JP3204014U - Burning burner - Google Patents
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Abstract
【課題】固体を含む燃料を用いる燃焼バーナにおいて、耐久性を高くする。【解決手段】固体燃料と空気とを混合した燃料ガスを吹き込み可能であり、燃料を供給する燃料供給管26と接続される燃料ノズル51と、燃料ノズルの外側から空気を吹き込み可能な燃焼バーナ用空気ノズル52と、燃料ノズルの先端近傍における軸心側に設けられる少なくとも1つの保炎器54と、を備え、燃料ノズル51は、内周面の全面に耐摩耗部材が配置されている。【選択図】図4In a combustion burner using a fuel containing solids, durability is increased. SOLUTION: A fuel gas in which solid fuel and air are mixed can be blown, a fuel nozzle 51 connected to a fuel supply pipe 26 for supplying the fuel, and a combustion burner capable of blowing air from the outside of the fuel nozzle An air nozzle 52 and at least one flame holder 54 provided on the axial center side in the vicinity of the tip of the fuel nozzle are provided, and the fuel nozzle 51 has a wear-resistant member disposed on the entire inner peripheral surface. [Selection] Figure 4
Description
本考案は、発電用または工場用などのために蒸気を生成するためのボイラに適用される燃焼バーナに関するものである。 The present invention relates to a combustion burner applied to a boiler for generating steam for power generation or factory use.
例えば、従来の微粉炭焚きボイラは、中空形状をなして鉛直方向に設置される火炉を有し、この火炉壁に複数の燃焼バーナが周方向に沿って配設されると共に、上下方向に複数段にわたって配置されている。この燃焼バーナは、石炭が粉砕された微粉炭(燃料)と1次空気(空気)との混合気が供給されると共に、高温の燃焼バーナ用空気(Coal2次空気)が供給され、この混合気と燃焼バーナ用空気を火炉内に吹き込むことで火炎を形成し、この火炉内で燃焼可能となっている。そして、この火炉は、上部に煙道が連結され、この煙道に排ガスの熱を回収するための過熱器、再熱器、節炭器などが設けられており、火炉での燃焼により発生した排ガスと水との間で熱交換が行われ、蒸気を生成することができる。 For example, a conventional pulverized coal fired boiler has a furnace having a hollow shape and installed in the vertical direction, and a plurality of combustion burners are disposed on the furnace wall along the circumferential direction, and a plurality of combustion burners are provided in the vertical direction. It is arranged over the steps. This combustion burner is supplied with a mixture of pulverized coal (fuel) obtained by pulverizing coal and primary air (air), and also supplied with high-temperature combustion burner air (Coal secondary air). A flame is formed by blowing air for the combustion burner into the furnace, and combustion is possible in the furnace. This furnace has a flue connected to the top, and this flue is provided with a superheater, reheater, economizer, etc. for recovering the heat of exhaust gas, and it was generated by combustion in the furnace. Heat exchange is performed between the exhaust gas and water, and steam can be generated.
ここで、微粉炭焚きのボイラの燃焼バーナは、燃料が固体であるため、燃料が流通する領域に配置されている部材に燃料が接触する。このため、燃料の通路等に摩耗が生じる恐れがある。これに対して、特許文献1には、通路や内部に配置された整流板を高クロム鋼で形成すること、また、セラミックスやサーメット等の硬質材料でライニングすることが記載されている。 Here, in the combustion burner of the pulverized coal-fired boiler, since the fuel is solid, the fuel comes into contact with members disposed in the region where the fuel flows. For this reason, there is a risk of wear in the fuel passage and the like. On the other hand, Patent Document 1 describes that a passage and a rectifying plate disposed inside are formed of high-chromium steel and are lined with a hard material such as ceramics or cermet.
本考案は、上述した課題を解決するものであり、耐久性を高くすることができる燃焼バーナを提供することを目的とする。 This invention solves the subject mentioned above, and aims at providing the combustion burner which can make durability high.
上記の目的を達成するための本考案の燃焼バーナは、固体燃料と空気とを混合した燃料ガスを吹き込み可能であり、燃料を供給する燃料供給管と接続される燃料ノズルと、該燃料ノズルの外側から空気を吹き込み可能な燃焼バーナ用空気ノズルと、前記燃料ノズルの先端近傍における軸心側に設けられる少なくとも1つの保炎器と、を備え、前記燃料ノズルは、内周面の全面に耐摩耗部材が配置されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a combustion burner according to the present invention is capable of injecting a fuel gas in which solid fuel and air are mixed, a fuel nozzle connected to a fuel supply pipe for supplying the fuel, An air nozzle for a combustion burner capable of blowing air from the outside, and at least one flame holder provided on the axial center side in the vicinity of the tip of the fuel nozzle, the fuel nozzle being resistant to the entire inner peripheral surface. A wear member is arranged.
