JP3021305B2 - 微粉状燃料燃焼バーナ - Google Patents
微粉状燃料燃焼バーナInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はボイラ火炉や化学工業炉
等に設けられる微粉状燃料燃焼バーナの改良に関する。
等に設けられる微粉状燃料燃焼バーナの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１４は従来の微粉状燃料燃焼バーナと
しての微粉炭焚きバーナの一例を示す縦断側面図、図１
５は同じく正面図である。これらの図において、（０
１）は微粉炭搬送配管、（０２）は微粉炭混合気、（０
３）は分配器、（０４）はバーナ、（０５）は微粉炭
管、（０６）はコンクバーナ、（０７）はウィークバー
ナ、（０８）は二次空気、（０９）はバーナ風箱、（１
０）は微粉炭ノズル、（１１）は二次空気ノズルをそれ
ぞれ示す。
しての微粉炭焚きバーナの一例を示す縦断側面図、図１
５は同じく正面図である。これらの図において、（０
１）は微粉炭搬送配管、（０２）は微粉炭混合気、（０
３）は分配器、（０４）はバーナ、（０５）は微粉炭
管、（０６）はコンクバーナ、（０７）はウィークバー
ナ、（０８）は二次空気、（０９）はバーナ風箱、（１
０）は微粉炭ノズル、（１１）は二次空気ノズルをそれ
ぞれ示す。
【０００３】バーナ（０４）は微粉炭濃度の高いコンク
バーナ（０６）と微粉炭濃度の低いウィークバーナ（０
７）を一体として構成されている。またコンクバーナ
（０６）とウィークバーナ（０７）は、ともに中央に配
置した微粉炭管（０５）とその周囲を囲んだ角形の空気
風箱（０９）および出口部に連続した角形の微粉炭ノズ
ル（１０）、二次空気ノズル（１１）で構成される。一
次空気とともに、微粉炭搬送配管（０１）を介して搬送
された微粉炭（０２）は、分配器（０３）の作用によ
り、コンクバーナ（０６）とウィークバーナ（０７）へ
それぞれ分配供給され、微粉炭管（０５）および微粉炭
ノズル（１０）を介して、炉内へ噴射後、同じく二次空
気ノズル（１１）を介して噴射された二次空気（０８）
と混合拡散し、燃焼する。
バーナ（０６）と微粉炭濃度の低いウィークバーナ（０
７）を一体として構成されている。またコンクバーナ
（０６）とウィークバーナ（０７）は、ともに中央に配
置した微粉炭管（０５）とその周囲を囲んだ角形の空気
風箱（０９）および出口部に連続した角形の微粉炭ノズ
ル（１０）、二次空気ノズル（１１）で構成される。一
次空気とともに、微粉炭搬送配管（０１）を介して搬送
された微粉炭（０２）は、分配器（０３）の作用によ
り、コンクバーナ（０６）とウィークバーナ（０７）へ
それぞれ分配供給され、微粉炭管（０５）および微粉炭
ノズル（１０）を介して、炉内へ噴射後、同じく二次空
気ノズル（１１）を介して噴射された二次空気（０８）
と混合拡散し、燃焼する。
【０００４】図１６は微粉炭燃焼時の空気比と発生する
ＮＯｘの量との関係を示すものである。この図におい
て、「揮発理論空気量」とは石炭中の揮発分が完全に燃
焼を完結し得る理論燃焼空気量を意味し、「石炭理論空
気量」とは石炭自身が燃焼を完結し得る理論燃焼空気量
を意味する。この図から判るように、１次空気／石炭比
３〜４（kg/kg coal）付近をピークとしてその両側では
ＮＯｘ発生量が低減する。上記微粉炭焚きバーナは、分
配器（０３）により微粉炭混合気（０２）を濃度の高い
混合気と濃度の低い混合気とに分けてそれぞれコンクバ
ーナ（０６）とウィークバーナ（０７）に導き、図１６
のＣ1 点およびＣ2 点（全体ではＣｏ点）で燃焼させる
ことにより、ＮＯｘ発生を抑制するとともに、燃焼を安
定化させるものである。
ＮＯｘの量との関係を示すものである。この図におい
て、「揮発理論空気量」とは石炭中の揮発分が完全に燃
焼を完結し得る理論燃焼空気量を意味し、「石炭理論空
気量」とは石炭自身が燃焼を完結し得る理論燃焼空気量
を意味する。この図から判るように、１次空気／石炭比
３〜４（kg/kg coal）付近をピークとしてその両側では
ＮＯｘ発生量が低減する。上記微粉炭焚きバーナは、分
配器（０３）により微粉炭混合気（０２）を濃度の高い
混合気と濃度の低い混合気とに分けてそれぞれコンクバ
ーナ（０６）とウィークバーナ（０７）に導き、図１６
のＣ1 点およびＣ2 点（全体ではＣｏ点）で燃焼させる
ことにより、ＮＯｘ発生を抑制するとともに、燃焼を安
定化させるものである。
【０００５】実機に装着される微粉炭焚きバーナは、上
記のようなバーナを複数組上下方向に組合わせ、火炉高
さ方向に連続した一体型として使用されている。すなわ
ち図１７に示されるように、微粉炭火炎に供給される燃
焼用空気のダクトおよびバーナ風箱が、上下方向に連続
した一体型であった。また、火炉内に微粉炭と空気の混
合気を供給する微粉炭管が、微粉炭濃度の異なる複数個
の管に分岐されて、混合気を炉内に噴出させていた。
記のようなバーナを複数組上下方向に組合わせ、火炉高
さ方向に連続した一体型として使用されている。すなわ
ち図１７に示されるように、微粉炭火炎に供給される燃
焼用空気のダクトおよびバーナ風箱が、上下方向に連続
した一体型であった。また、火炉内に微粉炭と空気の混
合気を供給する微粉炭管が、微粉炭濃度の異なる複数個
の管に分岐されて、混合気を炉内に噴出させていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の微粉状燃料
燃焼バーナには、次のような解決すべき課題があった。
燃焼バーナには、次のような解決すべき課題があった。
【０００７】１）微粉状燃料火炎に供給される燃焼用空
