JP3343855B2 - 微粉炭燃焼バーナ及び微粉炭燃焼バーナの燃焼方法 - Google Patents
微粉炭燃焼バーナ及び微粉炭燃焼バーナの燃焼方法Info
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- JP3343855B2 JP3343855B2 JP01843398A JP1843398A JP3343855B2 JP 3343855 B2 JP3343855 B2 JP 3343855B2 JP 01843398 A JP01843398 A JP 01843398A JP 1843398 A JP1843398 A JP 1843398A JP 3343855 B2 JP3343855 B2 JP 3343855B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
- F23C7/02—Disposition of air supply not passing through burner
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C6/00—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion
- F23C6/04—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection
- F23C6/045—Combustion apparatus characterised by the combination of two or more combustion chambers or combustion zones, e.g. for staged combustion in series connection with staged combustion in a single enclosure
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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
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C2201/00—Staged combustion
- F23C2201/10—Furnace staging
- F23C2201/101—Furnace staging in vertical direction, e.g. alternating lean and rich zones
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は微粉炭燃焼バーナお
よびその燃焼方法に係わり、特に微粉炭を気流搬送して
燃焼させる微粉炭燃焼バーナの燃焼方法に関するもので
ある。
よびその燃焼方法に係わり、特に微粉炭を気流搬送して
燃焼させる微粉炭燃焼バーナの燃焼方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来一般に採用されているこの種の粉炭
燃焼バーナにおいては、燃焼時に発生するＮＯｘの発生
が大きな問題となる。特に、石炭は窒素含有量が気体燃
料や液体燃料に比べて多く、そのため微粉炭燃焼バーナ
の燃焼時に発生するＮＯｘを減少させることは、気体燃
料や液体燃料の場合以上に難解なことである。
燃焼バーナにおいては、燃焼時に発生するＮＯｘの発生
が大きな問題となる。特に、石炭は窒素含有量が気体燃
料や液体燃料に比べて多く、そのため微粉炭燃焼バーナ
の燃焼時に発生するＮＯｘを減少させることは、気体燃
料や液体燃料の場合以上に難解なことである。
【０００３】微粉炭の燃焼時に発生するＮＯｘは、その
大部分が石炭中に含まれる窒素分が酸化されて発生する
ＮＯｘ（フューエルＮＯｘ）である。このＮＯｘを減ら
すために、今までにも種々のバーナ構造や燃焼方法が検
討されてきた。
大部分が石炭中に含まれる窒素分が酸化されて発生する
ＮＯｘ（フューエルＮＯｘ）である。このＮＯｘを減ら
すために、今までにも種々のバーナ構造や燃焼方法が検
討されてきた。
【０００４】その燃焼方法の１つとして、火炎内に酸素
濃度の低い領域を形成し、酸素濃度の低いときに活発と
なるＮＯｘの還元反応を利用する方法がある。例えば、
特開平１−３０５２０６号公報、特開平３−２１１３０
４号公報あるいは特開平３−１１０３０８号公報等には
酸素濃度の低い雰囲気の火炎（還元炎）を形成し、か
つ、石炭を完全燃焼させる方法が開示され、さらには、
微粉炭を気流搬送する微粉炭ノズルを中心に、その外側
に空気を噴出する空気ノズルを備える構造が開示されて
いる。すなわち、これらの燃焼方法では、火炎の内部に
酸素濃度の低い領域を形成しており、還元炎領域でＮＯ
ｘの還元反応を進行させ、火炎内で発生するＮＯｘ量を
少なくするようにしている。
濃度の低い領域を形成し、酸素濃度の低いときに活発と
なるＮＯｘの還元反応を利用する方法がある。例えば、
特開平１−３０５２０６号公報、特開平３−２１１３０
４号公報あるいは特開平３−１１０３０８号公報等には
酸素濃度の低い雰囲気の火炎（還元炎）を形成し、か
つ、石炭を完全燃焼させる方法が開示され、さらには、
微粉炭を気流搬送する微粉炭ノズルを中心に、その外側
に空気を噴出する空気ノズルを備える構造が開示されて
いる。すなわち、これらの燃焼方法では、火炎の内部に
酸素濃度の低い領域を形成しており、還元炎領域でＮＯ
ｘの還元反応を進行させ、火炎内で発生するＮＯｘ量を
少なくするようにしている。
【０００５】また、特開平３−２１１３０４号公報およ
び特開平３−１０３０８号公報には、微粉炭ノズルの先
端に保炎リングあるいは障害物を設けることにより、微
粉炭ノズルの先端部下流側に循環流を形成するようにし
ている。すなわち、この循環流の内部には高温のガスが
滞留することから、微粉炭の着火が進み、火炎の安定性
を高めるようにしたものである。
び特開平３−１０３０８号公報には、微粉炭ノズルの先
端に保炎リングあるいは障害物を設けることにより、微
粉炭ノズルの先端部下流側に循環流を形成するようにし
ている。すなわち、この循環流の内部には高温のガスが
滞留することから、微粉炭の着火が進み、火炎の安定性
を高めるようにしたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】一般に、石炭の着火性
は他の燃料に比べて悪いことから、前述した種々の方法
を採用してもその着火性の向上を図ることは難しく、こ
のため石炭燃料においては、酸素の消費が進まず還元域
が形成されにくい。還元域を形成するには、微粉炭ノズ
ル近傍での燃料と空気ノズルから噴出する空気との混合
を抑制する必要がある。このため、従来一般には空気ノ
ズルから供給する空気を旋回流として供給することで、
燃料との混合の抑制を図るようにしている。しかし、空
気に強い旋回を加えると、遠心力によりバーナから離れ
た下流部（バーナスロート径の３倍以上）でも空気と燃
料との混合が進まず、完全燃焼しにくく、したがってこ
の種燃料の燃焼においては、ＮＯｘの発生また微粉炭の
燃焼灰中に灰中未燃分が残り易い嫌いがあった。
は他の燃料に比べて悪いことから、前述した種々の方法
を採用してもその着火性の向上を図ることは難しく、こ
のため石炭燃料においては、酸素の消費が進まず還元域
が形成されにくい。還元域を形成するには、微粉炭ノズ
ル近傍での燃料と空気ノズルから噴出する空気との混合
を抑制する必要がある。このため、従来一般には空気ノ
ズルから供給する空気を旋回流として供給することで、
燃料との混合の抑制を図るようにしている。しかし、空
気に強い旋回を加えると、遠心力によりバーナから離れ
た下流部（バーナスロート径の３倍以上）でも空気と燃
料との混合が進まず、完全燃焼しにくく、したがってこ
の種燃料の燃焼においては、ＮＯｘの発生また微粉炭の
燃焼灰中に灰中未燃分が残り易い嫌いがあった。
【０００７】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、ＮＯｘ発生量が少なく、かつ微粉
炭の燃焼灰中に残る灰中未燃分の少ない微粉炭燃焼バー
ナ，また微粉炭燃焼バーナの燃焼方法を提供することに
ある。
目的とするところは、ＮＯｘ発生量が少なく、かつ微粉
炭の燃焼灰中に残る灰中未燃分の少ない微粉炭燃焼バー