燃焼バーナは、燃料ノズルの全面に耐摩耗部材を配置することで、固体燃料で磨耗しやすい部分を含み、燃料ノズルの全面を保護することができ、耐久性を高くすることができる。また、燃料ノズルの全面に耐摩耗部材を配置することで、燃料の挙動が不安定な領域の耐摩耗性を高くすることができ、燃料の挙動によって一部が磨耗することを防ぐことができ、耐久性を高くすることができる。そして、耐久性が向上することにより、メンテナンスの頻度を低下させることができる。 The combustion burner includes a portion that is easily worn by solid fuel by disposing an abrasion-resistant member on the entire surface of the fuel nozzle, can protect the entire surface of the fuel nozzle, and can increase durability. In addition, by arranging wear-resistant members on the entire surface of the fuel nozzle, it is possible to increase wear resistance in areas where fuel behavior is unstable, and to prevent partial wear due to fuel behavior. , Durability can be increased. And the durability can improve, and the frequency of maintenance can be reduced.
前記保炎器は、前記燃料ノズルの先端近傍に配置され、前記燃料ノズルの先端に向かうにしたがって、幅が広くなる形状であり、前記保炎器は、幅が広くなる面に耐摩耗部材が配置されていることが好ましい。保炎器にも耐摩耗部材を配置することで耐久性を高くすることができる。 The flame holder is disposed in the vicinity of the tip of the fuel nozzle, and has a shape that increases in width toward the tip of the fuel nozzle. The flame holder has a wear-resistant member on a surface that becomes wider. It is preferable that they are arranged. Durability can be increased by disposing a wear-resistant member on the flame holder.
また、前記保炎器の前記燃料ガスの流れ方向の下流側の延長線上に配置された板形状の整流板を有し、前記整流板は、前記燃料ガスの流れ方向に沿った面の全域に耐摩耗部材が配置されていることが好ましい。整流板にも耐摩耗部材を配置することで耐久性を高くすることができる。 The flame stabilizer has a plate-shaped rectifying plate disposed on an extension line on the downstream side in the fuel gas flow direction, and the rectifying plate is disposed over the entire surface along the fuel gas flow direction. It is preferable that an abrasion-resistant member is disposed. Durability can be increased by arranging a wear-resistant member on the current plate.
また、前記整流板は、前記燃料ガスの流れ方向において、前記保炎器と離間していることが好ましい。保炎器と整流板とを分離構造とすることで、それぞれの部品を別々に交換することができる。これによりメンテナンスを簡単にすることができる。 Moreover, it is preferable that the said baffle plate is spaced apart from the said flame holder in the flow direction of the said fuel gas. By making the flame holder and the current plate separate, each component can be exchanged separately. This can simplify maintenance.
また、前記保炎器は、水平方向に沿って鉛直方向に所定隙間をもって平行をなす2つの第1保炎部材と、鉛直方向に沿って水平方向に所定隙間をもって平行をなす2つの第2保炎部材とが交差するように配置されることが好ましい。これにより、火炎を適切に形成することができる。 In addition, the flame holder includes two first flame holding members that are parallel with a predetermined gap in the vertical direction along the horizontal direction and two second flame holding members that are parallel with the predetermined gap in the horizontal direction along the vertical direction. It is preferable that the flame member is arranged so as to intersect. Thereby, a flame can be formed appropriately.
本考案によれば、燃料ノズルの全面に耐摩耗部材を配置することで、固体燃料で磨耗しやすい部分を含み、燃料ノズルの全面を保護することができ、耐久性を高くすることができる。 According to the present invention, by disposing the wear-resistant member on the entire surface of the fuel nozzle, it is possible to protect the entire surface of the fuel nozzle including the portion that is easily worn by the solid fuel, and to increase the durability.
以下に添付図面を参照して、本考案の燃焼バーナの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本考案が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。 Exemplary embodiments of a combustion burner according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment, Moreover, when there exist multiple embodiment, what comprises combining each embodiment is also included.
図1は、本実施形態の燃焼バーナが適用された微粉炭焚きボイラを表す概略構成図である。図2は、本実施形態の微粉炭焚きボイラにおける燃焼バーナを表す平面図である。図3は、本実施形態の燃焼バーナを表す正面図である。図4は、本実施形態の燃焼バーナを示すA−A線断面図である。図5は、本実施形態の燃焼バーナを示すB−B線断面図である。図6は、保炎部材及び整流板の概略構成を示す模式図である。図7は、燃料ノズルの概略構成を示す模式図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a pulverized coal burning boiler to which a combustion burner according to the present embodiment is applied. FIG. 2 is a plan view showing a combustion burner in the pulverized coal burning boiler of the present embodiment. FIG. 3 is a front view showing the combustion burner of the present embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA showing the combustion burner of the present embodiment. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB showing the combustion burner of the present embodiment. FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the flame holding member and the current plate. FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the fuel nozzle.
本実施形態の燃焼バーナが適用された微粉炭焚きボイラは、石炭を粉砕した微粉炭を固体燃料として用い、この微粉炭を燃焼バーナにより燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収することが可能なボイラである。 The pulverized coal fired boiler to which the combustion burner of this embodiment is applied can use the pulverized coal obtained by pulverizing coal as a solid fuel, burn the pulverized coal with the combustion burner, and recover the heat generated by the combustion. Boiler.