気のダクトとバーナ風箱が、上下方向に連続した一体型
となっているので、全体の高さが大きなものでは十数ｍ
にもなる。そしてバーナ風箱はボイラチューブに取付け
られているから、高温のボイラチューブと、低温のバー
ナ風箱との間の伸び差によって熱応力が発生する。バー
ナ風箱高さが大きいほど、この伸び差および熱応力は増
大する傾向にある。したがって従来のバーナは過大な伸
び差や熱応力が発生する可能性があった。
気のダクトとバーナ風箱が、上下方向に連続した一体型
となっているので、全体の高さが大きなものでは十数ｍ
にもなる。そしてバーナ風箱はボイラチューブに取付け
られているから、高温のボイラチューブと、低温のバー
ナ風箱との間の伸び差によって熱応力が発生する。バー
ナ風箱高さが大きいほど、この伸び差および熱応力は増
大する傾向にある。したがって従来のバーナは過大な伸
び差や熱応力が発生する可能性があった。
【０００８】さらに、火炉を支持する構造物（水平バッ
クステイ）を一体型風箱の途中には配置できないから、
過大な支持構造物がバーナ風箱の上下に必要であり、コ
ストが増大する不適合があった。
クステイ）を一体型風箱の途中には配置できないから、
過大な支持構造物がバーナ風箱の上下に必要であり、コ
ストが増大する不適合があった。
【０００９】２）火炉内に微粉状燃料と空気の混合気を
供給する微粉状燃料供給管が分配器によって複数に分岐
しているため、構造が複雑となり、また微粉状燃料噴出
口が多く、これがバーナ風箱の高さが更に増大する要因
にもなっていた。
供給する微粉状燃料供給管が分配器によって複数に分岐
しているため、構造が複雑となり、また微粉状燃料噴出
口が多く、これがバーナ風箱の高さが更に増大する要因
にもなっていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記従来の
課題を解決するために第１に、（Ａ）火炉の側面に設け
られた微粉状燃料と空気の混合流を噴出して火炎を形成
する複数本のバーナノズルと、（Ｂ）バーナノズルに連
結して微粉状燃料と搬送空気を供給する微粉状燃料供給
管と、（Ｃ）該微粉状燃料供給管が貫通して配置され、
該供給管の周囲に燃焼補助空気供給路が形成された風箱
とからなる微粉状燃料燃焼バーナにおいて、（Ｂ）の微
粉状燃料供給管が前記バーナノズルに連結する屈曲部も
しくは屈曲部のノズル側に分散器を配置しノズル開口近
傍に濃淡分離器を設置した供給管であり、かつ該濃淡分
離器が多面体もしくは曲面体のブロックもしくは板状構
造で構成され、該濃淡分離器の内部を微粉状燃料と搬送
空気の一部が通過可能なように該濃淡分離器に中空流路
を有しており、（Ｃ）の風箱が少なくとも１本の微粉状
燃料供給管と１つの燃焼補助空気供給路とからなる単位
風箱を夫々隔離して形成した風箱であることを特徴とす
る微粉状燃料燃焼バーナを提案するものである。 また、
前記第１の提案に加えて第２として、前記分散器の側断
面の辺縁が多角形の辺またはなだらかな曲線で構成され
た形状を有し、該分散器の辺縁に沿って微粉状燃料と搬
送空気が通過することによって微粉状燃料供給管の流路
断面積が変化する微粉状燃料燃焼バーナを提案するもの
である。 また、同第１の提案に加えて第３として、前記
分散器が、前記微粉状燃料供給管の前記バーナノズルに
連結する屈曲部もしくは屈曲部を包合する該屈曲部の前
後の直管部に微粉状燃料と搬送空気の流路方向に沿って
配置される、１枚以上の板状またはベーン状のガイドベ
ーンによって構成される微粉状燃料燃焼バーナを提案す
るものである。 また、同第１の提案に加えて第４とし
て、前記分散器が、２枚以上の板またはベーンから構成
されるスワラ（またはスピナ）であり、同スワラ（また
はスピナ）を微粉状燃料と搬送空気が通過することによ
って、該微粉状燃料と該搬送空気に供給管の円周方向へ
の旋回力を加えることにより、分散を行わしむる請求項
１に記載された微粉状燃料燃焼バーナを提案するもので
ある。 更にまた第５として前記第１乃至第４の提案のい
ずれかにおいて、前記バーナノズルが火炉の側面のコー
ナー部に設けられた微粉状燃料燃焼バーナを提案するも
のである。
課題を解決するために第１に、（Ａ）火炉の側面に設け
られた微粉状燃料と空気の混合流を噴出して火炎を形成
する複数本のバーナノズルと、（Ｂ）バーナノズルに連
結して微粉状燃料と搬送空気を供給する微粉状燃料供給
管と、（Ｃ）該微粉状燃料供給管が貫通して配置され、
該供給管の周囲に燃焼補助空気供給路が形成された風箱
とからなる微粉状燃料燃焼バーナにおいて、（Ｂ）の微
粉状燃料供給管が前記バーナノズルに連結する屈曲部も
しくは屈曲部のノズル側に分散器を配置しノズル開口近
傍に濃淡分離器を設置した供給管であり、かつ該濃淡分
離器が多面体もしくは曲面体のブロックもしくは板状構
造で構成され、該濃淡分離器の内部を微粉状燃料と搬送
空気の一部が通過可能なように該濃淡分離器に中空流路
を有しており、（Ｃ）の風箱が少なくとも１本の微粉状
燃料供給管と１つの燃焼補助空気供給路とからなる単位
風箱を夫々隔離して形成した風箱であることを特徴とす
る微粉状燃料燃焼バーナを提案するものである。 また、
前記第１の提案に加えて第２として、前記分散器の側断
面の辺縁が多角形の辺またはなだらかな曲線で構成され
た形状を有し、該分散器の辺縁に沿って微粉状燃料と搬
送空気が通過することによって微粉状燃料供給管の流路
断面積が変化する微粉状燃料燃焼バーナを提案するもの
である。 また、同第１の提案に加えて第３として、前記
分散器が、前記微粉状燃料供給管の前記バーナノズルに
連結する屈曲部もしくは屈曲部を包合する該屈曲部の前
後の直管部に微粉状燃料と搬送空気の流路方向に沿って