ナ，また微粉炭燃焼バーナの燃焼方法を提供することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、微粉
炭と空気との混合流体を噴出する微粉炭ノズルと、空気
を噴出する空気ノズルとを備えた微粉炭燃焼バーナの燃
焼方法において、前記微粉炭燃焼バーナにより形成され
る燃焼火炎が、バーナ噴出口近傍部においては、火炎の
径方向中心部に気相の空気比が１以下の領域が形成され
るとともに、その外方に気相の空気比が１よりも大きい
領域が形成され、かつ前記火炎の下流側においては、気
相の空気比が１以下の領域が形成されるようになし所期
の目的を達成するようにしたものである。
炭と空気との混合流体を噴出する微粉炭ノズルと、空気
を噴出する空気ノズルとを備えた微粉炭燃焼バーナの燃
焼方法において、前記微粉炭燃焼バーナにより形成され
る燃焼火炎が、バーナ噴出口近傍部においては、火炎の
径方向中心部に気相の空気比が１以下の領域が形成され
るとともに、その外方に気相の空気比が１よりも大きい
領域が形成され、かつ前記火炎の下流側においては、気
相の空気比が１以下の領域が形成されるようになし所期
の目的を達成するようにしたものである。
【０００９】また本発明は、微粉炭と空気との混合流体
を噴出する微粉炭ノズルと、この微粉炭ノズルの外周側
に配置され、空気を噴出する空気ノズルとを備えた微粉
炭燃焼バーナの燃焼方法において、前記微粉炭ノズルか
ら微粉炭混合流体を直進流で噴出供給するとともに、前
記空気ノズルから空気を前記微粉炭ノズルの中心軸に対
して３０度以上の角度をもって微粉炭ノズルから離れる
方向に噴出し、かつ前記空気ノズルから噴射供給される
空気の噴出速度を、前記微粉炭ノズルから供給される微
粉炭混合流体の噴出速度よりも大きくするようにしたも
のである。
を噴出する微粉炭ノズルと、この微粉炭ノズルの外周側
に配置され、空気を噴出する空気ノズルとを備えた微粉
炭燃焼バーナの燃焼方法において、前記微粉炭ノズルか
ら微粉炭混合流体を直進流で噴出供給するとともに、前
記空気ノズルから空気を前記微粉炭ノズルの中心軸に対
して３０度以上の角度をもって微粉炭ノズルから離れる
方向に噴出し、かつ前記空気ノズルから噴射供給される
空気の噴出速度を、前記微粉炭ノズルから供給される微
粉炭混合流体の噴出速度よりも大きくするようにしたも
のである。
【００１０】またこの場合、前記空気ノズルから噴出さ
れる空気の噴出速度を、前記微粉炭流の噴出速度に対
し、２対１から３対１の比率としたものである。
れる空気の噴出速度を、前記微粉炭流の噴出速度に対
し、２対１から３対１の比率としたものである。
【００１１】また、微粉炭と空気との混合流体を噴出す
る微粉炭ノズルおよび燃焼用空気を噴出する空気ノズル
とを有する微粉炭燃焼バーナと、この微粉炭燃焼バーナ
の下流側に配置され、第二の燃焼用空気を供給する空気
供給手段とを備え、二段燃焼するように形成されている
微粉炭燃焼バーナの燃焼方法において、前記空気ノズル
からは、前記微粉炭ノズルから供給される燃料を完全燃
焼させるのに必要な空気量より少ない空気量を供給する
とともに、前記空気供給手段からは、その不足空気量を
供給し、前記第二の燃焼用空気との混合前の、前記微粉
炭燃焼バーナにより形成される燃焼火炎が、バーナ噴出
口近傍部においては、火炎の径方向中心部に気相の空気
比が１以下の領域が形成され、かつその外方には気相の
空気比が１よりも大きい領域が形成され、かつ前記火炎
の下流側においては、気相の空気比が１以下の領域が形
成されるようにしたものである。
る微粉炭ノズルおよび燃焼用空気を噴出する空気ノズル
とを有する微粉炭燃焼バーナと、この微粉炭燃焼バーナ
の下流側に配置され、第二の燃焼用空気を供給する空気
供給手段とを備え、二段燃焼するように形成されている
微粉炭燃焼バーナの燃焼方法において、前記空気ノズル
からは、前記微粉炭ノズルから供給される燃料を完全燃
焼させるのに必要な空気量より少ない空気量を供給する
とともに、前記空気供給手段からは、その不足空気量を
供給し、前記第二の燃焼用空気との混合前の、前記微粉
炭燃焼バーナにより形成される燃焼火炎が、バーナ噴出
口近傍部においては、火炎の径方向中心部に気相の空気
比が１以下の領域が形成され、かつその外方には気相の
空気比が１よりも大きい領域が形成され、かつ前記火炎
の下流側においては、気相の空気比が１以下の領域が形
成されるようにしたものである。
【００１２】また、微粉炭と空気との混合流体を噴出す
る微粉炭ノズルおよび燃焼用空気を噴出する空気ノズル
とを有する微粉炭燃焼バーナと、この微粉炭燃焼バーナ
の下流側に配置され、第二の燃焼用空気を供給する空気
供給手段とを備え、二段燃焼するように形成されている
微粉炭燃焼バーナの燃焼方法において、前記空気ノズル
からは、前記微粉炭ノズルから供給される燃料を完全燃
焼させるのに必要な空気量より少ない空気量を供給する
とともに、前記空気供給手段からその不足空気量を供給
し、かつ前記微粉炭ノズルから微粉炭混合流体を直進流
で噴出供給するとともに、前記空気ノズルから空気を前
記微粉炭ノズルの中心軸に対して３０度以上の角度をも
って微粉炭ノズルから離れる方向に噴出し、かつ前記空
気ノズルから噴射供給される空気の噴出速度を、前記微
粉炭ノズルから供給される微粉炭混合流体の噴出速度よ
りも大きくするようにしたものである。
る微粉炭ノズルおよび燃焼用空気を噴出する空気ノズル
とを有する微粉炭燃焼バーナと、この微粉炭燃焼バーナ
の下流側に配置され、第二の燃焼用空気を供給する空気
供給手段とを備え、二段燃焼するように形成されている
微粉炭燃焼バーナの燃焼方法において、前記空気ノズル
からは、前記微粉炭ノズルから供給される燃料を完全燃
焼させるのに必要な空気量より少ない空気量を供給する
とともに、前記空気供給手段からその不足空気量を供給
し、かつ前記微粉炭ノズルから微粉炭混合流体を直進流
で噴出供給するとともに、前記空気ノズルから空気を前
記微粉炭ノズルの中心軸に対して３０度以上の角度をも
って微粉炭ノズルから離れる方向に噴出し、かつ前記空
気ノズルから噴射供給される空気の噴出速度を、前記微
粉炭ノズルから供給される微粉炭混合流体の噴出速度よ
りも大きくするようにしたものである。
【００１３】また本発明は、微粉炭と空気との混合流体
を噴出する微粉炭ノズルと、この微粉炭ノズルの外周に
配置され、燃焼用空気を噴出する空気ノズルとを備えた
微粉炭燃焼バーナにおいて、前記微粉炭ノズルが、微粉
炭混合流体を直進流で噴出供給するように形成され、か
つ前記空気ノズルが、前記微粉炭ノズルの中心軸に対し
て３０度以上の角度をもって空気を微粉炭ノズルから離
れる方向に噴出し、かつその噴出速度が、前記微粉炭ノ
ズルから供給される微粉炭混合流体の噴出速度よりも大
きくなるように形成したものである。
を噴出する微粉炭ノズルと、この微粉炭ノズルの外周に
配置され、燃焼用空気を噴出する空気ノズルとを備えた
微粉炭燃焼バーナにおいて、前記微粉炭ノズルが、微粉
炭混合流体を直進流で噴出供給するように形成され、か
つ前記空気ノズルが、前記微粉炭ノズルの中心軸に対し
て３０度以上の角度をもって空気を微粉炭ノズルから離
れる方向に噴出し、かつその噴出速度が、前記微粉炭ノ
ズルから供給される微粉炭混合流体の噴出速度よりも大
きくなるように形成したものである。
【００１４】また、微粉炭と空気との混合流体を噴出す
る微粉炭ノズルと、この微粉炭ノズルの外周側に配置さ
れ、燃焼用空気を噴出する空気ノズルとを備えた微粉炭
燃焼バーナにおいて、前記空気ノズルの空気噴出口部分
に、前記微粉炭ノズルの中心軸に対して３０度乃至５０
度の角度を有し、噴出空気を外方へ案内する噴出空気案
内板を設けるようにしたものである。
る微粉炭ノズルと、この微粉炭ノズルの外周側に配置さ
れ、燃焼用空気を噴出する空気ノズルとを備えた微粉炭
燃焼バーナにおいて、前記空気ノズルの空気噴出口部分
に、前記微粉炭ノズルの中心軸に対して３０度乃至５０
度の角度を有し、噴出空気を外方へ案内する噴出空気案
内板を設けるようにしたものである。
【００１５】またこの場合、前記案内板の下流側先端
を、前記空気ノズルの外周壁のスロート部の延長線上あ
るいはその延長線上より外方に位置するように形成した
ものである。また、前記案内板の空気流通側壁面を、空
気流に対し滑らかな曲線壁面に形成したものである。
を、前記空気ノズルの外周壁のスロート部の延長線上あ
るいはその延長線上より外方に位置するように形成した
ものである。また、前記案内板の空気流通側壁面を、空
気流に対し滑らかな曲線壁面に形成したものである。