この本実施形態において、図1に示すように、微粉炭焚きボイラ10は、コンベンショナルボイラであって、火炉11と燃焼装置12と煙道13を有している。火炉11は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置され、この火炉11を構成する火炉壁の下部に燃焼装置12が設けられている。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the pulverized
燃焼装置12は、火炉壁に装着された複数の燃焼バーナ21,22,23,24,25を有している。本実施形態にて、この燃焼バーナ21,22,23,24,25は、周方向に沿って4個均等間隔で配設されたものが1セットとして、鉛直方向に沿って5セット、つまり、5段配置されている。
The
そして、各燃焼バーナ21,22,23,24,25は、微粉炭供給管26,27,28,29,30を介して微粉炭機(ミル)31,32,33,34,35に連結されている。この微粉炭機31,32,33,34,35は、図示しないが、ハウジング内に鉛直方向に沿った回転軸心をもって粉砕テーブルが駆動回転可能に支持され、この粉砕テーブルの上方に対向して複数の粉砕ローラが粉砕テーブルの回転に連動して回転可能に支持されて構成されている。従って、石炭が複数の粉砕ローラと粉砕テーブルとの間に投入されると、ここで所定の大きさまで粉砕され、搬送空気(空気)により分級された微粉炭を微粉炭供給管26,27,28,29,30から燃焼バーナ21,22,23,24,25に供給される。
Each
また、火炉11は、各燃焼バーナ21,22,23,24,25の装着位置に風箱36が設けられており、この風箱36に空気ダクト37の一端部が連結されており、この空気ダクト37は、他端部に送風機38が装着されている。更に、火炉11は、各燃焼バーナ21,22,23,24,25の装着位置より上方にアディショナル空気ノズル39が設けられており、このアディショナル空気ノズル39に空気ダクト37から分岐した分岐空気ダクト40の端部が連結されている。従って、送風機38により送られた燃焼用空気(燃焼バーナ用空気(燃料ガス燃焼用空気),2次空気)を、空気ダクト37から風箱36に供給し、この風箱36から各燃焼バーナ21,22,23,24,25に供給することができると共に、送風機38により送られた燃焼用空気(追加空気)を分岐空気ダクト40からアディショナル空気ノズル39に供給することができる。
Further, the
そのため、燃焼装置12にて、各燃焼バーナ21,22,23,24,25は、微粉炭と空気とを混合した微粉燃料混合気(燃料ガス)を火炉11内に吹き込み可能であると共に、燃焼バーナ用空気,2次空気を火炉11内に吹き込み可能となっており、図示しない点火トーチにより微粉燃料混合気に点火することで、火炎を形成することができる。
Therefore, in the
なお、一般的に、ボイラの起動時には、各燃焼バーナ21,22,23,24,25は、油燃料を火炉11内に噴射して火炎を形成している。或いは、起動用の油焚きバーナにより火炎を形成したのち、通常運転時には該油焚きバーナから燃焼バーナ用空気を供給する。
In general, when the boiler is started, each
火炉11は、上部に煙道13が連結されており、この煙道13に、対流伝熱部として排ガスの熱を回収するための過熱器(スーパーヒータ)41,42、再熱器43,44、節炭器(エコノマイザ)45,46,47が設けられており、火炉11での燃焼で発生した排ガスと水との間で熱交換が行われる。
The
煙道13は、その下流側に熱交換を行った排ガスが排出される排ガス管48が連結されている。この排ガス管48は、空気ダクト37との間にエアヒータ49が設けられ、空気ダクト37を流れる空気と、排ガス管48を流れる排ガスとの間で熱交換を行い、燃焼バーナ21,22,23,24,25に供給する燃焼用空気を昇温することができる。
The
なお、排ガス管48は、図示しないが、脱硝装置、電気集塵機、誘引送風機、脱硫装置が設けられ、下流端部に煙突が設けられている。
Although not shown, the
従って、微粉炭機31,32,33,34,35が駆動すると、生成された微粉炭が搬送用空気と共に微粉炭供給管26,27,28,29,30を通して燃焼バーナ21,22,23,24,25に供給される。また、加熱された燃焼用空気が空気ダクト37から風箱36を介して各燃焼バーナ21,22,23,24,25に供給されると共に、分岐空気ダクト40からアディショナル空気ノズル39に供給される。すると、燃焼バーナ21,22,23,24,25は、微粉炭と搬送用空気とが混合した微粉燃料混合気を火炉11に吹き込むと共に燃焼用空気を火炉11に吹き込み、このときに着火することで火炎を形成することができる。また、アディショナル空気ノズル39は、追加空気を火炉11に吹き込み、燃焼制御を行うことができる。この火炉11では、微粉燃料混合気と燃焼用空気とが燃焼して火炎が生じ、この火炉11内の下部で火炎が生じると、燃焼ガス(排ガス)がこの火炉11内を上昇し、煙道13に排出される。
Accordingly, when the pulverized