配置される、１枚以上の板状またはベーン状のガイドベ
ーンによって構成される微粉状燃料燃焼バーナを提案す
るものである。 また、同第１の提案に加えて第４とし
て、前記分散器が、２枚以上の板またはベーンから構成
されるスワラ（またはスピナ）であり、同スワラ（また
はスピナ）を微粉状燃料と搬送空気が通過することによ
って、該微粉状燃料と該搬送空気に供給管の円周方向へ
の旋回力を加えることにより、分散を行わしむる請求項
１に記載された微粉状燃料燃焼バーナを提案するもので
ある。 更にまた第５として前記第１乃至第４の提案のい
ずれかにおいて、前記バーナノズルが火炉の側面のコー
ナー部に設けられた微粉状燃料燃焼バーナを提案するも
のである。
【００１１】
【作用】本発明は前記のとおり構成され、バーナ風箱が
上下方向に複数の単位風箱に分割されているので、各単
位風箱の高さは格段に低くなり、ボイラチューブとバー
ナ風箱間の伸び差による熱応力が減少して、耐久力が飛
躍的に向上する。
上下方向に複数の単位風箱に分割されているので、各単
位風箱の高さは格段に低くなり、ボイラチューブとバー
ナ風箱間の伸び差による熱応力が減少して、耐久力が飛
躍的に向上する。
【００１２】また、それら分割された単位風箱が互いに
離間しているので、各単位風箱間に支持構造物（水平バ
ックステイ）を配置することができ、均一支持が可能と
なって、支持構造物の必要強度を低減できる。
離間しているので、各単位風箱間に支持構造物（水平バ
ックステイ）を配置することができ、均一支持が可能と
なって、支持構造物の必要強度を低減できる。
【００１３】更に微粉状燃料混合気を微粉状燃料濃度の
高い混合気と低い混合気に分離する濃淡分離手段が微粉
状燃料供給管の中に設けられるので、構造がシンプルと
なり、微粉状燃料噴出口数の減少により、風箱高さも減
少できる。
高い混合気と低い混合気に分離する濃淡分離手段が微粉
状燃料供給管の中に設けられるので、構造がシンプルと
なり、微粉状燃料噴出口数の減少により、風箱高さも減
少できる。
【００１４】そして、その濃淡分離器と分散器を組合わ
せて設けることによって、いかなる微粉状燃料供給管、
ダクト配置においても、微粉状燃料供給管の炉内噴出断
面内に最適の濃淡分布を形成することができる。
せて設けることによって、いかなる微粉状燃料供給管、
ダクト配置においても、微粉状燃料供給管の炉内噴出断
面内に最適の濃淡分布を形成することができる。
【００１５】
【実施例】図１は本発明の一実施例に係る微粉炭焚きバ
ーナの全体配置を示す正面図およびバーナ先端部縦断側
面図、図２は図１のうち１ブロックのバーナを示す水平
断面図（図３のII−II矢視断面）、図３は図２のIII-II
I 矢視縦断側面図、図４は図３の正面図である。これら
の図において、前記図１４ないし図１７により説明した
従来のものと同様の部分については、冗長になるのを避
けるため、同一の符号を付け詳しい説明を省く。本実施
例において新たに用いられる符号として、（１２）はキ
ッカブロック（分散器）、（１３）は中子式濃淡分離
器、（１３ａ）は中子（１３）の切欠ぎスリット、（１
４ａ）、（１４ｂ）は火炎、（１６）は中子固定金具を
それぞれ示す。
ーナの全体配置を示す正面図およびバーナ先端部縦断側
面図、図２は図１のうち１ブロックのバーナを示す水平
断面図（図３のII−II矢視断面）、図３は図２のIII-II
I 矢視縦断側面図、図４は図３の正面図である。これら
の図において、前記図１４ないし図１７により説明した
従来のものと同様の部分については、冗長になるのを避
けるため、同一の符号を付け詳しい説明を省く。本実施
例において新たに用いられる符号として、（１２）はキ
ッカブロック（分散器）、（１３）は中子式濃淡分離
器、（１３ａ）は中子（１３）の切欠ぎスリット、（１
４ａ）、（１４ｂ）は火炎、（１６）は中子固定金具を
それぞれ示す。
【００１６】本実施例においては、図１に示されるよう
に、バーナ風箱が上下方向に複数（図示例では３個）の
単位風箱に分割されていて、それら単位風箱が互いに離
間している。すなわち本実施例のバーナ風箱は、上下方
向に連続した一体型ではなく、不連続な複数個に分割さ
れている。したがって個々の単位風箱は、高さが格段に
低くなり、ボイラチューブとバーナ風箱間の伸び差によ
る熱応力は減少して、耐久力が飛躍的に向上する。ま
た、分割した各単位風箱間に支持構造物（水平バックス
テイ）を配置することにより、均一支持が可能となっ
て、支持構造物の必要強度が低減される。
に、バーナ風箱が上下方向に複数（図示例では３個）の
単位風箱に分割されていて、それら単位風箱が互いに離
間している。すなわち本実施例のバーナ風箱は、上下方
向に連続した一体型ではなく、不連続な複数個に分割さ
れている。したがって個々の単位風箱は、高さが格段に
低くなり、ボイラチューブとバーナ風箱間の伸び差によ
る熱応力は減少して、耐久力が飛躍的に向上する。ま
た、分割した各単位風箱間に支持構造物（水平バックス
テイ）を配置することにより、均一支持が可能となっ
て、支持構造物の必要強度が低減される。
【００１７】次に図２ないし図４に示されるように、本
実施例においては微粉炭混合気を供給する微粉炭管（０
５）のベンド部出口上部にキッカブロック（１２）が設
けられている。また微粉炭ノズル（１０）の入口すぐ上
流に、中子式濃淡分離器（１３）が設けられている。
実施例においては微粉炭混合気を供給する微粉炭管（０
５）のベンド部出口上部にキッカブロック（１２）が設
けられている。また微粉炭ノズル（１０）の入口すぐ上
流に、中子式濃淡分離器（１３）が設けられている。
【００１８】一次空気により搬送された微粉炭（０２）