【００１６】また本発明は、微粉炭と空気との混合流体
を噴出する微粉炭ノズルと、この微粉炭ノズルの外周に
並設配置され、燃焼用空気を噴出する複数個の空気ノズ
ルとを備えた微粉炭燃焼バーナにおいて、前記微粉炭ノ
ズルを、微粉炭混合流体を直進流で噴出供給するように
形成するとともに、前記空気ノズルの空気噴出口の内、
少なくとも１つにつき、前記微粉炭ノズルの中心軸に対
して夫々３０度以上の角度をもって空気を噴出するよう
に形成し、かつその空気噴出速度を、前記微粉炭ノズル
から供給される微粉炭混合流体の噴出速度よりも大きく
なるように形成したものである。
を噴出する微粉炭ノズルと、この微粉炭ノズルの外周に
並設配置され、燃焼用空気を噴出する複数個の空気ノズ
ルとを備えた微粉炭燃焼バーナにおいて、前記微粉炭ノ
ズルを、微粉炭混合流体を直進流で噴出供給するように
形成するとともに、前記空気ノズルの空気噴出口の内、
少なくとも１つにつき、前記微粉炭ノズルの中心軸に対
して夫々３０度以上の角度をもって空気を噴出するよう
に形成し、かつその空気噴出速度を、前記微粉炭ノズル
から供給される微粉炭混合流体の噴出速度よりも大きく
なるように形成したものである。
【００１７】すなわちこのように形成された微粉炭燃焼
バーナ，また燃焼方法であると、前記微粉炭燃焼バーナ
により形成される燃焼火炎が、バーナ噴出口近傍部にお
いては、火炎の径方向中心部に気相の空気比が１以下の
領域が形成され、またその外方には気相の空気比が１よ
りも大きい領域が形成されるので、微粉炭火炎の中心部
は燃焼反応により酸素が消費され、酸素濃度の低い還元
炎が形成され、また還元炎の半径方向外側は燃料濃度が
低いので酸素の消費が進まず、酸素濃度の高い酸化炎が
形成される。さらに火炎の下流側においては、気相の空
気比が１以下の領域が形成されるように燃焼されるの
で、火炎後段部においては、空気ノズルから噴出される
空気と火炎の中心部を流れる微粉炭とが混合し、還元炎
と酸化炎からなる火炎前段部において酸素の消費が進ん
でいるため，火炎後段部は酸素濃度の低い還元炎が半径
方向に広がり、このため微粉炭の大部分が還元域を通る
ので、火炎前段の酸化炎で発生したＮＯｘも還元され、
また空気の分布は一様となり、極端に気相の空気比の低
い領域は形成されず、そこで燃焼反応は進み、燃焼効率
の向上や灰中未燃分の減少をもたらすことが可能となる
のである。
バーナ，また燃焼方法であると、前記微粉炭燃焼バーナ
により形成される燃焼火炎が、バーナ噴出口近傍部にお
いては、火炎の径方向中心部に気相の空気比が１以下の
領域が形成され、またその外方には気相の空気比が１よ
りも大きい領域が形成されるので、微粉炭火炎の中心部
は燃焼反応により酸素が消費され、酸素濃度の低い還元
炎が形成され、また還元炎の半径方向外側は燃料濃度が
低いので酸素の消費が進まず、酸素濃度の高い酸化炎が
形成される。さらに火炎の下流側においては、気相の空
気比が１以下の領域が形成されるように燃焼されるの
で、火炎後段部においては、空気ノズルから噴出される
空気と火炎の中心部を流れる微粉炭とが混合し、還元炎
と酸化炎からなる火炎前段部において酸素の消費が進ん
でいるため，火炎後段部は酸素濃度の低い還元炎が半径
方向に広がり、このため微粉炭の大部分が還元域を通る
ので、火炎前段の酸化炎で発生したＮＯｘも還元され、
また空気の分布は一様となり、極端に気相の空気比の低
い領域は形成されず、そこで燃焼反応は進み、燃焼効率
の向上や灰中未燃分の減少をもたらすことが可能となる
のである。
【００１８】
【発明の実施の形態】（実施例１）以下本発明の第１の
実施例を図１および図２を用いて説明する。なお、図１
は本発明の第１の実施例を示す微粉炭燃焼バーナの概略
図であり、図２は図１に示す微粉炭燃焼バーナと対比す
るために示した従来のバーナの概略図である。
実施例を図１および図２を用いて説明する。なお、図１
は本発明の第１の実施例を示す微粉炭燃焼バーナの概略
図であり、図２は図１に示す微粉炭燃焼バーナと対比す
るために示した従来のバーナの概略図である。
【００１９】符号１０は、微粉炭を気流搬送する微粉炭
ノズルを示し、上流側は図示されていないが搬送管に接
続されている。１１は微粉炭ノズルの外側に設けられた
空気ノズルであり、１２はバーナから噴出される微粉炭
と空気が燃焼するための火炉空間である。なお、矢印１
３は微粉炭ノズルから噴出する微粉炭の流れを、また矢
印１４は空気ノズルから噴出する空気の流れを示してい
る。
ノズルを示し、上流側は図示されていないが搬送管に接
続されている。１１は微粉炭ノズルの外側に設けられた
空気ノズルであり、１２はバーナから噴出される微粉炭
と空気が燃焼するための火炉空間である。なお、矢印１
３は微粉炭ノズルから噴出する微粉炭の流れを、また矢
印１４は空気ノズルから噴出する空気の流れを示してい
る。
【００２０】この第１の実施例においては、バーナから
供給される空気量を微粉炭の完全燃焼に必要な空気量よ
り少なくし、下流側で残りの空気を供給する方法（二段
燃焼方法）を用いる。１９はこの空気供給手段，すなわ
ち二段燃焼用空気ノズルを示し、２０はその供給空気の
流れを示す。１８は二段燃焼用空気とバーナから供給さ
れる微粉炭との燃焼域を示す。
供給される空気量を微粉炭の完全燃焼に必要な空気量よ
り少なくし、下流側で残りの空気を供給する方法（二段
燃焼方法）を用いる。１９はこの空気供給手段，すなわ
ち二段燃焼用空気ノズルを示し、２０はその供給空気の
流れを示す。１８は二段燃焼用空気とバーナから供給さ
れる微粉炭との燃焼域を示す。
【００２１】本実施例では、空気ノズルから噴出される
空気はバーナから噴出後、矢印１４で示されているよう
に、火炎の前段部では中心から離れて流れ、火炎の後段
部（バーナノズル出口からバーナスロート径の３倍以上
の距離）において火炎の中心へ向かって流れる。このた
め、火炎の前段部において、空気ノズルから噴出する空
気と火炎の中心を流れる微粉炭との混合は抑制され、着
火域１５の下流において、微粉炭火炎の中心部は燃焼反
応により酸素が消費され、酸素濃度の低い還元炎１７が
形成される。
空気はバーナから噴出後、矢印１４で示されているよう
に、火炎の前段部では中心から離れて流れ、火炎の後段
部（バーナノズル出口からバーナスロート径の３倍以上
の距離）において火炎の中心へ向かって流れる。このた
め、火炎の前段部において、空気ノズルから噴出する空
気と火炎の中心を流れる微粉炭との混合は抑制され、着
火域１５の下流において、微粉炭火炎の中心部は燃焼反
応により酸素が消費され、酸素濃度の低い還元炎１７が
形成される。
【００２２】また、還元炎１７の半径方向外側は燃料濃
度が低いので酸素の消費が進まないことから、酸素濃度
の高い酸化炎１６が形成される。さらに火炎後段部にお
いて、空気ノズルから噴出する空気と火炎の中心部を流
れる微粉炭とが混合すると、還元炎と酸化炎からなる火
炎前段部において酸素の消費が進んでいるため、火炎後
段部は酸素濃度の低い還元炎が半径方向に広がる。
度が低いので酸素の消費が進まないことから、酸素濃度
の高い酸化炎１６が形成される。さらに火炎後段部にお
いて、空気ノズルから噴出する空気と火炎の中心部を流
れる微粉炭とが混合すると、還元炎と酸化炎からなる火
炎前段部において酸素の消費が進んでいるため、火炎後
段部は酸素濃度の低い還元炎が半径方向に広がる。
【００２３】このように空気ノズルから噴出される空気
を火炎前段部において中心軸から離して流し、火炎の後
段部において中心を流れる微粉炭流と混合するには、前
記空気流を微粉炭ノズルの中心軸とのなす角度が３０度
より大きい角度で微粉炭ノズルから離れる方向に噴出
し、前記空気流は直進、もしくは弱い旋回流で微粉炭の
噴出する速度より高速で噴出させる。
を火炎前段部において中心軸から離して流し、火炎の後
段部において中心を流れる微粉炭流と混合するには、前
記空気流を微粉炭ノズルの中心軸とのなす角度が３０度
より大きい角度で微粉炭ノズルから離れる方向に噴出
し、前記空気流は直進、もしくは弱い旋回流で微粉炭の
噴出する速度より高速で噴出させる。
【００２４】図１に示す第１の実施例に対し、図２に示
される従来の微粉炭バーナでは、空気ノズルから噴出す
る空気はバーナから噴出後、中心から離れて流れ、火炎
の後段部においても中心部に混合しない。このため、火
炎後段部においても火炎中心部の還元炎１７とその外側
の酸化炎１６に分かれてしまうのである。
される従来の微粉炭バーナでは、空気ノズルから噴出す