即ち、燃焼バーナ21,22,23,24,25は、微粉炭混合気と燃焼用空気(燃焼バーナ用空気/2次空気)を火炉11における燃焼領域に吹き込み、このときに着火することで燃焼領域に火炎旋回流が形成される。そして、この火炎旋回流は、旋回しながら上昇して還元領域に至る。アディショナル空気ノズル39は、追加空気を火炉11における還元領域の上方に吹き込む。この火炉11では、空気の供給量が微粉炭の供給量に対して理論空気量未満となるように設定されることで、内部が還元雰囲気に保持される。そして、微粉炭の燃焼により発生したNOxが火炉11で還元され、その後、追加空気(アディショナルエア)が供給されることで微粉炭の酸化燃焼が完結され、微粉炭の燃焼によるNOxの発生量が低減される。
That is, the
このとき、図示しない給水ポンプから供給された水は、節炭器45,46,47によって予熱された後、図示しない蒸気ドラムに供給され火炉壁の各水管(図示せず)に供給される間に加熱されて飽和蒸気となり、図示しない蒸気ドラムに送り込まれる。更に、図示しない蒸気ドラムの飽和蒸気は過熱器41,42に導入され、燃焼ガスによって過熱される。過熱器41,42で生成された過熱蒸気は、図示しない発電プラント(例えば、タービン等)に供給される。また、タービンでの膨張過程の中途で取り出した蒸気は、再熱器43,44に導入され、再度過熱されてタービンに戻される。なお、火炉11をドラム型(蒸気ドラム)として説明したが、この構造に限定されるものではない。
At this time, while water supplied from a water supply pump (not shown) is preheated by the
その後、煙道13の節炭器45,46,47を通過した排ガスは、排ガス管48にて、図示しない脱硝装置にて、触媒によりNOxなどの有害物質が除去され、電気集塵機で粒子状物質が除去され、脱硫装置により硫黄分が除去された後、煙突から大気中に排出される。
Thereafter, the exhaust gas that has passed through the
ここで、燃焼装置12について詳細に説明するが、この燃焼装置12を構成する各燃焼バーナ21,22,23,24,25は、ほぼ同様の構成をなしていることから、最上段に位置する燃焼バーナ21についてのみ説明する。
Here, although the
燃焼バーナ21は、図2に示すように、火炉11における4つの壁面に設けられる燃焼バーナ21a,21b,21c,21dから構成されている。各燃焼バーナ21a,21b,21c,21dは、微粉炭供給管26から分岐した各分岐管26a,26b,26c,26dが連結されると共に、空気ダクト37から分岐した各分岐管37a,37b,37c,37dが連結されている。
As shown in FIG. 2, the
従って、火炉11の各壁面にある各燃焼バーナ21a,21b,21c,21dは、火炉11に対して、微粉炭と搬送用空気が混合した微粉燃料混合気を吹き込むと共に、その微粉燃料混合気の外側に燃焼用空気を吹き込む。そして、各燃焼バーナ21a,21b,21c,21dからの微粉燃料混合気に着火することで、4つの火炎F1,F2,F3,F4を形成することができ、この火炎F1,F2,F3,F4は、火炉11の上方から見て(図2にて)反時計周り方向に旋回する火炎旋回流となる。
Therefore, each
このように構成された燃焼バーナ21(21a,21b,21c,21d)にて、図3、図4及び図5に示すように、中心側から燃料ノズル51と、燃焼バーナ用空気ノズル52と、2次空気ノズル53とが設けられると共に、保炎器54及び整流器55が設けられている。燃料ノズル51は、微粉炭(固体燃料)と搬送用空気(空気、1次空気)とを混合した燃料ガス(微粉燃料混合気、空気)を吹き込み可能なものである。燃料ノズル51は、火炉11の外側の端部が風箱36から突出しており、微粉炭供給管26,27,28,29,30と接続されている。燃焼バーナ用空気ノズル(燃焼用空気ノズル)52は、燃料ノズル51の外側に配置され、燃料ノズル51から噴射された燃料ガスの外周側に燃焼用空気(燃焼バーナ用空気、燃料ガス燃焼用空気、Coal2次空気)を吹き込み可能なものである。2次空気ノズル53は、燃焼バーナ用空気ノズル52の外側でかつ、燃焼バーナ用空気ノズル52の鉛直方向上側となる位置と、燃焼バーナ用空気ノズル52の外側でかつ、燃焼バーナ用空気ノズル52の鉛直方向下側となる位置に配置されている。この場合、鉛直方向とは、鉛直な方向に対して微小角度だけずれた方向も含むものである。2次空気ノズル53は、燃焼バーナ用空気ノズル52の外側でかつ、水平方向に隣接する位置には配置されていない。2次空気ノズル53は、燃焼バーナ用空気ノズル52から噴射された燃焼バーナ用空気の外周側に2次空気(AUX)を吹き込み可能なものである。また、2次空気ノズル53は、燃焼バーナ用空気ノズル52の外側でかつ、水平方向に隣接する位置に配置してもよい。また、2次空気ノズル53は、燃焼バーナ用空気ノズル52の外側でかつ、水平方向に隣接する位置に配置し、鉛直方向に隣接する位置には配置しなくてもよい。2次空気ノズル53は、燃焼バーナ用空気ノズル52の外側の全周に設けてもよい。2次空気ノズル53は、ダンパ開度調整機構などを設けることで、2次空気の噴出量を調整可能としてもよい。
In the combustion burner 21 (21a, 21b, 21c, 21d) configured as described above, as shown in FIGS. 3, 4, and 5, a
