JP3342237B2 - 微粉炭燃焼バーナ - Google Patents

微粉炭燃焼バーナ

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JP3342237B2 JP14606795A JP14606795A JP3342237B2 JP 3342237 B2 JP3342237 B2 JP 3342237B2 JP 14606795 A JP14606795 A JP 14606795A JP 14606795 A JP14606795 A JP 14606795A JP 3342237 B2 JP3342237 B2 JP 3342237B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は事業用及び産業用ボイラ
その他の火炉に用いられる微粉炭燃焼バーナに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、事業用及び産業用ボイラの微粉炭
燃焼バーナは微粉炭を搬送する1次空気及び周囲からの
2次空気、3次空気の噴出孔は固定されており、炭種に
より、各々の空気量を噴出孔で調整することは出来なか
った。
【0003】従って空気量の調整は入口に設けられた通
常のダクトダンパの調整により行なっていた。
【0004】即ち、図3は従来の微粉炭バーナの要部の
模式的縦断面図で、炉壁孔9の内側には3次空気噴出孔
8を介して外周筒7が、その内側に2次空気噴出孔6を
介して中心にバーナ本体01が各設けられており、バー
ナ本体01からは微粉炭及び1次空気が送り込まれる。
【0005】ダクトダンパは図示しない、図の左方の入
口に設けられており、空気量は1〜3次の各流路毎にで
はなく一元的に増減されることになる。
【0006】図3の右方は燃焼の概念図で、燃焼は下流
にむかって空気比1以下の還元雰囲気、空気比1以上の
酸化雰囲気の2段階で進行することを示し、微粉炭が還
元雰囲気で先ず揮発分燃焼を行なってNOxを発生し、
その後流でN2 に転換する燃焼、即ち酸化燃焼を行な
う。
【0007】周知の通り、現今、あらゆる排ガスに対し
て低NOx化が求められるところから、上記燃焼におい
ても還元雰囲気で発生したNOxを速やかにN2 に転換
するには降温しない範囲で迅速に空気を(従って酸素
を)供給すればよいのであるが、たとえば1次空気量が
多すぎると燃焼熱量に対し、冷却熱量の比が高かすぎる
こととなって、揮発分燃焼が進まず、1次空気量を適切
に抑えて2次、3次の空気量を増しても図の通り、バー
ナ本体01及び外周筒7の先端(図の右端)は朝顔状に
開いていて空気の流線上、比較的、後流でないと燃焼域
に空気が混入し切れないという問題がある。勿論、バー
ナ本体01及び外周筒7の先端の朝顔状の開きは燃焼に
よって急膨張する燃焼域の発生ガス(NOx等)や空気
等の所謂、燃焼焔に均等に空気を混じ、かつ、焔の流速
を適切に抑えて炉壁管等への伝熱を十分にする等の条件
から不可欠のものである。
【0008】微粉炭が還元雰囲気、酸化雰囲気を経て燃
焼し終った部分、即ち、図3の最右方における発生NO
x量を還元雰囲気温度から見た線図を図4に示す。即
ち、還元雰囲気温度が高い程、NOx量は少ないことを
示している。
【0009】図5は図4に示した2次空気量と石炭中揮
発分量との関係線図である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の微粉炭燃焼
バーナには解決すべき次の課題があった。
【0011】即ち、微粉炭燃焼バーナの低NOx化は、
石炭中の揮発分燃焼を噴出孔から出た直後の還元域で如
何に早く行ない、そこで発生するNOxを後流で降温し
ないうちに如何に早くN2 に転換していくかにある。
【0012】しかし、石炭は種類によって揮発分の含有
量が異なり、また、1つの発電所で多炭種を取扱うこと
から、固定型の朝顔状の開きを有する従来の微粉炭燃焼
バーナでは2次空気の混入域が後流となり炭種に応じた
十分な低NOx化を図ることは困難という問題があっ
た。
【0013】本発明は上記課題を解決した低NOx化容