る空気はバーナから噴出後、中心から離れて流れ、火炎
の後段部においても中心部に混合しない。このため、火
炎後段部においても火炎中心部の還元炎１７とその外側
の酸化炎１６に分かれてしまうのである。
【００２５】図３には、これらの実験結果における空気
量と微粉炭量の割合（横軸）と、火炉出口におけるＮＯ
ｘ濃度（縦軸）との関係が示されている。曲線Ｐは従来
の微粉炭バーナの性能を、曲線Ｑは図１に示す本実施例
による微粉炭バーナの性能を示している。この図から明
らかなように、本発明の燃焼バーナは、空気比の大小に
かかわらず、ＮＯｘ発生割合が従来のバーナに比し低い
ことが理解されるであろう。
量と微粉炭量の割合（横軸）と、火炉出口におけるＮＯ
ｘ濃度（縦軸）との関係が示されている。曲線Ｐは従来
の微粉炭バーナの性能を、曲線Ｑは図１に示す本実施例
による微粉炭バーナの性能を示している。この図から明
らかなように、本発明の燃焼バーナは、空気比の大小に
かかわらず、ＮＯｘ発生割合が従来のバーナに比し低い
ことが理解されるであろう。
【００２６】酸化炎１６と還元炎１７が離れて流れる従
来のものの場合、火炎中心部の還元炎ではＮＯｘの還元
反応が進み、排出されるＮＯｘは低い。しかし、還元炎
の半径方向外側に広がる酸化炎でＮＯｘが発生するた
め、火炎全体で排出されるＮＯｘは高くなる。また、還
元炎において、気相の空気比（＝実際の空気量と微粉炭
から気体として放出される成分を完全燃焼させるのに必
要な空気量の比）が０．６などと低すぎると燃焼反応が
遅れるために燃え残りが増え、燃焼効率の低下や灰中未
燃分の増大による燃焼灰の有効活用の妨げとなる恐れが
ある。
来のものの場合、火炎中心部の還元炎ではＮＯｘの還元
反応が進み、排出されるＮＯｘは低い。しかし、還元炎
の半径方向外側に広がる酸化炎でＮＯｘが発生するた
め、火炎全体で排出されるＮＯｘは高くなる。また、還
元炎において、気相の空気比（＝実際の空気量と微粉炭
から気体として放出される成分を完全燃焼させるのに必
要な空気量の比）が０．６などと低すぎると燃焼反応が
遅れるために燃え残りが増え、燃焼効率の低下や灰中未
燃分の増大による燃焼灰の有効活用の妨げとなる恐れが
ある。
【００２７】また、第１の実施例のように、バーナから
供給する空気量を微粉炭の完全燃焼に必要な空気量より
少なくし、下流側で残りの空気を供給する方法（二段燃
焼方法）の場合、微粉炭の燃焼が進まないため、二段燃
焼用の空気との混合部で発生するＮＯｘが増える。
供給する空気量を微粉炭の完全燃焼に必要な空気量より
少なくし、下流側で残りの空気を供給する方法（二段燃
焼方法）の場合、微粉炭の燃焼が進まないため、二段燃
焼用の空気との混合部で発生するＮＯｘが増える。
【００２８】それに対し、本発明の前述実施例において
は、火炎後段部において半径方向に還元炎が広がり、こ
のため、微粉炭の大部分がこの還元域を通るので、火炎
前段の酸化炎で発生したＮＯｘも還元される。また、従
来のものに比べ、空気の分布は一様となるので、極端に
気相の空気比の低い領域は形成されない。このため、図
２に示す従来例よりも、燃焼反応は進み、燃焼効率の向
上や灰中未燃分の減少をもたらす。また、二段燃焼用の
空気の混合前に微粉炭の燃焼反応は進んでいるので、二
段燃焼用の空気との混合で発生するＮＯｘは少なくな
る。
は、火炎後段部において半径方向に還元炎が広がり、こ
のため、微粉炭の大部分がこの還元域を通るので、火炎
前段の酸化炎で発生したＮＯｘも還元される。また、従
来のものに比べ、空気の分布は一様となるので、極端に
気相の空気比の低い領域は形成されない。このため、図
２に示す従来例よりも、燃焼反応は進み、燃焼効率の向
上や灰中未燃分の減少をもたらす。また、二段燃焼用の
空気の混合前に微粉炭の燃焼反応は進んでいるので、二
段燃焼用の空気との混合で発生するＮＯｘは少なくな
る。
【００２９】（実施例２）図４は本発明の第２の実施例
を示す微粉炭バーナの概略図である。図５は図４に示す
微粉炭燃焼バーナと対比するために示した従来のバーナ
の概略図である。以下に本発明の第２の実施例をこの図
４を用いて説明する。
を示す微粉炭バーナの概略図である。図５は図４に示す
微粉炭燃焼バーナと対比するために示した従来のバーナ
の概略図である。以下に本発明の第２の実施例をこの図
４を用いて説明する。
【００３０】図４において、空気ノズルは２次空気ノズ
ル３２と３次空気ノズル３３の２つに分かれている。ま
た、微粉炭ノズルの先端には保炎リング３１が設けられ
ている。さらに、図４に示す本実施例では図５の従来例
と異なり、３次空気ノズル３３出口の微粉炭ノズル側の
壁面に案内板２１が設けられている。
ル３２と３次空気ノズル３３の２つに分かれている。ま
た、微粉炭ノズルの先端には保炎リング３１が設けられ
ている。さらに、図４に示す本実施例では図５の従来例
と異なり、３次空気ノズル３３出口の微粉炭ノズル側の
壁面に案内板２１が設けられている。
【００３１】そして、この案内板２１により、スロート
部２２で微粉炭ノズル中心軸と平行に流れる空気はその
流れ方向が半径方向外側に曲げられる。この案内板２１
の傾斜角度は、ノズル中心軸に対し３０度から５０度に
設定される。このため、噴出空気はバーナから微粉炭ノ
ズル中心軸に対し３０度から５０度の角度で噴出され
る。
部２２で微粉炭ノズル中心軸と平行に流れる空気はその
流れ方向が半径方向外側に曲げられる。この案内板２１
の傾斜角度は、ノズル中心軸に対し３０度から５０度に
設定される。このため、噴出空気はバーナから微粉炭ノ
ズル中心軸に対し３０度から５０度の角度で噴出され
る。
【００３２】空気ノズルから噴出された空気はバーナか
ら噴出後、矢印１４に示されるように、火炎の前段部で
は中心から離れて流れ、火炎の後段部（バーナノズル出
口からバーナスロート径の３倍以上の距離）において火
炎の中心へ向かって流れる。このように、火炎の前段部
において、空気ノズルから噴出する空気と火炎の中心を
流れる微粉炭との混合を進めないと、着火域１５の下流
において、微粉炭火炎の中心部は燃焼反応により酸素が
消費され、酸素濃度の低い還元炎１７が形成される。
ら噴出後、矢印１４に示されるように、火炎の前段部で
は中心から離れて流れ、火炎の後段部（バーナノズル出
口からバーナスロート径の３倍以上の距離）において火
炎の中心へ向かって流れる。このように、火炎の前段部
において、空気ノズルから噴出する空気と火炎の中心を
流れる微粉炭との混合を進めないと、着火域１５の下流
において、微粉炭火炎の中心部は燃焼反応により酸素が
消費され、酸素濃度の低い還元炎１７が形成される。
【００３３】また、還元炎１７の半径方向外側は燃料濃
度が低いので酸素の消費が進まないことから酸素濃度の
高い酸化炎１６が形成される。さらに火炎後段部におい
て、空気ノズルから噴出する空気と火炎の中心部を流れ
る微粉炭とを混合する。このとき、還元炎１７と酸化炎
１６からなる火炎前段部において酸素の消費が進んでい
るため、火炎後段部は酸素濃度の低い還元炎が半径方向
に広がる。
度が低いので酸素の消費が進まないことから酸素濃度の
高い酸化炎１６が形成される。さらに火炎後段部におい
て、空気ノズルから噴出する空気と火炎の中心部を流れ
る微粉炭とを混合する。このとき、還元炎１７と酸化炎
１６からなる火炎前段部において酸素の消費が進んでい
るため、火炎後段部は酸素濃度の低い還元炎が半径方向
に広がる。
【００３４】火炎後段部において半径方向に還元炎が火
炎内に広がることから、微粉炭の大部分は還元域を通
り、火炎前段の酸化炎で発生したＮＯｘも還元される。
炎内に広がることから、微粉炭の大部分は還元域を通
り、火炎前段の酸化炎で発生したＮＯｘも還元される。
【００３５】また、従来例に比べ、空気の分布は一様と
なるので、極端に気相の空気比の低い領域は形成されな
い。このため、図５に示す従来例よりも、燃焼反応は進
み、燃焼効率の向上や灰中未燃分の減少をもたらす。ま
た、二段燃焼用の空気の混合前に微粉炭の燃焼反応は進
んでいるので、二段燃焼用の空気との混合で発生するＮ
Ｏｘは少なくなる。
なるので、極端に気相の空気比の低い領域は形成されな
い。このため、図５に示す従来例よりも、燃焼反応は進
み、燃焼効率の向上や灰中未燃分の減少をもたらす。ま
た、二段燃焼用の空気の混合前に微粉炭の燃焼反応は進
んでいるので、二段燃焼用の空気との混合で発生するＮ
Ｏｘは少なくなる。
【００３６】このように、空気ノズルから噴出する空気
を火炎前段部において中心軸から離して流し、火炎の後