は、微粉炭管（０５）のベンド部で強い遠心力により上
部に密集するが、ベンド出口上部に設置されたキッカブ
ロック（１２）により再度分散され、中子式濃淡分離器
（１３）に導かれる。そうすると微粉炭（０２）は、中
子式濃淡分離器（１３）の作用により微粉炭管（０５）
内で、外側に微粉炭濃度の高い混合気（微粉炭（０２）
と一次空気の混合気）を、中央側に微粉炭濃度の低い混
合気をそれぞれ形成し、微粉炭ノズル（１０）に達す
る。微粉炭濃度の高い混合気は、微粉炭ノズル（１０）
周囲で均一に着火し、良好な火炎（１４ａ）を形成す
る。また微粉炭濃度の低い混合気は、周囲火炎による移
り火で着火燃焼し、火炎（１４ｂ）を形成する。このよ
うに微粉炭混合気に濃淡を形成させることにより、従来
以上の良好な燃焼火炎となり、さらにバーナ火炎内でＮ
Ｏｘ還元領域を増大する。
は、微粉炭管（０５）のベンド部で強い遠心力により上
部に密集するが、ベンド出口上部に設置されたキッカブ
ロック（１２）により再度分散され、中子式濃淡分離器
（１３）に導かれる。そうすると微粉炭（０２）は、中
子式濃淡分離器（１３）の作用により微粉炭管（０５）
内で、外側に微粉炭濃度の高い混合気（微粉炭（０２）
と一次空気の混合気）を、中央側に微粉炭濃度の低い混
合気をそれぞれ形成し、微粉炭ノズル（１０）に達す
る。微粉炭濃度の高い混合気は、微粉炭ノズル（１０）
周囲で均一に着火し、良好な火炎（１４ａ）を形成す
る。また微粉炭濃度の低い混合気は、周囲火炎による移
り火で着火燃焼し、火炎（１４ｂ）を形成する。このよ
うに微粉炭混合気に濃淡を形成させることにより、従来
以上の良好な燃焼火炎となり、さらにバーナ火炎内でＮ
Ｏｘ還元領域を増大する。
【００１９】次に中子式濃淡分離器の形状寸法について
述べる。ここで図５に示されるように、中子式濃淡分離
器（１３）の幅をＤ、直管部長さをＬ、後面高さをＨ、
切欠ぎスリット（１３ａ）の幅をＡ、入口部高さを
ｈ1 、出口部高さをｈ2 、流れ方向に対する断面傾斜角
度をαとする。また図６に示されるように、微粉炭ノズ
ル（１０）の高さをｄ1 、幅をｄ2 、ノズル先端から中
子式濃淡分離器（１３）までの距離をＳとする。
述べる。ここで図５に示されるように、中子式濃淡分離
器（１３）の幅をＤ、直管部長さをＬ、後面高さをＨ、
切欠ぎスリット（１３ａ）の幅をＡ、入口部高さを
ｈ1 、出口部高さをｈ2 、流れ方向に対する断面傾斜角
度をαとする。また図６に示されるように、微粉炭ノズ
ル（１０）の高さをｄ1 、幅をｄ2 、ノズル先端から中
子式濃淡分離器（１３）までの距離をＳとする。
【００２０】まず中子式濃淡分離器（１３）の設置位置
については、Ｓ／ｄ1 ＝１〜４とするのが望ましい。微
粉炭管（０５）の出口断面では、噴出流速が均一で、微
粉炭の濃淡分布だけ生じるのが理想的である。Ｓ／ｄ1
が小さいほど濃淡分布は生じるが、流速分布は不均一と
なる。逆にＳ／ｄ1 が大きくなると流速は均一になるが
濃淡分布は生じなくなる。その状況は図７に示されると
おりで、Ｓ／ｄ1 ＝１〜４の範囲が最適領域であること
がわかる。
については、Ｓ／ｄ1 ＝１〜４とするのが望ましい。微
粉炭管（０５）の出口断面では、噴出流速が均一で、微
粉炭の濃淡分布だけ生じるのが理想的である。Ｓ／ｄ1
が小さいほど濃淡分布は生じるが、流速分布は不均一と
なる。逆にＳ／ｄ1 が大きくなると流速は均一になるが
濃淡分布は生じなくなる。その状況は図７に示されると
おりで、Ｓ／ｄ1 ＝１〜４の範囲が最適領域であること
がわかる。
【００２１】次に流れ方向に対する濃淡分離器の断面傾
斜角度αは、３５°〜４５°の範囲が望ましい。αが大
きいほど分離効率は向上するが圧力損失も高くなる。そ
の状況を図８に示すが、圧力損失の制限により、３５°
〜４５°が最適領域だといえる。
斜角度αは、３５°〜４５°の範囲が望ましい。αが大
きいほど分離効率は向上するが圧力損失も高くなる。そ
の状況を図８に示すが、圧力損失の制限により、３５°
〜４５°が最適領域だといえる。
【００２２】また濃淡分離器の幅Ｄと切欠ぎスリットの
幅Ａとの関係は、Ａ／Ｄ＝０．７〜１．０が望ましい。
Ａ／Ｄが小さいと濃淡分離器の側面に渦が生じ、石炭の
巻き込みが増大するからである。Ａ／Ｄ＝１．０、すな
わち濃淡分離器が上下二つに分かれる場合が最大値とな
るが、図９に示されるように分離効率は向上しない。
幅Ａとの関係は、Ａ／Ｄ＝０．７〜１．０が望ましい。
Ａ／Ｄが小さいと濃淡分離器の側面に渦が生じ、石炭の
巻き込みが増大するからである。Ａ／Ｄ＝１．０、すな
わち濃淡分離器が上下二つに分かれる場合が最大値とな
るが、図９に示されるように分離効率は向上しない。
【００２３】更に濃淡分離器の背面高さＨと直管部長さ
Ｌの関係は、Ｌ／Ｈ＝０．５〜１．．０の範囲が望まし
い。Ｌ／Ｈが小さくなるに従って、濃淡分離器後流部の
渦が大きくなり石炭の巻き込みが増大して、図１０に示
されるように分離効率が低下する。Ｌ／Ｈがある程度大
きくなると、分離効率には変わりなくかさばるだけとな
る。したがって最適領域が存在する。
Ｌの関係は、Ｌ／Ｈ＝０．５〜１．．０の範囲が望まし
い。Ｌ／Ｈが小さくなるに従って、濃淡分離器後流部の
渦が大きくなり石炭の巻き込みが増大して、図１０に示
されるように分離効率が低下する。Ｌ／Ｈがある程度大
きくなると、分離効率には変わりなくかさばるだけとな
る。したがって最適領域が存在する。
【００２４】その他、中子式濃淡分離器（１３）の幅Ｄ
と微粉炭ノズル（１０）の横幅ｄ2の関係は、Ｄ／ｄ2
＝０．９〜１が好ましい。また切欠ぎスリット（１５）
の高さｈ1 、ｈ2 と中子式濃淡分離器（１３）後流面高
さＨの関係はｈ2 ／Ｈ＝０．４、ｈ1 ／Ｈ＝０．２とし
た。