燃焼バーナ21の燃料ノズル51と、燃焼バーナ用空気ノズル52と、チルト部80と、チルト部80に摺動自在の状態で接続されている管路部82とを有する。チルト部80は、燃焼バーナ21の燃料ノズル51と、燃焼バーナ用空気ノズル52と、の先端であり、管路部82に対して設定された方向に移動可能な状態で支持されている。チルト部80が移動可能な方向は、特に限定されず、火炉11の軸方向(鉛直方向)に移動可能でも、火炉11の断面方向(水平方向)に移動可能でもよい。燃焼バーナ21は、チルト部80の向きを調整することで、微粉炭と搬送用空気が混合した微粉燃料混合気を吹き込む方向を調整する。また、チルト部80は、管路部82に対して移動する支点を含む基部84と基部84の先端側、つまり、炉内側の端部となる先端部86と、を有する。先端部86は、基部84にねじ等の締結冶具で固定されている。なお、先端部86は、溶接により固定されてもよい。
It has a
管路部82は、チルト部80と接続されており、燃料ノズル51と、燃焼バーナ用空気ノズル52と、2次空気ノズル53のそれぞれに対応した管路が形成され、チルト部80の各部に微粉炭と空気を混合した燃料ガス、燃焼バーナ用空気を供給する。管路部82は、長尺な管状構造をなす。燃焼バーナ21は、2次空気ノズル53にもチルト部を設け、燃料ノズル51と燃焼バーナ用空気ノズル52と一体で管路部に対して移動可能としてもよい。また、燃焼バーナ21は、2次空気ノズル53を移動しない構造としてもよい。また、本実施形態では、チルト部80を設けたが、燃料ガス、燃焼バーナ用空気を噴射する先端部を固定し、管路部82に対して移動しない構造としてもよい。
The
燃料ノズル51は、先端側の部分、つまりチルト部80に対応する部分が、直管であり、微粉燃料混合気を吹き込む方向に直交する断面(開口)の面積(開口面積)が一定となる。燃焼バーナ用空気ノズル52は、先端側の部分、つまりチルト部80に対応する部分が、先端に向かうにしたがって絞られた形状であり、微粉燃料混合気を吹き込む方向に直交する断面(開口)の面積が先端に向かうにしたがって小さくなる。つまり、燃焼バーナ用空気ノズル52は、先端に向かうにしたがって、外側の面で囲われた面の面積が、燃料ガスの流れ方向上流端部に対して小さくなる形状である。2次空気ノズル53は、先端側の部分、つまりチルト部80に対応する部分が、先端に向かうにしたがって絞られた形状であり、微粉燃料混合気を吹き込む方向に直交する断面(開口)の面積が先端に向かうにしたがって小さくなる。
In the
なお、燃料ノズル51、燃焼バーナ用空気ノズル52の開口の形状は、真四角に限らず、矩形でもよく、この場合、角部に曲率をつけた形状としてもよい。角部に曲率をつけた管状構造とすることで、ノズルの強度を向上することができる。更に、円筒としてもよい。
The shape of the opening of the
保炎器54は、燃料ノズル51内であって、燃料ガスの吹き込み方向の下流側で、且つ、軸中心側に配置されることで、燃料ガスの着火用及び保炎用として機能するものである。保炎器54は、チルト部80の先端部86に固定されている。この保炎器54は、水平方向に沿う第1保炎部材61,62と、鉛直方向(上下方向)に沿う第2保炎部材63,64,65,66とを十字形状をなすように配置した、所謂、ダブルクロススプリット構造をなすものである。各第1保炎部材61,62及び第2保炎部材63,64,65,66は、燃料ガスの流れ方向の下流側に向かうにしたがって、幅が広くなる拡幅形状である。本実施形態の第1保炎部材61,62及び第2保炎部材63,64,65,66は、断面が二等辺三角形状をなし、燃料ガスの流れ方向の下流側に向かって幅が広くなり、前端がこの燃料ガスの流れ方向に直交する平面となっている。
The
整流器55は、燃料ノズル51内であって、燃料ガス流れ方向において、保炎器54よりも上流側に配置されている。また、整流器55は、チルト部80の基部84に固定されている。整流部55は、燃料ガス流れ方向において、保炎器54と離れて配置されている。整流器55は、燃料ノズル51内を流れる燃料ガスの流れを整流する。整流器55は、水平方向に沿う第1整流板71,72と、鉛直方向(上下方向)に沿う第2整流板73,74,75,76とを有する。
The
第1整流板71,72と、第2整流板73,74,75,76とは、基本的に、厚さが一定の板形状である。第1整流板71,72と、第2整流板73,74,75,76とは、十字形状をなすように配置されている。第1整流板71は、燃料ガスの流れ方向において、第1保炎部材61の延長線と重なる位置に配置されている。同様に、第1整流板72は、燃料ガスの流れ方向において、第1保炎部材62の延長線と重なる位置に配置されている。同様に、第2整流板73は、燃料ガスの流れ方向において、第2保炎部材63の延長線と重なる位置に配置されている。同様に、第2整流板74は、燃料ガスの流れ方向において、第2保炎部材64の延長線と重なる位置に配置されている。同様に、第2整流板75は、燃料ガスの流れ方向において、第2保炎部材65の延長線と重なる位置に配置されている。同様に、第2整流板76は、燃料ガスの流れ方向において、第2保炎部材66の延長線と重なる位置に配置されている。
The
次に、図4及び図5に加え、図6及び図7を用いて、保炎器54、整流器55及び燃料ノズル51の構造について説明する。図6では、保炎器54及び整流器55のうち、第1保炎部材61と第1整流板71とについて説明するが、他の保炎部材、整流板も同様の構造である。図6に示すように、第1保炎部材61と第1整流板71とは、表面に耐摩耗部材が配置されている。第1保炎部材61は、母材92と、母材92の表面に配置された耐摩耗部材94と、を有する。母材92は、二等辺三角形形状であり、拡幅する面である二等辺三角形の対称な辺(面)93を有する。耐摩耗部材94は、辺93の全域に配置されている。第1整流板71は、母材102と、母材102の表面に配置された耐摩耗部材104と、を有する。母材102は、板部材であり、燃料ガスの流れ方向の上流側の端部105が、上流側に凸となる三角形形状となる。つまり、端部105は、上流側に向かうにしたがって幅が狭くなる形状である。耐摩耗部材104は、母材102の排ガス流れ方向に沿った面103、つまり面積が最も大きい面の全域に配置されている。また、耐摩耗部材104は、端部105の全域に配置されている。