段部において中心を流れる微粉炭流と混合するには、前
記空気流を微粉炭ノズルの中心軸とのなす角度が３０度
より大きい角度で噴出するとともに、前記空気流は直
進、もしくは弱い旋回流で供給することが望ましい。こ
のようにすると、空気の遠心力が弱いので、火炎後段部
での微粉炭との混合は促進される。
を火炎前段部において中心軸から離して流し、火炎の後
段部において中心を流れる微粉炭流と混合するには、前
記空気流を微粉炭ノズルの中心軸とのなす角度が３０度
より大きい角度で噴出するとともに、前記空気流は直
進、もしくは弱い旋回流で供給することが望ましい。こ
のようにすると、空気の遠心力が弱いので、火炎後段部
での微粉炭との混合は促進される。
【００３７】また、前記空気流は微粉炭ノズルから噴出
する微粉炭流よりも早い速度で噴出することが望まし
い。このとき、空気流の運動量は微粉炭流の運動量より
も大きくなるので、空気の噴出方向は微粉炭流の影響を
受け難くなる。このためバーナ近くでの空気と微粉炭と
の混合は抑制される。
する微粉炭流よりも早い速度で噴出することが望まし
い。このとき、空気流の運動量は微粉炭流の運動量より
も大きくなるので、空気の噴出方向は微粉炭流の影響を
受け難くなる。このためバーナ近くでの空気と微粉炭と
の混合は抑制される。
【００３８】また、図４に示す第２の実施例のように、
案内板２１は、微粉炭ノズルの中心軸と平行な流路をと
るスロート部２２の外周壁の延長線よりも半径方向に伸
びることが望ましい。空気はスロート部において、微粉
炭流と平行に流れ、案内板２１により噴出方向が変わ
る。しかし、図６に示されるように案内板が短い場合、
矢印３４で示されるているように案内板により噴出方向
が変わらない流れが形成され、微粉炭流とバーナ近くで
混ざりやすくなる。これでは、空気と微粉炭が着火時に
混ざるので、火炎温度が低下して着火が遅れ、還元域が
形成されにくくなるので、火炉出口のＮＯｘ濃度は増大
してしまう。
案内板２１は、微粉炭ノズルの中心軸と平行な流路をと
るスロート部２２の外周壁の延長線よりも半径方向に伸
びることが望ましい。空気はスロート部において、微粉
炭流と平行に流れ、案内板２１により噴出方向が変わ
る。しかし、図６に示されるように案内板が短い場合、
矢印３４で示されるているように案内板により噴出方向
が変わらない流れが形成され、微粉炭流とバーナ近くで
混ざりやすくなる。これでは、空気と微粉炭が着火時に
混ざるので、火炎温度が低下して着火が遅れ、還元域が
形成されにくくなるので、火炉出口のＮＯｘ濃度は増大
してしまう。
【００３９】また、本実施例のように空気ノズルが径方
向に複数個に分かれる場合は、空気の投入割合をそれぞ
れのノズルで変えられるので、空気と微粉炭の混合位置
や割合を調整し、ＮＯｘ排出量や灰中未燃分を最適な状
態にできる。
向に複数個に分かれる場合は、空気の投入割合をそれぞ
れのノズルで変えられるので、空気と微粉炭の混合位置
や割合を調整し、ＮＯｘ排出量や灰中未燃分を最適な状
態にできる。
【００４０】（実施例３）図７は本発明の第３の実施例
を示す微粉炭バーナのノズル部拡大図である。本実施例
においては、３次空気ノズル３３出口の微粉炭ノズル側
の壁面に案内板２１が設けられる。この案内板の３次空
気ノズル側流路は空気の流れに対し、湾曲面を有して滑
らかにその流路が変わるように形成される。また、図８
に第３の実施例を説明するための別の微粉炭バーナのノ
ズル部拡大図が示されている。
を示す微粉炭バーナのノズル部拡大図である。本実施例
においては、３次空気ノズル３３出口の微粉炭ノズル側
の壁面に案内板２１が設けられる。この案内板の３次空
気ノズル側流路は空気の流れに対し、湾曲面を有して滑
らかにその流路が変わるように形成される。また、図８
に第３の実施例を説明するための別の微粉炭バーナのノ
ズル部拡大図が示されている。
【００４１】図８において、３次空気ノズルを流れる空
気は案内板２１により流路を曲げられる際、スロート部
と案内板の接続部分に流れが遅くなる淀み域３５が形成
される。案内板２１は火炉内の火炎から受けるふく射に
より温度が上がる。案内板は空気流との対流伝熱と案内
板構成物の熱伝導により冷却される。淀み域３５が形成
されると、この淀み域での対流伝熱が減少するため、案
内板の温度が上がり、焼損の可能性が高まる。
気は案内板２１により流路を曲げられる際、スロート部
と案内板の接続部分に流れが遅くなる淀み域３５が形成
される。案内板２１は火炉内の火炎から受けるふく射に
より温度が上がる。案内板は空気流との対流伝熱と案内
板構成物の熱伝導により冷却される。淀み域３５が形成
されると、この淀み域での対流伝熱が減少するため、案
内板の温度が上がり、焼損の可能性が高まる。
【００４２】図７のように流路を滑らかにすることで、
淀み域は形成しない。このとき、案内板は空気流との対
流伝熱により冷却できる。また、案内板とスロート部と
の接続部の構造物が厚くなるので、構造物内での熱伝導
が多くなる。これらにより、案内板の温度を抑制し、耐
久性を高めることができる。
淀み域は形成しない。このとき、案内板は空気流との対
流伝熱により冷却できる。また、案内板とスロート部と
の接続部の構造物が厚くなるので、構造物内での熱伝導
が多くなる。これらにより、案内板の温度を抑制し、耐
久性を高めることができる。
【００４３】（実施例４）図９は第４の実施例を示す微
粉炭バーナの概略図である。なお、図１０は図９に示す
微粉炭バーナを火炉側から見た正面図である。図９にお
いて、１０は微粉炭を気流搬送する微粉炭ノズルを示
し、上流側は図示されていないが、搬送管に接続されて
いる。１１は微粉炭ノズルを挟んで設けられた空気ノズ
ルであり、微粉炭ノズル１０は複数に分割されている。
勿論、空気ノズルも複数に分割されていても良い。
粉炭バーナの概略図である。なお、図１０は図９に示す
微粉炭バーナを火炉側から見た正面図である。図９にお
いて、１０は微粉炭を気流搬送する微粉炭ノズルを示
し、上流側は図示されていないが、搬送管に接続されて
いる。１１は微粉炭ノズルを挟んで設けられた空気ノズ
ルであり、微粉炭ノズル１０は複数に分割されている。
勿論、空気ノズルも複数に分割されていても良い。
【００４４】また、１２はバーナから噴出する微粉炭と
空気が燃焼するための火炉空間を示し、矢印１３は微粉
炭ノズルから噴出する微粉炭の流れを、矢印１４は空気
ノズルから噴出する空気の流れを示している。また、こ
の実施例においては、バーナから供給される空気量を微
粉炭の完全燃焼に必要な空気量より少なくし、下流側で
残りの空気を供給する方法（二段燃焼方法）を用いる。
１９はこの二段燃焼用空気ノズルを示し、矢印２０は二
段燃焼用空気の流れを示す。１８は二段燃焼用空気とバ
ーナから供給される微粉炭との燃焼域を示す。
空気が燃焼するための火炉空間を示し、矢印１３は微粉
炭ノズルから噴出する微粉炭の流れを、矢印１４は空気
ノズルから噴出する空気の流れを示している。また、こ
の実施例においては、バーナから供給される空気量を微
粉炭の完全燃焼に必要な空気量より少なくし、下流側で
残りの空気を供給する方法（二段燃焼方法）を用いる。
１９はこの二段燃焼用空気ノズルを示し、矢印２０は二
段燃焼用空気の流れを示す。１８は二段燃焼用空気とバ
ーナから供給される微粉炭との燃焼域を示す。
【００４５】本実施例では、空気ノズルから噴出する空
気はバーナから噴出後、矢印１４で示されるように、火
炎の前段部では中心から離れて流れ、火炎の後段部（バ
ーナノズル出口からバーナスロート径の３倍以上の距
離）において火炎の中心へ向かって流れる。このため、
火炎の前段部において、空気ノズルから噴出する空気と
火炎の中心を流れる微粉炭との混合は抑制され、着火域
１５の下流において、微粉炭火炎の中心部は燃焼反応に
より酸素が消費され、酸素濃度の低い還元炎１７が形成
される。
気はバーナから噴出後、矢印１４で示されるように、火
炎の前段部では中心から離れて流れ、火炎の後段部（バ
ーナノズル出口からバーナスロート径の３倍以上の距
離）において火炎の中心へ向かって流れる。このため、
火炎の前段部において、空気ノズルから噴出する空気と
火炎の中心を流れる微粉炭との混合は抑制され、着火域
１５の下流において、微粉炭火炎の中心部は燃焼反応に
より酸素が消費され、酸素濃度の低い還元炎１７が形成
される。
【００４６】また、還元炎１７の半径方向外側は燃料濃
度が低いので酸素の消費が進まないことから、酸素濃度
の高い酸化炎１６が形成される。さらに火炎後段部にお