と微粉炭ノズル（１０）の横幅ｄ2の関係は、Ｄ／ｄ2
＝０．９〜１が好ましい。また切欠ぎスリット（１５）
の高さｈ1 、ｈ2 と中子式濃淡分離器（１３）後流面高
さＨの関係はｈ2 ／Ｈ＝０．４、ｈ1 ／Ｈ＝０．２とし
た。
【００２５】上記実施例においては、分散器として微粉
炭管ベンド部出口上部のキッカブロック（１２）と濃淡
分離器として微粉炭ノズル入口の中子（１３）が用いら
れているが、この他に分散器としては図１１に示される
ように微粉炭管（０５）のベンド部下流両側壁に設ける
サイドキッカ（１７）、図１２に示されるようなガイド
ベーン（１８）、図１３に示されるようなスワラ（スピ
ナ）（１９）等を組合わせて用いることができる。
炭管ベンド部出口上部のキッカブロック（１２）と濃淡
分離器として微粉炭ノズル入口の中子（１３）が用いら
れているが、この他に分散器としては図１１に示される
ように微粉炭管（０５）のベンド部下流両側壁に設ける
サイドキッカ（１７）、図１２に示されるようなガイド
ベーン（１８）、図１３に示されるようなスワラ（スピ
ナ）（１９）等を組合わせて用いることができる。
【００２６】濃淡分離器の分離作用を説明すると、中子
（１３）は、微粉炭管（０５）の中央部に設けられた楔
形の中子によって微粉と空気の両方を外周部に偏らせ
る。その後空気は徐々に中央部に戻るが、微粉は戻りに
くいので、中子の後流では中央部が薄く外周部が濃い濃
淡分布が形成されるのである。次に分散器の分散作用を
説明すると、まずベンド部のキッカ（１２）は、ベンド
部で遠心力により外側に偏った微粉をキッカに衝突させ
て、内側に戻すものである。またサイドキッカ（１７）
は、サイド部に偏った微粉をキッカに衝突させて、中央
部に戻すものである。更にガイドベーン（１８）は、ベ
ンド部で遠心力により微粉が外側に偏ろうとするのを、
微粉炭供給管内を分割することによりその偏りを防ぐも
のである。そしてスワラ（１９）は、ベンド部で外側に
偏った微粉に旋回を与えて濃度分布を分散させるもので
ある。本発明では、このように濃淡分離器と分散器を組
合わせることによって、微粉炭供給管の炉内噴出断面内
に最適の濃淡分布を形成することができる。
（１３）は、微粉炭管（０５）の中央部に設けられた楔
形の中子によって微粉と空気の両方を外周部に偏らせ
る。その後空気は徐々に中央部に戻るが、微粉は戻りに
くいので、中子の後流では中央部が薄く外周部が濃い濃
淡分布が形成されるのである。次に分散器の分散作用を
説明すると、まずベンド部のキッカ（１２）は、ベンド
部で遠心力により外側に偏った微粉をキッカに衝突させ
て、内側に戻すものである。またサイドキッカ（１７）
は、サイド部に偏った微粉をキッカに衝突させて、中央
部に戻すものである。更にガイドベーン（１８）は、ベ
ンド部で遠心力により微粉が外側に偏ろうとするのを、
微粉炭供給管内を分割することによりその偏りを防ぐも
のである。そしてスワラ（１９）は、ベンド部で外側に
偏った微粉に旋回を与えて濃度分布を分散させるもので
ある。本発明では、このように濃淡分離器と分散器を組
合わせることによって、微粉炭供給管の炉内噴出断面内
に最適の濃淡分布を形成することができる。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば次の効果が得られる。
【００２８】１） バーナ風箱を火炉高さ方向に不連続
な複数の単位風箱で隔離形成することにより、ボイラバ
ーナ部の耐久力が前記実施例を例に取ると数１０倍以上
と飛躍的に向上し、ボイラの信頼性を向上させるととも
に寿命を延長できる。また、支持構造物の重量低減によ
るコスト低減が可能となる。
な複数の単位風箱で隔離形成することにより、ボイラバ
ーナ部の耐久力が前記実施例を例に取ると数１０倍以上
と飛躍的に向上し、ボイラの信頼性を向上させるととも
に寿命を延長できる。また、支持構造物の重量低減によ
るコスト低減が可能となる。
【００２９】２） バーナ風箱を火炉高さ方向に不連続
な複数の単位風箱で隔離形成することにより、単位風箱
間に支持構造物を配置すにことが可能となり、支持構造
物の重量低減によるコストダウンが可能となる。
な複数の単位風箱で隔離形成することにより、単位風箱
間に支持構造物を配置すにことが可能となり、支持構造
物の重量低減によるコストダウンが可能となる。
【００３０】３） 従来の微粉状燃料分配器と異なり、
微粉状燃料供給管内に濃淡分離器と分散器を配置するこ
とにより、微粉状燃料供給管の構成が簡素化されるとと
もにバーナ風箱の高さが減少し、コストダウンが可能と
なる。
微粉状燃料供給管内に濃淡分離器と分散器を配置するこ
とにより、微粉状燃料供給管の構成が簡素化されるとと
もにバーナ風箱の高さが減少し、コストダウンが可能と
なる。
【００３１】４） 濃淡分離器と分散器を組合わせて設
置することにより、微粉状燃料供給管の屈曲部の遠心力
の影響により発生する不必要な濃度分布の影響を緩和
し、最適な燃焼火炎を形成しうる濃度分布を形成するこ
とができる。例えば前記の本発明の実施例のうち、濃淡
分離器としての中子と分散器としてのキッカを組合わせ
て設置した例では、ノズル出口面における濃淡分布を、
ノズル外周側の濃度がノズル中心部の濃度の１倍〜４倍
の幅広い範囲に亘って、任意の濃度にかつ均一に形成す
ることが可能である。しかしながら分散器と組合わせな
い濃淡分離器単独設置の場合には、微粉状燃料供給管の
屈曲部の遠心力の影響により不必要な濃度分布が発生す
るので、目的とする濃淡分布を均一に形成することは困
難である。
置することにより、微粉状燃料供給管の屈曲部の遠心力
の影響により発生する不必要な濃度分布の影響を緩和
し、最適な燃焼火炎を形成しうる濃度分布を形成するこ