Next, the structure of the
次に、燃料ノズル51は、燃料ガスが通過する内周面の全面に耐摩耗部材106が配置されている。具体的には、燃料ノズル51は、微粉炭供給管26と接続している、燃料ガスの流れ方向上流側の端部から、保炎器54が設けられている燃料ガスの流れ方向下流側の端部まで、全面に耐摩耗部材106が配置されている。
Next, in the
母材92,102は、例えば、SUS等の鉄を主成分とする金属で形成することができる。耐摩耗部材94,104,106は、母材92,102よりも耐摩耗性が高い材料であり、セラミックス、高クロム鋼、金属にセラミックを埋め込んだ複合材等を用いることができる。耐摩耗部材94,104,106を例えばセラミックスとした場合、母材92,102の表面にセラミックの板材を貼り付けて、固定することで、母材92,102の表面に配置することができる。また、耐摩耗部材94,104を例えば高クロム鋼とした場合、母材92,102に板状の高クロム鋼を電着するまたは溶接で固定することで、母材92,102の表面に配置することができる。
The
燃料ノズル51及び燃焼バーナ用空気ノズル52は、長尺な管状構造を有し、燃料ノズル51は、矩形状の開口部であり、燃焼バーナ用空気ノズル52は、矩形リング状の開口部である。したがって、燃料ノズル51と燃焼バーナ用空気ノズル52とは、二重管構造となっている。燃料ノズル51及び燃焼バーナ用空気ノズル52の鉛直方向の上側と下側に、2次空気ノズル53が配置されている。その結果、燃料ノズル51の開口部51aの外側に燃焼バーナ用空気ノズル52が配設され、この燃焼バーナ用空気ノズル52の外側に2次空気ノズル53が配設されることとなる。
The
これらのノズル51,52,53は、開口部51aが同一面上に揃えられて配置されている。また、保炎器54は、燃料ノズル51の内壁面、または、燃料ガスが流れる流路の上流側から図示しない板材により支持されている。また、燃料ノズル51は、内部にこの保炎器54としての第1保炎部材61,62、第2保炎部材63,64,65,66及び整流器55としての第1整流板71,72、第2整流板73,74,75,76が配置されていることから、燃料ガスの流路が15個に分割されることとなる。そして、保炎器54は、前端部に向かうにしたがって幅が広がった拡幅形状であり、前端面が開口部51aと同一面上に揃えられている。また、整流器55は、板形状であり、チルト部80に沿った向きに延在している。
These
従って、この燃焼バーナ21では、微粉炭と空気とを混合した燃料ガスが燃料ノズル51から炉内に吹き込まれると共に、その外側にて燃焼バーナ用空気が燃焼バーナ用空気ノズル52から炉内に吹き込まれ、その外側にて2次空気が2次空気ノズル53から炉内に吹き込まれる。燃料ノズル51を流れる燃料ガスは、整流器55でチルト部80の角度に沿った方向の流れに整流される。整流器55で整流され炉内に吹き込まれる燃料ガスは、燃料ノズル51の開口部51aにて、保炎器54により分岐されて着火され、燃焼して燃焼ガスとなる。また、この燃料ガスの外周に燃焼バーナ用空気が吹き込まれることで、燃料ガスの燃焼が促進される。また、燃焼火炎の外周に、2次空気が吹き込まれることで、燃焼バーナ用空気と2次空気の割合を調整し、最適な燃焼を得ることができる。
Therefore, in this
そして、この燃焼バーナ21では、保炎器54がスプリット形状をなすので、燃料ガスが燃料ノズル51の開口部51aにて保炎器54により分岐され、このとき、保炎器54が燃料ノズル51の開口部51aの中央領域に配置され、この中央領域にて、燃料ガスの着火及び保炎が行われる。これにより、燃焼火炎の内部保炎(燃料ノズル51の開口部51aの中央領域における保炎)が実現される。
In the
そのため、燃焼火炎の外部保炎が行われる構成と比較して、燃焼火炎の外周部が低温となり、また、火炎内部から酸素が消費されるために低酸素となることから、燃焼バーナ用空気により高酸素雰囲気下にある燃焼火炎の外周部の温度を低くでき、燃焼火炎の外周部におけるNOx発生量が低減される。 Therefore, compared with a configuration in which external flame holding of the combustion flame is performed, the outer peripheral portion of the combustion flame becomes low temperature, and oxygen is consumed from the inside of the flame, resulting in low oxygen. The temperature of the outer peripheral part of the combustion flame under a high oxygen atmosphere can be lowered, and the amount of NOx generated in the outer peripheral part of the combustion flame is reduced.