いて、空気ノズルから噴出する空気と火炎の中心部を流
れる微粉炭とが混合すると、還元炎と酸化炎からなる火
炎前段部において酸素の消費が進んでいるため、火炎後
段部は酸素濃度の低い還元炎が半径方向に広がる。
度が低いので酸素の消費が進まないことから、酸素濃度
の高い酸化炎１６が形成される。さらに火炎後段部にお
いて、空気ノズルから噴出する空気と火炎の中心部を流
れる微粉炭とが混合すると、還元炎と酸化炎からなる火
炎前段部において酸素の消費が進んでいるため、火炎後
段部は酸素濃度の低い還元炎が半径方向に広がる。
【００４７】このように、空気ノズルから噴出する空気
を火炎前段部において中心軸から離して流し、火炎の後
段部において中心を流れる微粉炭流と混合するには、前
記空気流を微粉炭ノズルの中心軸とのなす角度が３０度
より大きい角度で噴出するようにする。
を火炎前段部において中心軸から離して流し、火炎の後
段部において中心を流れる微粉炭流と混合するには、前
記空気流を微粉炭ノズルの中心軸とのなす角度が３０度
より大きい角度で噴出するようにする。
【００４８】図９に示される実施例においては、火炎後
段部において半径方向に広がる還元炎が火炎内に広が
る。このため、微粉炭の大部分がこの還元域を通るの
で、火炎前段の酸化炎で発生したＮＯｘも還元される。
また、従来例に比べ、空気の分布は一様となるので、極
端に気相の空気比の低い領域は形成されない。このた
め、燃焼反応は進み、燃焼効率の向上や灰中未燃分の減
少をもたらす。また、二段燃焼用の空気の混合前に微粉
炭の燃焼反応は進んでいるので、二段燃焼用の空気との
混合で発生するＮＯｘは少なくなる。
段部において半径方向に広がる還元炎が火炎内に広が
る。このため、微粉炭の大部分がこの還元域を通るの
で、火炎前段の酸化炎で発生したＮＯｘも還元される。
また、従来例に比べ、空気の分布は一様となるので、極
端に気相の空気比の低い領域は形成されない。このた
め、燃焼反応は進み、燃焼効率の向上や灰中未燃分の減
少をもたらす。また、二段燃焼用の空気の混合前に微粉
炭の燃焼反応は進んでいるので、二段燃焼用の空気との
混合で発生するＮＯｘは少なくなる。
【００４９】（実施例５）図１１は第５の実施例を示す
微粉炭バーナを火炉側から見た正面図である。図１２は
図１１に示す微粉炭バーナの断面図である。これらの図
において、１０は微粉炭を気流搬送する微粉炭ノズルを
示し、上流側は図示されていないが、搬送管に接続され
ている。１１は微粉炭ノズルを挟んで設けられた空気ノ
ズルを示す。本実施例のように、空気ノズルは複数のノ
ズルからなり、微粉炭ノズルの周りに設けられている。
個々の空気ノズル１１の火炉への出口の向きは微粉炭ノ
ズルの中心軸とのなす角度が３０度より大きい角度であ
り、空気ノズル１１から空気は微粉炭ノズルの中心軸と
のなす角度が３０度より大きい角度で噴出する。
微粉炭バーナを火炉側から見た正面図である。図１２は
図１１に示す微粉炭バーナの断面図である。これらの図
において、１０は微粉炭を気流搬送する微粉炭ノズルを
示し、上流側は図示されていないが、搬送管に接続され
ている。１１は微粉炭ノズルを挟んで設けられた空気ノ
ズルを示す。本実施例のように、空気ノズルは複数のノ
ズルからなり、微粉炭ノズルの周りに設けられている。
個々の空気ノズル１１の火炉への出口の向きは微粉炭ノ
ズルの中心軸とのなす角度が３０度より大きい角度であ
り、空気ノズル１１から空気は微粉炭ノズルの中心軸と
のなす角度が３０度より大きい角度で噴出する。
【００５０】この実施例では、空気ノズルから噴出する
空気はバーナから噴出後、矢印１４に示されるように、
火炎の前段部では中心から離れて流れ、火炎の後段部
（バーナノズル出口からバーナスローと径の３倍以上の
距離）において火炎の中心へ向かって流れる。このた
め、火炎の前段部において、空気ノズルから噴出する空
気を火炎の中心を流れる微粉炭との混合は抑制され、着
火域１５の下流において、微粉炭火炎の中心部は燃焼反
応により酸素が消費され、酸素濃度の低い還元炎１７が
形成される。
空気はバーナから噴出後、矢印１４に示されるように、
火炎の前段部では中心から離れて流れ、火炎の後段部
（バーナノズル出口からバーナスローと径の３倍以上の
距離）において火炎の中心へ向かって流れる。このた
め、火炎の前段部において、空気ノズルから噴出する空
気を火炎の中心を流れる微粉炭との混合は抑制され、着
火域１５の下流において、微粉炭火炎の中心部は燃焼反
応により酸素が消費され、酸素濃度の低い還元炎１７が
形成される。
【００５１】また、還元炎１７の半径方向外側は燃料濃
度が低いので酸素の消費が進まないことから、酸素濃度
の高い酸化炎１６が形成される。さらに火炎後段部にお
いて、空気ノズルから噴出される空気と火炎の中心部を
流れる微粉炭とが混合すると、還元炎と酸化炎からなる
火炎前段部において酸素の消費が進んでいるため、火炎
後段部は酸素濃度の低い還元炎が半径方向に広がる。
度が低いので酸素の消費が進まないことから、酸素濃度
の高い酸化炎１６が形成される。さらに火炎後段部にお
いて、空気ノズルから噴出される空気と火炎の中心部を
流れる微粉炭とが混合すると、還元炎と酸化炎からなる
火炎前段部において酸素の消費が進んでいるため、火炎
後段部は酸素濃度の低い還元炎が半径方向に広がる。
【００５２】このため、微粉炭の大部分がこの還元域を
通るので、火炎前段の酸化炎で発生したＮＯｘも還元さ
れる。また、空気ノズル１１から空気は微粉炭ノズルの
中心軸とのなす角度が３０度より小さい角度で噴出する
場合に比べ、空気の分布は一様となるので、極端に気相
の空気比の低い領域は形成されない。このため、燃焼反
応は進み、燃焼効率の向上や灰中未燃分の減少をもたら
す。また、二段燃焼用の空気の混合前に微粉炭の燃焼反
応は進んでいるので、二段燃焼用の空気との混合で発生
するＮＯｘは少なくなる。
通るので、火炎前段の酸化炎で発生したＮＯｘも還元さ
れる。また、空気ノズル１１から空気は微粉炭ノズルの
中心軸とのなす角度が３０度より小さい角度で噴出する
場合に比べ、空気の分布は一様となるので、極端に気相
の空気比の低い領域は形成されない。このため、燃焼反
応は進み、燃焼効率の向上や灰中未燃分の減少をもたら
す。また、二段燃焼用の空気の混合前に微粉炭の燃焼反
応は進んでいるので、二段燃焼用の空気との混合で発生
するＮＯｘは少なくなる。
【００５３】（実施例６）図１３は従来のものと本発明
の実施例との微粉炭火炉内のガス濃度分布の比較を示
す。なお、ここではガス濃度分布として気相の空気比を
示す。気相の空気比とは、実際の空気量と微粉炭から気
体として放出される成分を完全燃焼させるのに必要な空
気量との比を示す。気相の空気比が１以下の領域が酸素
濃度の低い還元炎を示し、１よりも大きい領域が酸化炎
を示す。気相の空気比は気体成分の濃度から各元素量を
求め、この各元素の完全燃焼に必要な酸素原子数と実際
に気体成分内に含まれる酸素原子数から算出する。
の実施例との微粉炭火炉内のガス濃度分布の比較を示
す。なお、ここではガス濃度分布として気相の空気比を
示す。気相の空気比とは、実際の空気量と微粉炭から気
体として放出される成分を完全燃焼させるのに必要な空
気量との比を示す。気相の空気比が１以下の領域が酸素
濃度の低い還元炎を示し、１よりも大きい領域が酸化炎
を示す。気相の空気比は気体成分の濃度から各元素量を
求め、この各元素の完全燃焼に必要な酸素原子数と実際
に気体成分内に含まれる酸素原子数から算出する。
【００５４】図１３では円筒形の火炉の中心軸を通る断
面を示し、図１３ａ，ｂの下側が中心軸を、上側が火炉
側壁を、また右端が火炉出口を示す。微粉炭バーナは図
１３の火炉左端に取り付けられており、微粉炭バーナか
ら約６ｍ下流の火炉側壁に二段燃焼用の空気投入口が設
けられる。
面を示し、図１３ａ，ｂの下側が中心軸を、上側が火炉
側壁を、また右端が火炉出口を示す。微粉炭バーナは図
１３の火炉左端に取り付けられており、微粉炭バーナか
ら約６ｍ下流の火炉側壁に二段燃焼用の空気投入口が設
けられる。
【００５５】図１３ａは図１４ａに示す従来の微粉炭バ
ーナを使用した場合の気相の空気比の分布である。図１
３ｂは図１４ｂに示す本発明の微粉炭バーナを使用した
場合の気相の空気比の分布である。
ーナを使用した場合の気相の空気比の分布である。図１
３ｂは図１４ｂに示す本発明の微粉炭バーナを使用した
場合の気相の空気比の分布である。
【００５６】図１３ａと図１４ａに示す従来の微粉炭バ
ーナでは、バーナの空気ノズルから噴出する空気には強