易な微粉炭燃焼バーナを提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
手段として火炉の炉壁に設けられた炉壁孔の中心に孔軸
に沿って設けられたバーナ点火手段及びその火焔維持手
段よりなるバーナ本体と、同バーナ本体を微粉炭及び搬
送用空気噴出孔を介して囲い先端が末広がりに開きかつ
円周に沿って間欠的に切欠かれたフランジを有する内筒
体と、同内筒体を当接して囲い先端が上記内筒体のフラ
ンジと同形状のフランジを有すると共に内筒体と筒軸ま
わりに相対回動可能な外筒体と、同外筒体を2次空気噴
出孔を介して囲い先端が末広がりに開くと共に外側が上
記炉壁孔との間に3次空気噴出孔を介して設けられた外
周筒とを具備してなることを特徴とする微粉炭燃焼バー
ナを提供しようとするものである。
【0015】
【作用】本発明は上記のように構成されるので次の作用
を有する。
【0016】即ち、バーナ本体を微粉炭及び搬送用空気
噴出孔を介して囲い先端が末広がりに開きかつ円周に沿
って間欠的に切欠かれたフランジを有する内筒体と、同
内筒体を当接して囲い先端が上記内筒体のフランジと同
形状のフランジを有すると共に内筒体と筒軸まわりに相
対回動可能な外筒体とを備えるため、バーナ本体が点火
され、その外周から微粉体及びその微粉炭搬送用空気が
噴出されて微粉炭燃焼が開始され、十分な還元雰囲気と
酸化雰囲気とが形成されると、たとえば内筒体に対し、
外筒体を回動させると、先端の各フランジ(以降、フラ
ンジの非切欠部も「フランジ」と呼ぶ)が、相互に切欠
部同志が円周方向に重なり(開き)、或は離隔して(閉
じ)、重なった場合はその外周の2次空気が切欠部を通
って直進状に火焔域に入り、迅速な2次空気供給が行な
われてNOx低域を(N2 への転換を)能率的に行な
う。
【0017】フランジ同志が離隔すると相互の切欠部が
閉じられる方向に向かうので直進状の2次空気流は減少
し、閉じ切ったところで直進状の空気流は消え、従来通
りの朝顔状に開いたと同等の連続フランジが形成され
る。
【0018】このフランジ同志の切欠き部の開度を適切
にして炭種に最適の直進状空気流を形成する。
【0019】なお、外周筒は従来と同様、2次及び3次
の空気流を形成する。
【0020】
【実施例】本発明の一実施例を図1、図2により説明す
る。
【0021】なお、従来例と同様の構成部材には同符号
を付し、必要ある場合を除き説明を省略する。
【0022】図1は本実施例の微粉炭燃焼バーナの要部
の図で(a)は炉内側から見た正面図、(b)は(a)
の右側断面図、図2は本実施例と従来例の作用の比較図
で、(a)が本実施例、(b)が従来例である。
【0023】図1において、1は炉壁孔9の中心に孔軸
に沿って設けられたバーナ本体の点火手段をなす焚上げ
用油チップ、2はその火焔維持手段をなす油燃焼用空気
孔である。なお、以降、焚上げ用油チップ1及び油燃焼
用空気孔2を総称して単に「バーナ本体」ということが
ある。即ち、従来のバーナ本体01から朝顔状の先端を
有する外筒を除去した場合に相当する。
【0024】3はバーナ本体の外周を取巻く微粉炭及び
搬送用空気噴出孔、4は微粉炭及び搬送用空気噴出孔3
を介してバーナ本体を囲い、先端が末広がりに開きかつ
円周に沿って間欠的に切欠かれた内フランジ4aを有す
る固定筒(内筒体をなし、固定される)、5は固定筒4
を当接して囲い、先端が上記固定筒4の内フランジ4a
と同形状の外フランジ5aを有すると共に固定筒4に対
し、筒軸まわりに相対回動可能な可動筒(外筒体)、6
は2次空気噴出孔である。その他の構成は従来例と同様
である。
【0025】次に上記構成の作用について説明する。
【0026】固定筒4に対し、可動筒5を軸まわりに略
外フランジ5a(又は内フランジ4a)の幅相当、回動
すると、内フランジ4aの切欠部を外フランジ5aが埋
める(閉じる)形となり、各内フランジ4aと各外フラ
ンジ5aとは相互に補完する形で連なって固定筒4(又
は可動筒5)まわりに朝顔状のフランジを形成する。即
ち、従来例と同等の形状となる。
【0027】この状態でバーナ本体を点火し、微粉炭及