ここで、燃焼バーナ21では、内部保炎する構成が採用されるため、燃料ガス及び燃焼空気(燃焼バーナ用空気及び2次空気)が直進流として供給されることが好ましい。即ち、燃料ノズル51、燃焼バーナ用空気ノズル52、2次空気ノズル53が、燃料ガス、燃焼バーナ用空気、2次空気を旋回させることなくバーナ軸心方向に直進流として供給する構造を有することが好ましい。この燃料ガス、燃焼バーナ用空気、2次空気が直進流として噴射されて燃焼火炎が形成されるため、燃焼火炎を内部保炎する構成において、燃焼火炎内のガス循環が抑制される。これにより燃焼火炎の外周部が低温のまま維持され、燃焼バーナ用空気との混合によるNOx発生量が低減される。以上より、燃焼バーナ21は、燃料ガス流内側の流速を低減し、燃料ガス流外側の流速を燃焼バーナ用空気ノズル52と略同等として外周での着火を抑制できる適正な流れを実現することができる。これにより、燃料ガスの内側から相対的に早く着火を生じさせる内部保炎性能を向上でき、燃料ガスと燃焼バーナ用空気との境界の高温高酸素領域を抑制し、NOxを低減することができる。
Here, in the
また、燃焼バーナ21は、燃料ノズル51の全面に耐摩耗部材106を配置することで、固体燃料で磨耗しやすい部分を含み、燃料ノズルの全面を保護することができ、耐久性を高くすることができる。ここで、燃料である微粉炭は、複数の曲りを有する微粉炭供給管26を通って燃焼バーナ21に到達する。また、微粉炭供給管26のベンドにより微粉炭供給管26の出口、つまり燃焼バーナ51の入口では、管路の内壁に沿う形で微粉炭濃度の濃い領域が生じており、そのような箇所、例えば、燃料バーナの上流側では周方向の一部に摩耗量が大きくなる部分が生じる。また、燃料の供給状態により、摩耗が生じやすい位置は変化する。これに対して、燃焼バーナ21は、対策は必要な全ての領域に耐摩耗部材106を配置することができる。これにより、燃料ノズルの全面に耐摩耗部材を配置することで、燃料の挙動が不安定な領域の耐摩耗性を高くすることができ、燃料の挙動によって一部が磨耗することを防ぐことができ、耐久性を高くすることができる。
Further, the
燃焼バーナ21は、燃料ノズル51の内部に配置される保炎器54及び整流板55に耐摩耗部材94,104を設けることで、保炎器54及び整流板55に燃焼ガス中の固形分が接触した場合の表面の摩耗を低減することができる。また、耐摩耗部材94を保炎部材の面93に設け、耐摩耗部材104を整流板55の面103,105に選択的に配置することで、摩耗が生じやすい部分に選択的に耐摩耗部材を配置することができる。具体的には、耐摩耗部材94は、拡幅するため、固形分が接触しやすい面93の摩耗を抑制することができる。面103の耐摩耗部材104は、チルト部80の角度が管路部82に傾斜した場合に固形分が接触しやすい面103の摩耗を抑制することができる。端部105の耐摩耗部材104は、固形分が接触しやすい端部105の面の摩耗を抑制することができる。
The
また、本実施形態の燃焼バーナ21は、保炎器54と整流板55とを離間して配置することで、保炎器54と整流板55を別々にメンテナンスすることができる。つまり、保炎器54のみを交換することができ、整流板55のみを交換することができる。これにより、燃焼バーナ21は、交換が必要な部分を選択的に交換することができ、メンテナンス時に交換する部分を少なくすることができ、メンテナンスをしやすくすることができる。交換する部分を少なくできることで、交換部品の重量も少なくすることができる。また、燃焼バーナ21は、先端部86が基部84と別体であるため、保炎器54と整流板55とを別体とすることで、先端部86と先端部86に固定された保炎器54のみを一体で交換することも可能となる。これにより、先端部86のみを交換できるためメンテナンスをしやすくすることができる。
Moreover, the
また、燃焼バーナ21は、保炎器54と整流板55とを離間して配置することで、保炎器54と整流板55とを一体とした場合よりも整流板55の配置領域を小さくすることができる。これにより、耐摩耗部材を設ける領域を少なくすることができる。
Moreover, the
ここで、本実施形態の保炎器は、三角形断面形状としたが、この形状に限定されるものではなく四角形状でもよい。また、上記実施形態では、燃焼バーナ21の断面形状を四角としたが、円形でもよいし、他の多角形でもよい。
Here, the flame holder of the present embodiment has a triangular cross-sectional shape, but is not limited to this shape, and may have a quadrangular shape. Moreover, in the said embodiment, although the cross-sectional shape of the
また、燃焼バーナは、第1保炎器61と第1整流板71を備えたが、第1整流板71を備えず、第1保炎器61のみを備える構造としてもよい。第1整流板71を設けないことで、メンテナンスの対象の部品を少なくすることができる。また、燃焼バーナは、第1保炎器61と第1整流板71とを連結させた構造としてもよい。
In addition, the combustion burner includes the
ここで、本実施形態の燃焼バーナ21は、燃料ガスの流れ方向において、保炎器54の下流側の端部を燃料ノズル51の下流側の端部、つまり開口部51aと重なる位置としたが、これに限定されない。燃焼バーナ21は、保炎器54が燃料ノズル51の先端近傍に配置されていればよい。ここで、先端近傍は、燃料バーナ51のノズル内部である。燃焼バーナ21は、本実施形態のように、チルト部80を備える場合、保炎器54をチルト部80の内部に配置することが好ましい。
