズル、11は風箱、12は二次エアレジスタ、
13は三次エアレジスタで従来のものと同一のものを示
す。
はボイラ火炉、６は微粉炭供給管、７は微粉炭バーナ、
８は微粉炭ノズル、11は風箱、12は二次エアレジスタ、
13は三次エアレジスタで従来のものと同一のものを示
す。
17はガイドスリーブ、18はガイドスリーブ17に固定さ
れた濃縮器、19は可動弁、20,21は濃縮器18と可動弁19
によつて分割された外側流路、内側流路、22はアクチユ
エータ、23は外周保炎器、24はバーナスロート、25は分
割スリーブ、26はリブ、27は入口側開口部、28は出側開
口部、29はガイド部、30は分離穴である。
れた濃縮器、19は可動弁、20,21は濃縮器18と可動弁19
によつて分割された外側流路、内側流路、22はアクチユ
エータ、23は外周保炎器、24はバーナスロート、25は分
割スリーブ、26はリブ、27は入口側開口部、28は出側開
口部、29はガイド部、30は分離穴である。
この様な構造において、微粉炭と搬送用１次空気の混
合流Ａは図示していないミルから微粉炭供給管６により
第１図の矢印Ａで示す様に供給され、微粉炭バーナ７の
先端部で可動弁19,濃縮器18によつて分割された外側流
路20,内側流路21を経てボイラ火炉４に入り、燃焼され
る。微粉炭バーナ７では更に、２次空気B,3次空気Ｃの
燃焼用空気が風箱11内で２次空気レジスタ12、３次空気
レジスタ13および分割スリーブ25によつて分割され、各
々旋回を与えられてバーナスロート24へ供給される。可
動弁19はアクチユエータ22によつて矢印D,Eで示すよう
に移動し微粉炭バーナ７の要求性能を満足するように制
御される、この微粉炭バーナ７における濃縮器18,可動
弁19の機能について第２図を用いて説明する。微粉炭供
給管６内へ混合流Ａが供給され先ず、上流側に位置する
可動弁19と下流側に位置する濃縮器18との間隙より入口
側開口部27を通ってバイパスする濃縮器バイパス流れAB
と、濃縮器18の分離穴30により分離される低濃度流れAR
と、微粉炭供給管６の内面にそつて流れる高濃度流れAC
に三分割される。ここで、濃縮器バイパス流れABは、可
動弁19を矢印Ｄで示すように引抜くことによつて調節さ
れ、火炎安定性の良い通常負荷帯ではこの可動弁19を開
けて、微粉炭バーナ７の差圧を高くしないようにすると
ともに混合流Ａの流速を出来るだけ低く保ち摩耗による
損傷を低減する。一方、低負荷帯（＜30％）では可動弁
19を矢印Ｅで示すように押し出すことによつて閉じ、高
C/Aの必要な外周保炎器23の内側へ高濃度流れACを作る
のである。
合流Ａは図示していないミルから微粉炭供給管６により
第１図の矢印Ａで示す様に供給され、微粉炭バーナ７の
先端部で可動弁19,濃縮器18によつて分割された外側流
路20,内側流路21を経てボイラ火炉４に入り、燃焼され
る。微粉炭バーナ７では更に、２次空気B,3次空気Ｃの
燃焼用空気が風箱11内で２次空気レジスタ12、３次空気
レジスタ13および分割スリーブ25によつて分割され、各
々旋回を与えられてバーナスロート24へ供給される。可
動弁19はアクチユエータ22によつて矢印D,Eで示すよう
に移動し微粉炭バーナ７の要求性能を満足するように制
御される、この微粉炭バーナ７における濃縮器18,可動
弁19の機能について第２図を用いて説明する。微粉炭供
給管６内へ混合流Ａが供給され先ず、上流側に位置する
可動弁19と下流側に位置する濃縮器18との間隙より入口
側開口部27を通ってバイパスする濃縮器バイパス流れAB
と、濃縮器18の分離穴30により分離される低濃度流れAR
と、微粉炭供給管６の内面にそつて流れる高濃度流れAC
に三分割される。ここで、濃縮器バイパス流れABは、可
動弁19を矢印Ｄで示すように引抜くことによつて調節さ
れ、火炎安定性の良い通常負荷帯ではこの可動弁19を開
けて、微粉炭バーナ７の差圧を高くしないようにすると
ともに混合流Ａの流速を出来るだけ低く保ち摩耗による
損傷を低減する。一方、低負荷帯（＜30％）では可動弁
19を矢印Ｅで示すように押し出すことによつて閉じ、高
C/Aの必要な外周保炎器23の内側へ高濃度流れACを作る
のである。