とができる。例えば前記の本発明の実施例のうち、濃淡
分離器としての中子と分散器としてのキッカを組合わせ
て設置した例では、ノズル出口面における濃淡分布を、
ノズル外周側の濃度がノズル中心部の濃度の１倍〜４倍
の幅広い範囲に亘って、任意の濃度にかつ均一に形成す
ることが可能である。しかしながら分散器と組合わせな
い濃淡分離器単独設置の場合には、微粉状燃料供給管の
屈曲部の遠心力の影響により不必要な濃度分布が発生す
るので、目的とする濃淡分布を均一に形成することは困
難である。
【００３２】５） 本発明を採用することによりバーナ
の着火性が向上し、低ＮＯｘを達成することができる。
の着火性が向上し、低ＮＯｘを達成することができる。
【図１】図１は本発明の一実施例に係る微粉炭焚きバー
ナの全体配置を示す正面図およびバーナ先端部縦断側面
図である。
ナの全体配置を示す正面図およびバーナ先端部縦断側面
図である。
【図２】図２は１ブロックのバーナを示す水平断面図
（図３のII−II矢視断面) である。
（図３のII−II矢視断面) である。
【図３】図３は図２のIII-III 矢視縦断側面図である。
【図４】図４は図３の正面図である。
【図５】図５は中子式濃淡分離器の形状寸法を示す図で
ある。
ある。
【図６】図６は微粉炭ノズルの寸法と濃淡分離器ならび
に分散器の設置位置を示す図である。
に分散器の設置位置を示す図である。
【図７】図７は濃淡分離器設置位置と微粉炭分離度およ
び流速均一度との関係を示す図である。
び流速均一度との関係を示す図である。
【図８】図８は濃淡分離器の断面傾斜角度と分離効率お
よび圧力損失との関係を示す図である。
よび圧力損失との関係を示す図である。
【図９】図９は濃淡分離器の切欠ぎスリットの幅と分離
効率との関係を示す図である。
効率との関係を示す図である。
【図１０】図１０は濃淡分離器の直管部長さと背面高さ
の比と分離効率との関係を示す図である。
の比と分離効率との関係を示す図である。
【図１１】図１１はサイドキッカを例示する図である。
【図１２】図１２はガイドベーンを例示する図である。
【図１３】図１３はスワラ（スピナ）を例示する図であ
る。
る。
【図１４】図１４は従来の微粉炭焚きバーナの一例を示
す縦断側面図である。
す縦断側面図である。
【図１５】図１５は図１４の正面図である。
【図１６】図１６は微粉炭焚きバーナの空気比と発生Ｎ
Ｏｘ量との関係を示す図である。
Ｏｘ量との関係を示す図である。
【図１７】図１７は従来の微粉炭焚きバーナの全体配置
を示す正面図およびバーナ先端部縦断側面図である。
を示す正面図およびバーナ先端部縦断側面図である。
（０１） 微粉炭搬送配管 （０２） 微粉炭混合気 （０３） 分配器 （０４） バーナ （０５） 微粉炭管 （０６） コンクバーナ （０７） ウィークバーナ （０８） 二次空気 （０９） バーナ風箱 （１０） 微粉炭ノズル （１１） 二次空気ノズル （１２） キッカブロック（分散器） （１３） 中子式濃淡分離器 （１３ａ） 中子の切欠ぎスリット （１４ａ）、（１４ｂ） 火炎 （１６） 中子固定金具 （１７） サイドキッカ （１８） ガイドベーン （１９） スワラ（スピナ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玄後 義 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三菱重工業株式会社内 (72)発明者 坂本 康一 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三菱重工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−214102（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−112618（ＪＰ，Ｕ) 特公 平４−28969（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23C 11/00 F23D 1/00 - 1/06
Claims (5)
- 【請求項１】 （Ａ）火炉の側面に設けられた微粉状燃
料と空気の混合流を噴出して火炎を形成する複数本のバ
ーナノズルと、（Ｂ）バーナノズルに連結して微粉状燃
料と搬送空気を供給する微粉状燃料供給管と、（Ｃ）該
微粉状燃料供給管が貫通して配置され、該供給管の周囲
に燃焼補助空気供給路が形成された風箱とからなる微粉
状燃料燃焼バーナにおいて、（Ｂ）の微粉状燃料供給管
が前記バーナノズルに連結する屈曲部もしくは屈曲部の
ノズル側に分散器を配置しノズル開口近傍に濃淡分離器
を設置した供給管であり、かつ該濃淡分離器が多面体も
しくは曲面体のブロックもしくは板状構造で構成され、
該濃淡分離器の内部を微粉状燃料と搬送空気の一部が通
過可能なように該濃淡分離器に中空流路を有しており、
（Ｃ）の風箱が少なくとも１本の微粉状燃料供給管と１
つの燃焼補助空気供給路とからなる単位風箱を夫々隔離
して形成した風箱であることを特徴とする微粉状燃料燃
焼バーナ。 - 【請求項２】 前記分散器の側断面の辺縁が多角形の辺
またはなだらかな曲線で構成された形状を有し、該分散
器の辺縁に沿って微粉状燃料と搬送空気が通過すること
によって微粉状燃料供給管の流路断面積が変化する請求
項１に記載された微粉状燃料燃焼バーナ。 - 【請求項３】 前記分散器が、前記微粉状燃料供給管の
前記バーナノズルに連結する屈曲部もしくは屈曲部を包
合する該屈曲部の前後の直管部に微粉状燃料と搬送空気
の流路方向に沿って配置される、１枚以上の板状または
ベーン状のガイドベーンによって構成される請求項１に