Here, in the
また、本実施形態の燃焼バーナ21は、耐摩耗部材を保炎部材、整流板の対面する2つの面に設けたが、一方の面のみに設けてもよい。例えば、チルト部80が移動しない構造で、かつ、チルト部80が、管路部82に対して傾斜している構造である場合、管路部82の軸とのなす角が180°よりも小さい側の面に耐摩耗部材を設けてもよい。
In the
燃焼用燃料として微粉炭を例に説明してきたが、本発明は微粉炭(固体燃料)に限定されるものではなく、固体を含む燃料であればよく、バイオマス、残渣物、石油コークス、等の燃料、或いはこれら燃料の2種以上の混焼でもよい。 Although pulverized coal has been described as an example of combustion fuel, the present invention is not limited to pulverized coal (solid fuel), and may be any fuel containing solids, such as biomass, residue, petroleum coke, etc. Fuel or a mixture of two or more of these fuels may be used.
また、上述した各実施形態では、燃焼装置12として、火炉11の壁面に設けられる4つの各燃焼バーナ21,22,23,24,25を鉛直方向に沿って5段配置して構成したが、この構成に限定されるものではない。即ち、燃焼バーナを壁面に配置せずにコーナーに配置してもよい。また、燃焼装置は、旋回燃焼方式に限らず、燃焼バーナを一つの壁面に配置したフロント燃焼方式、燃焼バーナを二つの壁面に対向配置した対向燃焼方式としてもよい。
Moreover, in each embodiment mentioned above, as the
10 微粉炭焚きボイラ
11 火炉
21,22,23,24,25 燃焼バーナ
51 燃料ノズル
52 燃焼バーナ用空気ノズル
53 2次空気ノズル
54 保炎器
55 整流板
61,62,63,64,65,66 保炎部材
80 チルト部
82 管路部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該燃料ノズルの外側から空気を吹き込み可能な燃焼バーナ用空気ノズルと、
前記燃料ノズルの先端近傍における軸心側に設けられる少なくとも1つの保炎器と、を備え、
前記燃料ノズルは、内周面の全面に耐摩耗部材が配置されていることを特徴とする燃焼バーナ。 A fuel nozzle capable of blowing a fuel gas mixed with solid fuel and air, connected to a fuel supply pipe for supplying the fuel; and
An air nozzle for a combustion burner capable of blowing air from the outside of the fuel nozzle;
And at least one flame holder provided on the axial center side in the vicinity of the tip of the fuel nozzle,
The fuel nozzle has a wear-resistant member disposed on the entire inner peripheral surface thereof.
前記保炎器は、幅が広くなる面に耐摩耗部材が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の燃焼バーナ。 The flame holder is disposed in the vicinity of the tip of the fuel nozzle and has a shape that increases in width toward the tip of the fuel nozzle,
The combustion burner according to claim 1, wherein the flame holder is provided with a wear-resistant member on a surface having a wide width.
前記整流板は、前記燃料ガスの流れ方向に沿った面の全域に耐摩耗部材が配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の燃焼バーナ。 A plate-shaped rectifying plate disposed on an extension line on the downstream side in the fuel gas flow direction of the flame holder,
3. The combustion burner according to claim 1, wherein a wear-resistant member is disposed on an entire surface of the rectifying plate along the flow direction of the fuel gas.
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