つまり、第１図，第２図において、１次空気で搬送さ
れる微粉炭と混合流Ａは、濃縮器18,可動弁19によつ
て、高濃度流れACと低濃度流れARおよび濃縮器バイパル
流れABに分割される。微粉炭燃焼において、保炎を安定
化するためには、微粉炭粒子の高濃度化と粒子の低速化
が必要である。通常ミル５を用いた微粉炭燃焼バーナ７
においては、負荷が低下すると、微粉炭バーナ７の入口
において微粉炭濃度が低下する。このために微粉炭バー
ナ７の負荷に応じて、濃度と流速の調整が必要である
が、本発明の微粉炭バーナ７では微粉炭バーナ７の中心
部に設置した濃縮器18と可動弁19の出し入れで、内側流
路21に流入する空気量，微粉炭量を調整できるようにし
たのである。
れる微粉炭と混合流Ａは、濃縮器18,可動弁19によつ
て、高濃度流れACと低濃度流れARおよび濃縮器バイパル
流れABに分割される。微粉炭燃焼において、保炎を安定
化するためには、微粉炭粒子の高濃度化と粒子の低速化
が必要である。通常ミル５を用いた微粉炭燃焼バーナ７
においては、負荷が低下すると、微粉炭バーナ７の入口
において微粉炭濃度が低下する。このために微粉炭バー
ナ７の負荷に応じて、濃度と流速の調整が必要である
が、本発明の微粉炭バーナ７では微粉炭バーナ７の中心
部に設置した濃縮器18と可動弁19の出し入れで、内側流
路21に流入する空気量，微粉炭量を調整できるようにし
たのである。
微粉炭バーナ７の内部に第１図，第２図に示すように
濃縮器18と可動弁19を備えることによつて、高濃度流れ
ACは微粉炭バーナ７の内側壁に沿つて外側流路20へ流
れ、第１図，第２図における外周保炎器23で保炎する。
一方、低濃度流れAR,濃縮器バイパス流れABは可動弁19
と濃縮器18の間及び濃縮器18の間を通つて微粉炭バーナ
７の内側流路21に流れる。
濃縮器18と可動弁19を備えることによつて、高濃度流れ
ACは微粉炭バーナ７の内側壁に沿つて外側流路20へ流
れ、第１図，第２図における外周保炎器23で保炎する。
一方、低濃度流れAR,濃縮器バイパス流れABは可動弁19
と濃縮器18の間及び濃縮器18の間を通つて微粉炭バーナ
７の内側流路21に流れる。
ここで、微粉炭バーナ７の負荷が低い場合には、微粉
炭濃度が低下するので、微粉炭粒子濃度を向上させる必
要があり、このために、低負荷時には可動弁19を第２図
の破線で示す位置まで押し出し可動弁19を閉じた状態に
する。この可動弁19の操作によつて、微粉炭バーナ７の
負荷によらず常に高濃度微粉炭流を外周保炎器23に送り
込むことができるため、高燃料比炭はもちろん幅広い負
荷帯でも常に安定した燃焼が可能となる。
炭濃度が低下するので、微粉炭粒子濃度を向上させる必
要があり、このために、低負荷時には可動弁19を第２図
の破線で示す位置まで押し出し可動弁19を閉じた状態に
する。この可動弁19の操作によつて、微粉炭バーナ７の
負荷によらず常に高濃度微粉炭流を外周保炎器23に送り
込むことができるため、高燃料比炭はもちろん幅広い負
荷帯でも常に安定した燃焼が可能となる。
第４図は横軸に高C/A側への１次空気の分配率（＝100
×AC中の空気流量/A中の空気流量）を、縦軸に微粉炭濃
縮率（＝100×AC中の微粉炭流量/A中の微粉炭流量）を
示した特性線図、第５図は横軸に高C/A側の１次空気分
配率を、縦軸に外側流路20の断面積Soと内側流路21の断
面積Siとの比を示した特性線図である。
×AC中の空気流量/A中の空気流量）を、縦軸に微粉炭濃
縮率（＝100×AC中の微粉炭流量/A中の微粉炭流量）を
示した特性線図、第５図は横軸に高C/A側の１次空気分
配率を、縦軸に外側流路20の断面積Soと内側流路21の断
面積Siとの比を示した特性線図である。
第４図は混合流Ａ中のC/A（入口C/A）0.2の場合を示
しているが第１図，第２図の実施例では第４図に示すよ
うに濃縮率60〜80が得られ、微粉炭供給管８内での外側
流路20の断面積:Soと内側流路21の断面積:Siとの比:So/
Siは第５図に示すように0.6以下とすると良いことが分
かつた。従つて、実用的な範囲は、着火安定性も考慮す
るとC/A≧0.3であり、第４図及び第５図中のハツチング
で示した領域となる。