び搬送用空気噴出孔3から空気と共に微粉炭を供給し、
燃焼焔が十分に形成されると、炭種に応じて可動筒5を
軸まわりに適量回動し、別に付設されているNOx検知
量が最低のNOx値を示したところで可動筒5の回動を
止める。勿論、これら一連の作動はコンピュータを介し
て駆動手段により自動的になされるよう構成されてよ
く、かつ、その方が望ましい。
【0028】この結果、2次空気噴出孔6を通る空気の
一部は末広がりに噴出せず、内フランジ4aと外フラン
ジ5aとが重なることによって生じた切欠き部を通って
直進状に燃焼域に入り、還元雰囲気で発生したばかりの
高温NOxにO2 を供給し、N2 への転換を促進して低
NOx化を効率的に達成する。
【0029】図2はこれら作用の従来例との比較図で、
(a)に直線矢印で示すように本実施例では2次空気の
一部が直進状に流入するのに対し、(b)の従来例では
2次空気が迂回して流入する。
【0030】以上の通り、本実施例によれば固定筒4の
内フランジ4aと可動筒5の外フランジ5aとが円周方
向に接離し合って2次空気の流路の一部を円周方向に均
等間隔で直進状に変えるので燃焼域、特に高温の還元雰
囲気への2次空気の混入が迅速化し、NOxのN2 転換
が十分に行なわれ、低NOx化が効率的に達成されると
いう利点がある。
【0031】また、内フランジ4aと外フランジ5aと
の接離量を適切にすることによって多種類の炭種に対応
できるという利点がある。
【0032】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されるので次
の効果を有する。
【0033】即ち、内筒体のフランジと外筒体のフラン
ジとを円周方向に回動、接離し、燃焼面への2次空気の
流入を一部、直進化できるので高温の還元雰囲気近傍で
NOxをN2 に転換でき、効率的な低NOx化が達成さ
れる。
【0034】また、フランジ同志の接離によって2次空
気の直進量を調整できるので、多種類の炭種に対応でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の要部の図で、(a)は正面
図、(b)は(a)の右側断面図(縦断面図)、
【図2】上記実施例と従来例との作用の比較図で、
(a)は実施例の図、(b)は従来例の図、
【図3】従来例の要部の模式的縦断面図、
【図4】上記従来例における最終の発生NOxと還元雰
囲気温度との関係線図、
【図5】一般的な2次空気量と石炭中揮発分量との関係
線図である。
【符号の説明】
1 焚上げ用油チップ 2 油燃焼用空気孔 3 微粉炭及び搬送用空気噴出孔 4 固定筒(内筒体) 4a 内フランジ 5 可動筒(外筒体) 5a 外フランジ 6 2次空気噴出孔 7 外周筒 8 3次空気噴出孔 9 炉壁孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−46109(JP,A) 特開 平8−219415(JP,A) 特開 昭64−70606(JP,A) 特開 昭62−196511(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23D 1/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 火炉の炉壁に設けられた炉壁孔の中心に
    孔軸に沿って設けられたバーナ点火手段及びその火焔維
    持手段よりなるバーナ本体と、同バーナ本体を微粉炭及
    び搬送用空気噴出孔を介して囲い先端が末広がりに開き
    かつ円周に沿って間欠的に切欠かれたフランジを有する
    内筒体と、同内筒体を当接して囲い先端が上記内筒体の
    フランジと同形状のフランジを有すると共に内筒体と筒
    軸まわりに相対回動可能な外筒体と、同外筒体を2次空
    気噴出孔を介して囲い先端が末広がりに開くと共に外側
    が上記炉壁孔との間に3次空気噴出孔を介して設けられ
    た外周筒とを具備してなることを特徴とする微粉炭燃焼
    バーナ。
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