い旋回が与えられており、図１３ａの矢印に示されてい
るように、中心軸から離れた側壁近くを流れる。このた
め、バーナから約６ｍまでの領域における気相の空気比
は、側壁近くは１よりも大きい酸化炎、中心軸近くは１
以下の還元炎に分かれる。
ーナでは、バーナの空気ノズルから噴出する空気には強
い旋回が与えられており、図１３ａの矢印に示されてい
るように、中心軸から離れた側壁近くを流れる。このた
め、バーナから約６ｍまでの領域における気相の空気比
は、側壁近くは１よりも大きい酸化炎、中心軸近くは１
以下の還元炎に分かれる。
【００５７】それに対し、図１３ｂと図１４ｂに示す本
実施例の微粉炭バーナでは、バーナの空気ノズルから噴
出する空気は従来のものに比べ、弱い旋回が与えられて
おり、微粉炭ノズルの中心軸から３０度より大きい角度
で微粉炭ノズルから離れる方向に噴出する。このため、
図１３ｂの矢印に示されるようにバーナ近く（バーナか
ら約３ｍまでの領域）では空気ノズルから噴出する空気
は中心軸から離れて流れるが、その下流では中心軸に向
かって流れる。このため、バーナから約４ｍから６ｍま
での領域では炉内の径方向に気相の空気比が１以下の還
元炎の領域が広がる。
実施例の微粉炭バーナでは、バーナの空気ノズルから噴
出する空気は従来のものに比べ、弱い旋回が与えられて
おり、微粉炭ノズルの中心軸から３０度より大きい角度
で微粉炭ノズルから離れる方向に噴出する。このため、
図１３ｂの矢印に示されるようにバーナ近く（バーナか
ら約３ｍまでの領域）では空気ノズルから噴出する空気
は中心軸から離れて流れるが、その下流では中心軸に向
かって流れる。このため、バーナから約４ｍから６ｍま
での領域では炉内の径方向に気相の空気比が１以下の還
元炎の領域が広がる。
【００５８】このため、微粉炭の大部分がこの還元炎を
通るので、火炎前段の酸化炎で発生したＮＯｘも還元さ
れる。また、図１３ａに示される従来のものに比べ、空
気の分布は一様となるので、極端に気相の空気比の低い
領域は形成されない。このため、燃焼反応は進み、燃焼
効率の向上や灰中未燃分の減少をもたらす。また、二段
燃焼用の空気の混合前に微粉炭の燃焼反応は進んでいる
ので、二段燃焼用の空気との混合で発生するＮＯｘは少
なくなる。
通るので、火炎前段の酸化炎で発生したＮＯｘも還元さ
れる。また、図１３ａに示される従来のものに比べ、空
気の分布は一様となるので、極端に気相の空気比の低い
領域は形成されない。このため、燃焼反応は進み、燃焼
効率の向上や灰中未燃分の減少をもたらす。また、二段
燃焼用の空気の混合前に微粉炭の燃焼反応は進んでいる
ので、二段燃焼用の空気との混合で発生するＮＯｘは少
なくなる。
【００５９】以上説明してきたようにこのように形成さ
れた粉炭燃焼バーナ，また燃焼方法であると、空気ノズ
ルから噴出する空気流を微粉炭ノズルの中心軸に対し外
周方向（微粉炭ノズルから離れる方向）へ噴出し、火炎
の前段部では中心から離れて流れ、火炎の後段部（バー
ナノズル出口からバーナスロート径の３倍以上の距離）
において火炎の中心へ向かって流れる。
れた粉炭燃焼バーナ，また燃焼方法であると、空気ノズ
ルから噴出する空気流を微粉炭ノズルの中心軸に対し外
周方向（微粉炭ノズルから離れる方向）へ噴出し、火炎
の前段部では中心から離れて流れ、火炎の後段部（バー
ナノズル出口からバーナスロート径の３倍以上の距離）
において火炎の中心へ向かって流れる。
【００６０】そして、着火域の下流において、微粉炭火
炎の中心部は燃焼反応により酸素が消費され、酸素濃度
の低い還元炎が形成される。また、還元炎の半径方向外
側は燃料濃度が低いので酸素の消費が進まないので、酸
素濃度の高い酸化炎が形成される。さらに火炎後段部に
おいて、空気ノズルから噴出する空気と火炎の中心部を
流れる微粉炭とが混合すると、還元炎と酸化炎からなる
火炎前段部において酸素の消費が進んでいるため、火炎
後段部は酸素濃度の低い還元炎が半径方向に広がる。
炎の中心部は燃焼反応により酸素が消費され、酸素濃度
の低い還元炎が形成される。また、還元炎の半径方向外
側は燃料濃度が低いので酸素の消費が進まないので、酸
素濃度の高い酸化炎が形成される。さらに火炎後段部に
おいて、空気ノズルから噴出する空気と火炎の中心部を
流れる微粉炭とが混合すると、還元炎と酸化炎からなる
火炎前段部において酸素の消費が進んでいるため、火炎
後段部は酸素濃度の低い還元炎が半径方向に広がる。
【００６１】このため、微粉炭の大部分が還元域を通る
ので、火炎前段の酸化炎で発生したＮＯｘも還元され、
また空気の分布は一様となり、極端に気相の空気比の低
い領域は形成されない。そこで燃焼反応は進み、燃焼効
率の向上や灰中未燃分の減少をもたらすことが可能とな
るのである。
ので、火炎前段の酸化炎で発生したＮＯｘも還元され、
また空気の分布は一様となり、極端に気相の空気比の低
い領域は形成されない。そこで燃焼反応は進み、燃焼効
率の向上や灰中未燃分の減少をもたらすことが可能とな
るのである。
【００６２】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、ＮＯｘ発生量が少なく、かつ微粉炭の燃焼灰中に残
る灰中未燃分の少ない微粉炭燃焼バーナ，また微粉炭燃
焼バーナの燃焼方法を得ることができる。
ば、ＮＯｘ発生量が少なく、かつ微粉炭の燃焼灰中に残
る灰中未燃分の少ない微粉炭燃焼バーナ，また微粉炭燃
焼バーナの燃焼方法を得ることができる。
【図１】本発明の微粉炭燃焼バーナの一実施例を示す縦
断側面図である。
断側面図である。
【図２】従来の微粉炭燃焼バーナの縦断側面図である。
【図３】本発明の微粉炭燃焼バーナと従来の微粉炭燃焼
バーナの試験結果である。
バーナの試験結果である。
【図４】本発明の微粉炭燃焼バーナの他の実施例を示す
縦断側面図である。
縦断側面図である。
【図５】従来の微粉炭燃焼バーナの縦断側面図である。
【図６】従来の微粉炭燃焼バーナの縦断側面図である。
【図７】本発明の微粉炭燃焼バーナの他の実施例を示す
要部拡大面図である。
要部拡大面図である。
【図８】本発明の微粉炭燃焼バーナの他の実施例を示す
要部拡大面図である。
要部拡大面図である。
【図９】本発明の微粉炭燃焼バーナの他の実施例を示す
縦断側面図である。
縦断側面図である。
【図１０】図９の微粉炭燃焼バーナの正面図である。
【図１１】本発明の微粉炭燃焼バーナの他の実施例を示
す正面図である。
す正面図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図１３】炉内の気相の空気比分布である。
【図１４】従来の微粉炭燃焼バーナの縦断側面図であ
る。
る。
１０…微粉炭ノズル、１１…空気ノズル、１２…火炉空
間、１３…微粉炭の流れ、１４…空気ノズルから噴出す
る空気の流れ、１５…着火域、１６…酸化炎、１７…還
元炎、１８…二段燃焼域、１９…二段燃焼用空気投入
口、２０…二段燃焼用空気の流れ、２１…案内板、２２
…バーナスロート部。
間、１３…微粉炭の流れ、１４…空気ノズルから噴出す
る空気の流れ、１５…着火域、１６…酸化炎、１７…還
元炎、１８…二段燃焼域、１９…二段燃焼用空気投入
口、２０…二段燃焼用空気の流れ、２１…案内板、２２
…バーナスロート部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津村 俊一 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日 立株式会社 呉工場内 (72)発明者 木山 研滋 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日 立株式会社 呉工場内 (72)発明者 神保 正 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日 立株式会社 呉工場内 (72)発明者 倉増 公治 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日 立株式会社 呉工場内 (72)発明者 森田 茂樹 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日 立株式会社 呉工場内 (72)発明者 野村 伸一郎 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日 立株式会社 呉研究所内 (72)発明者 森 三紀 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日 立株式会社 呉研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−196511（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−226609（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−250711（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−21506（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−8602（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−115618（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23D 1/00 F23K 3/00 F23N 1/02