しているが第１図，第２図の実施例では第４図に示すよ
うに濃縮率60〜80が得られ、微粉炭供給管８内での外側
流路20の断面積:Soと内側流路21の断面積:Siとの比:So/
Siは第５図に示すように0.6以下とすると良いことが分
かつた。従つて、実用的な範囲は、着火安定性も考慮す
るとC/A≧0.3であり、第４図及び第５図中のハツチング
で示した領域となる。
第３図は濃縮器18の他の実施例を示したもので、第１
図および第２図の濃縮器18と異なる点はリブ26を設けた
点である。
図および第２図の濃縮器18と異なる点はリブ26を設けた
点である。
第３図に示した濃縮器18の特徴は、外周部へ微粉炭粒
子を慣性力で分離させる円錐上の粒子ガイド部にリブ26
を設けて低濃度流れARへの微粉炭量を出来るだけ少なく
したものである。このような構造でも実施例１に示した
面積比率は必要であるが効率が約10％向上した。
子を慣性力で分離させる円錐上の粒子ガイド部にリブ26
を設けて低濃度流れARへの微粉炭量を出来るだけ少なく
したものである。このような構造でも実施例１に示した
面積比率は必要であるが効率が約10％向上した。
本発明は前述のような構成になっており、ミルの起動
時及び低負荷時には微粉炭供給管に供給される微粉炭流
全体のC/Aが低いので、可動弁で濃縮器の入口側開口部
を閉じると、濃縮器の前記ガイド部の案内に伴う微粉炭
の慣性力により微粉炭流は微粉炭供給管の内面側に集め
られて、前記外側流路において微粉炭供給管の内面にそ
つて流れる高濃度流れ（第１次高濃度化）と、濃縮器の
外周面にそつて流れる低濃度流れとに分かれる。
時及び低負荷時には微粉炭供給管に供給される微粉炭流
全体のC/Aが低いので、可動弁で濃縮器の入口側開口部
を閉じると、濃縮器の前記ガイド部の案内に伴う微粉炭
の慣性力により微粉炭流は微粉炭供給管の内面側に集め
られて、前記外側流路において微粉炭供給管の内面にそ
つて流れる高濃度流れ（第１次高濃度化）と、濃縮器の
外周面にそつて流れる低濃度流れとに分かれる。
そしてガイド部直後の外側流路の圧力が内側流路の圧
力よりもかなり高くなるから、濃縮器の外周面にそつて
流れる低濃度流れが前記分離穴を通って内側流路に流れ
込んで高濃度流れと分離し、外側流路を流れる微粉炭濃
度が更に高められる（２次高濃度化）とともに、低濃度
流れの減少した分だけ高濃度流れの流速が落ちる（低速
化）。従って外側流路の出口においては、微粉炭粒子の
高濃度化と粒子の低速化の両方が同時に図られ、そのた
めに火炎が吹き消されるようなことがなく、微粉炭が良
好に燃焼して保炎状態が安定する。
力よりもかなり高くなるから、濃縮器の外周面にそつて
流れる低濃度流れが前記分離穴を通って内側流路に流れ
込んで高濃度流れと分離し、外側流路を流れる微粉炭濃
度が更に高められる（２次高濃度化）とともに、低濃度
流れの減少した分だけ高濃度流れの流速が落ちる（低速
化）。従って外側流路の出口においては、微粉炭粒子の
高濃度化と粒子の低速化の両方が同時に図られ、そのた
めに火炎が吹き消されるようなことがなく、微粉炭が良
好に燃焼して保炎状態が安定する。
ミルの負荷が高くなると微粉炭供給管に供給される微
粉炭流の流量、流速が増加するから、可動弁で濃縮器の
入口側開口部を開くと、濃縮器の内側流路にも微粉炭流
が流れ、外側流路の出口における微粉炭粒子の濃度なら
びに流速が大幅に変化して、バーナ内の圧力損失や摩耗
を抑制することができる。
粉炭流の流量、流速が増加するから、可動弁で濃縮器の
入口側開口部を開くと、濃縮器の内側流路にも微粉炭流
が流れ、外側流路の出口における微粉炭粒子の濃度なら
びに流速が大幅に変化して、バーナ内の圧力損失や摩耗
を抑制することができる。
このようなことから、従来30〜100％の負荷範囲で燃
焼できた微粉炭バーナを負荷範囲５〜100％にまで拡大
することができ、この成果を事業用ボイラに適用すると
年間の油使用量は70％以上節約できる。
焼できた微粉炭バーナを負荷範囲５〜100％にまで拡大
することができ、この成果を事業用ボイラに適用すると
年間の油使用量は70％以上節約できる。
第１図は本発明に係る微粉炭バーナの縦断面図、第２図
は第１図の濃縮器近傍の拡大断面図、第３図は濃縮器の