記載された微粉状燃料燃焼バーナ。 - 【請求項４】 前記分散器が、２枚以上の板またはベー
ンから構成されるスワラ（またはスピナ）であり、同ス
ワラ（またはスピナ）を微粉状燃料と搬送空気が通過す
ることによって、該微粉状燃料と該搬送空気に供給管の
円周方向への旋回力を加えることにより、分散を行わし
むる請求項１に記載された微粉状燃料燃焼バーナ。 - 【請求項５】 前記バーナノズルが火炉の側面のコーナ
ー部に設けられた請求項１ないし４のいずれか１項に記
載された微粉状燃料燃焼バーナ。
Priority Applications (19)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7012541A JP3021305B2 (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | 微粉状燃料燃焼バーナ |
| CA002151308A CA2151308C (en) | 1994-06-17 | 1995-06-08 | Pulverized fuel combustion burner |
| DK95109131T DK0687857T3 (da) | 1994-06-17 | 1995-06-13 | Brænder til forbrænding af pulveriseret brændsel |
| AT95109131T ATE193118T1 (de) | 1994-06-17 | 1995-06-13 | Kohlenstaubbrenner |
| ES95109131T ES2146267T3 (es) | 1994-06-17 | 1995-06-13 | Quemador de combustible pulverizado. |
| EP95109131A EP0687857B1 (en) | 1994-06-17 | 1995-06-13 | Pulverized fuel combustion burner |
| DE69516939T DE69516939T2 (de) | 1994-06-17 | 1995-06-13 | Kohlenstaubbrenner |
| PT95109131T PT687857E (pt) | 1994-06-17 | 1995-06-13 | Queimador para combustao de combustivel pulverizado |
| HU9501739A HU220321B (hu) | 1994-06-17 | 1995-06-14 | Porítotttüzelőanyag-égőfej |
| US08/490,559 US5842426A (en) | 1994-06-17 | 1995-06-15 | Pulverized fuel combustion burner having rich/lean separator |
| PL11248895U PL59308Y1 (en) | 1995-01-30 | 1995-06-16 | Coal dust fired burner |
| NO952428A NO306576B1 (no) | 1994-06-17 | 1995-06-16 | Brenner og brennersystem for pulverisert brennstoff |
| FI953004A FI106405B (fi) | 1994-06-17 | 1995-06-16 | Poltin jauhemaista polttoainetta varten |
| PL95309142A PL309142A1 (en) | 1994-06-17 | 1995-06-16 | Powdered solid fuel burner |
| KR1019950016138A KR100201678B1 (ko) | 1994-06-17 | 1995-06-17 | 미세분말상 연료연소 버너 |
| CZ19951606A CZ291467B6 (cs) | 1994-06-17 | 1995-06-19 | Hořák pro spalování práškového paliva a systém obsahující množství takových hořáků |
| US08/867,800 US6024030A (en) | 1994-06-17 | 1997-06-03 | Pulverized fuel combustion burner |
| US08/867,907 US6053118A (en) | 1994-06-17 | 1997-06-03 | Pulverized fuel rich/lean separator for a pulverized fuel burner |
| US08/899,662 US5829367A (en) | 1994-06-17 | 1997-07-24 | Pulverized fuel combustion burner having a flame maintaining plate at a tip end portion of a pulverized fuel conduit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7012541A JP3021305B2 (ja) | 1995-01-30 | 1995-01-30 | 微粉状燃料燃焼バーナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08200616A JPH08200616A (ja) | 1996-08-06 |