Claims (5)
- 【請求項１】 微粉炭と空気との混合流体を噴出する微
粉炭ノズルと、この微粉炭ノズルの外周側に配置され、
空気を噴出する空気ノズルとを備えた微粉炭燃焼バーナ
の燃焼方法において、 前記微粉炭ノズルから微粉炭混合流体を直進流で噴出供
給するとともに、前記空気ノズルから噴出される空気流
を直進流で供給し、前記空気ノズルの空気噴出口部分に
設けられ、下流側先端が、前記空気ノズルの外周壁のス
ロート部の延長線上若しくはその延長線上より外方に位
置し、前記微粉炭ノズルの中心軸に対して３０度乃至５
０度の角度を有する噴出空気案内板により、噴出空気を
外方へ案内し、かつ前記空気ノズルから噴射供給される
空気の噴出速度は、前記微粉炭ノズルから供給される微
粉炭混合流体の噴出速度よりも大きく、前記混合流体の
噴出速度に対し、２対１から３対１の比率であることを
特徴とする微粉炭燃焼バーナの燃焼方法。 - 【請求項２】 微粉炭と空気との混合流体を噴出する微
粉炭ノズルおよび燃焼用空気を噴出する空気ノズルとを
有する微粉炭燃焼バーナと、この微粉炭燃焼バーナの下
流側に配置され、第二の燃焼用空気を供給する空気供給
手段とを備え、二段燃焼するように形成されている微粉
炭燃焼バーナの燃焼方法において、 前記空気ノズルからは、前記微粉炭ノズルから供給され
る燃料を完全燃焼させるのに必要な空気量より少ない空
気量を供給するとともに、前記空気供給手段からその不
足空気量を供給し、かつ前記微粉炭ノズルから微粉炭混
合流体を直進流で噴出供給するとともに、前記空気ノズ
ルの空気噴出口部分に設けられ、下流側先端が、前記空
気ノズルの外周壁のスロート部の延長線上若しくはその
延長線上より外方に位置し、前記微粉炭ノズルの中心軸
に対して３０度乃至５０度の角度を有する噴出空気案内
板により、噴出空気を外方へ案内し、かつ前記空気ノズ
ルから噴射供給される空気の噴出速度は、前記微粉炭ノ
ズルから供給される微粉炭混合流体の噴出速度よりも大
きく、前記混合流体の噴出速度に対し、２対１から３対
１の比率であることを特徴とする微粉炭燃焼バーナの燃
焼方法。 - 【請求項３】 微粉炭と空気との混合流体を噴出する微
粉炭ノズルと、この微粉炭ノズルの外周に配置され、燃
焼用空気を噴出する空気ノズルとを備えた微 粉炭燃焼バ
ーナにおいて、 前記微粉炭ノズルから微粉炭混合流体を直進流で噴出供
給するとともに、前記空気ノズルから噴出される空気流
を直進流で供給し、前記空気ノズルの空気噴出口部分に
噴出空気案内板を設け、その下流側先端が、前記空気ノ
ズルの外周壁のスロート部の延長線上若しくはその延長
線上より外方に位置し、前記微粉炭ノズルの中心軸に対
して３０度乃至５０度の角度を有することにより、噴出
空気を外方へ案内し、かつ前記空気ノズルから噴射供給
される空気の噴出速度は、前記微粉炭ノズルから供給さ
れる微粉炭混合流体の噴出速度よりも大きく、前記混合
流体の噴出速度に対し、２対１から３対１の比率である
なるように形成されていることを特徴とする微粉炭燃焼
バーナ。 - 【請求項４】 前記案内板の空気流通側壁面が、空気流
に対し滑らかな曲線壁面に形成されている請求項３記載
の微粉炭燃焼バーナ。 - 【請求項５】 微粉炭と空気との混合流体を噴出する微
粉炭ノズルと、この微粉炭ノズルの外周に配置され、燃
焼用空気を噴出する空気ノズルを二次空気ノズルと三次
空気ノズルから構成し、前記三次ノズルに案内板を有す
る微粉炭燃焼バーナにおいて、 前記微粉炭ノズルから微粉炭混合流体を直進流で噴出供
給するとともに、前記空気ノズルから噴出される空気流
を直進流で供給し、前記空気ノズルの空気噴出口部分に
噴出空気案内板を設け、その下流側先端が、前記空気ノ
ズルの外周壁のスロート部の延長線上若しくはその延長
線上より外方に位置し、前記微粉炭ノズルの中心軸に対
して３０度乃至５０度の角度を有することにより、噴出
空気を外方へ案内し、かつ前記空気ノズルから噴射供給
される空気の噴出速度は、前記微粉炭ノズルから供給さ
れる微粉炭混合流体の噴出速度よりも大きく、前記混合
流体の噴出速度に対し、２対１から３対１の比率である
なるように形成されていることを特徴とする微粉炭燃焼
バーナ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01843398A JP3343855B2 (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | 微粉炭燃焼バーナ及び微粉炭燃焼バーナの燃焼方法 |
| DE69925176T DE69925176T2 (de) | 1998-01-30 | 1999-01-22 | Verfahren zur Verbrennung von Kohlenstaub |
| EP99101208A EP0933592B1 (en) | 1998-01-30 | 1999-01-22 | Method for combusting pulverized coal |
| US09/238,161 US6189464B1 (en) | 1998-01-30 | 1999-01-28 | Pulverized coal combustion burner and combustion method thereby |
| KR10-1999-0003014A KR100537700B1 (ko) | 1998-01-30 | 1999-01-29 | 미분탄 연소 버너 및 그에 의한 연소 방법 |
| CNB991018079A CN1183354C (zh) | 1998-01-30 | 1999-01-29 | 粉煤燃烧器和有关的燃烧方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01843398A JP3343855B2 (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | 微粉炭燃焼バーナ及び微粉炭燃焼バーナの燃焼方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11211013A JPH11211013A (ja) | 1999-08-06 |
| JP3343855B2 true JP3343855B2 (ja) | 2002-11-11 |
Family
ID=11971525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01843398A Expired - Lifetime JP3343855B2 (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | 微粉炭燃焼バーナ及び微粉炭燃焼バーナの燃焼方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6189464B1 (ja) |
| EP (1) | EP0933592B1 (ja) |
| JP (1) | JP3343855B2 (ja) |
| KR (1) | KR100537700B1 (ja) |
| CN (1) | CN1183354C (ja) |
| DE (1) | DE69925176T2 (ja) |
Cited By (1)
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