他の実施例を示す斜視図、第４図および第５図は横軸に
高C/A側の１次空気分配率を示し、縦軸に微粉炭濃縮
率、So/Siを示した特性線図、第６図は微粉炭焚ボイラ
の概略系統図、第７図は従来の微粉炭バーナを示す断面
図、第８図はミル負荷とC/Aとの特性図である。 ３……重油起動用バーナ、６……微粉炭供給管、18……
濃縮器、19……可動弁、20……外側流路、21……内側流
路、23……外周保炎器、27……入口側開口部、28……出
側開口部、29……ガイド部、30……分離穴。
は第１図の濃縮器近傍の拡大断面図、第３図は濃縮器の
他の実施例を示す斜視図、第４図および第５図は横軸に
高C/A側の１次空気分配率を示し、縦軸に微粉炭濃縮
率、So/Siを示した特性線図、第６図は微粉炭焚ボイラ
の概略系統図、第７図は従来の微粉炭バーナを示す断面
図、第８図はミル負荷とC/Aとの特性図である。 ３……重油起動用バーナ、６……微粉炭供給管、18……
濃縮器、19……可動弁、20……外側流路、21……内側流
路、23……外周保炎器、27……入口側開口部、28……出
側開口部、29……ガイド部、30……分離穴。
フロントページの続き (72)発明者 加来 宏行 広島県呉市宝町３番36号 バブコツク日 立株式会社呉研究所内 (72)発明者 森田 茂樹 広島県呉市宝町６番９号 バブコツク日 立株式会社呉工場内 (72)発明者 小林 啓信 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (56)参考文献 実開 平１−74409（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−27612（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F23D 1/00
Claims (1)
- 【請求項１】微粉炭供給管の先端に外周保炎器を配置し
て、微粉炭供給管から供給された微粉炭を燃焼させるも
のにおいて、 入口側開口部と、出口側開口部と、前記微粉炭供給管内
を流れる微粉炭流を微粉炭供給管の内面側に案内するガ
イド部と、そのガイド部の微粉炭流れ方向下流側に設け
られて周壁を貫通した分離穴とを有する濃縮器を、前記
微粉炭供給管の内側の前記外周保炎器の近くに配置し
て、微粉炭供給管と濃縮器の間に外側流路を形成し、濃
縮器の内側に内側流路を形成して、 その濃縮器の前記入口側開口部を開閉する可動弁を設
け、 その可動弁の開閉動作により、前記外側流路出口の微粉
炭濃度と流速とを可変できるようにしたことを特徴とす
る微粉炭バーナ。
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| ES90113436T ES2081322T3 (es) | 1989-07-17 | 1990-07-13 | Aparato quemador para carbon pulverizado. |
| DE69024419T DE69024419T2 (de) | 1989-07-17 | 1990-07-13 | Brenner für Kohlenstaub |
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| EP90113436A EP0409102B1 (en) | 1989-07-17 | 1990-07-13 | Burner apparatus for pulverized coal |
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| DE69735965T2 (de) * | 1996-07-19 | 2007-01-04 | Babcock-Hitachi K.K. | Brenner |
| CZ291761B6 (cs) * | 1996-08-22 | 2003-05-14 | Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha | Spalovací hořák |
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