| JP3021305B2 true JP3021305B2 (ja) | 2000-03-15 |
Family
ID=11808202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7012541A Expired - Lifetime JP3021305B2 (ja) | 1994-06-17 | 1995-01-30 | 微粉状燃料燃焼バーナ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3021305B2 (ja) |
| PL (1) | PL59308Y1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013073366A1 (ja) * | 2011-11-16 | 2013-05-23 | 三菱重工業株式会社 | 油焚きバーナ、固体燃料焚きバーナユニット及び固体燃料焚きボイラ |
| JP2015072118A (ja) * | 2014-11-26 | 2015-04-16 | 三菱重工業株式会社 | 油焚きバーナ、固体燃料焚きバーナユニット及び固体燃料焚きボイラ |
| JP2017089910A (ja) * | 2015-11-02 | 2017-05-25 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | バーナユニットの改造方法、バーナユニット及びボイラ |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2664769C (en) * | 2006-09-27 | 2013-03-19 | Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha | Burner, and combustion equipment and boiler comprising burner |
| JP2011127836A (ja) | 2009-12-17 | 2011-06-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 固体燃料焚きバーナ及び固体燃料焚きボイラ |
| JP5374404B2 (ja) | 2009-12-22 | 2013-12-25 | 三菱重工業株式会社 | 燃焼バーナおよびこの燃焼バーナを備えるボイラ |
| JP5629901B2 (ja) * | 2013-07-22 | 2014-11-26 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 固体燃料焚きバーナ及び固体燃料焚きボイラ |
| CN111237796A (zh) * | 2020-02-28 | 2020-06-05 | 沈阳环境科学研究院 | 一种低能耗高效煤粉浓缩器 |
-
1995
- 1995-01-30 JP JP7012541A patent/JP3021305B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1995-06-16 PL PL11248895U patent/PL59308Y1/pl unknown
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013073366A1 (ja) * | 2011-11-16 | 2013-05-23 | 三菱重工業株式会社 | 油焚きバーナ、固体燃料焚きバーナユニット及び固体燃料焚きボイラ |
| JP2013104642A (ja) * | 2011-11-16 | 2013-05-30 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 油焚きバーナ、固体燃料焚きバーナユニット及び固体燃料焚きボイラ |
| TWI494527B (zh) * | 2011-11-16 | 2015-08-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Fuel burners, combustible solid fuel burner units and combustible solid fuel boilers |
| US9702545B2 (en) | 2011-11-16 | 2017-07-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Oil-fired burner, solid fuel-fired burner unit, and solid fuel-fired boiler |
| JP2015072118A (ja) * | 2014-11-26 | 2015-04-16 | 三菱重工業株式会社 | 油焚きバーナ、固体燃料焚きバーナユニット及び固体燃料焚きボイラ |
| JP2017089910A (ja) * | 2015-11-02 | 2017-05-25 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | バーナユニットの改造方法、バーナユニット及びボイラ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08200616A (ja) | 1996-08-06 |
| PL59308Y1 (en) | 2002-08-30 |
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