JP3349305B2 - 燃料供給ノズル - Google Patents
燃料供給ノズルInfo
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- JP3349305B2 JP3349305B2 JP23114895A JP23114895A JP3349305B2 JP 3349305 B2 JP3349305 B2 JP 3349305B2 JP 23114895 A JP23114895 A JP 23114895A JP 23114895 A JP23114895 A JP 23114895A JP 3349305 B2 JP3349305 B2 JP 3349305B2
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- fuel
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- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料を固気混相流
として燃焼室内に供給する燃料供給ノズルに関するもの
であって、流動層ボイラ等に適用される。
として燃焼室内に供給する燃料供給ノズルに関するもの
であって、流動層ボイラ等に適用される。
【０００２】
【従来の技術】図４は循環流動層ボイラの一例を示す概
要図、図５は図４中の燃料室（１）の下部を示す平面図
である。循環流動層ボイラは、燃焼室（１）、サイクロ
ン（２）、流動層熱交換器（３）、スタンドパイプ
（４）の主要部分から構成されている。
要図、図５は図４中の燃料室（１）の下部を示す平面図
である。循環流動層ボイラは、燃焼室（１）、サイクロ
ン（２）、流動層熱交換器（３）、スタンドパイプ
（４）の主要部分から構成されている。
【０００３】燃焼用の空気はブロア（５ａ）により空気
ノズル（１３）から燃焼室（１）内へ供給され、高速流
動層と呼ばれる流動状態を形成している。燃焼室（１）
内へはまた、ブロア（５ｂ）により二次空気が供給され
る。更にブロア（５ｃ）により流動層熱交換器（３）の
下方から流動化空気が供給されて、ここも流動状態とな
っている。
ノズル（１３）から燃焼室（１）内へ供給され、高速流
動層と呼ばれる流動状態を形成している。燃焼室（１）
内へはまた、ブロア（５ｂ）により二次空気が供給され
る。更にブロア（５ｃ）により流動層熱交換器（３）の
下方から流動化空気が供給されて、ここも流動状態とな
っている。
【０００４】一方燃料は、ブロア（５ｄ）から供給され
る空気により、燃料供給装置（６ａ）、（６ｂ）、搬送
管（７）を経て燃料供給ノズル（８）から燃焼室（１）
内へ供給される。燃焼室（１）内の珪砂などの流動材の
一部は、未燃の燃料とともに燃焼ガスによってサイクロ
ン（２）へ運ばれる。そしてこのサイクロン（２）で燃
焼ガスと流動材等固形分とが分離され、ガスは対流伝熱
面（９）、バグフィルタ（１０）、誘引ファン（１１）
を経て煙突（１２）から放出される。サイクロン（２）
で分離された流動材等固形分は、スタンドパイプ（４）
を経て流動層熱交換器（３）に入り、同熱交換器（３）
内の隔壁（１６ａ）、（１６ｂ）等を順次乗越えつつ伝
熱面で冷却された後、燃焼室（１）へ再循環する。また
不燃分などの粒子は、灰取出口（１４）を経て、必要に
応じ灰抜出装置（１５）から排出される。
る空気により、燃料供給装置（６ａ）、（６ｂ）、搬送
管（７）を経て燃料供給ノズル（８）から燃焼室（１）
内へ供給される。燃焼室（１）内の珪砂などの流動材の
一部は、未燃の燃料とともに燃焼ガスによってサイクロ
ン（２）へ運ばれる。そしてこのサイクロン（２）で燃
焼ガスと流動材等固形分とが分離され、ガスは対流伝熱
面（９）、バグフィルタ（１０）、誘引ファン（１１）
を経て煙突（１２）から放出される。サイクロン（２）
で分離された流動材等固形分は、スタンドパイプ（４）
を経て流動層熱交換器（３）に入り、同熱交換器（３）
内の隔壁（１６ａ）、（１６ｂ）等を順次乗越えつつ伝
熱面で冷却された後、燃焼室（１）へ再循環する。また
不燃分などの粒子は、灰取出口（１４）を経て、必要に
応じ灰抜出装置（１５）から排出される。
【０００５】図６は従来の燃料供給ノズル（８）の一例
を示す詳細断面図である。耐熱合金製のノズル本体（３
０）には、燃料供給孔（３１）に交叉し接続する燃料噴
出孔（３２）が穿設されている。燃料噴出孔（３２）内
には、摩耗防止のためにセラミック製のスリーブ（３
３）が嵌装されている。上記燃料供給孔（３１）の先端
部には、スリーブ（３３）の加工面からの制限ならびに
熱応力による損傷防止のためにポケット部（３４）が形
成されている。
を示す詳細断面図である。耐熱合金製のノズル本体（３
０）には、燃料供給孔（３１）に交叉し接続する燃料噴
出孔（３２）が穿設されている。燃料噴出孔（３２）内
には、摩耗防止のためにセラミック製のスリーブ（３
３）が嵌装されている。上記燃料供給孔（３１）の先端
部には、スリーブ（３３）の加工面からの制限ならびに
熱応力による損傷防止のためにポケット部（３４）が形
成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の燃料供給ノ
ズルには次のような解決すべき課題があった。すなわ
ち、セラミックス等の破損しやすい材料を使用するた
め、加工上の制限や運用中の熱応力による破損を防止す
るために、ノズル本体（３０）の中央部にポケット部
（３４）を設ける必要がある。
ズルには次のような解決すべき課題があった。すなわ
ち、セラミックス等の破損しやすい材料を使用するた
め、加工上の制限や運用中の熱応力による破損を防止す
るために、ノズル本体（３０）の中央部にポケット部
（３４）を設ける必要がある。
【０００７】ところが、発明者らの実験によれば上記ポ
ケット部（３４）内面と固気混相流との間における熱交
換は非常に悪く、熱伝達率は、せいぜい２０W/m2・K 程
度であることが確認された。このため、ポケット部（３
４）は常に高温にさらされていることになる。そして、
このポケット部に滞留した燃料粒子（３５）が更新され
るためには２〜３秒程度必要であることもわかった。
ケット部（３４）内面と固気混相流との間における熱交
換は非常に悪く、熱伝達率は、せいぜい２０W/m2・K 程
度であることが確認された。このため、ポケット部（３
４）は常に高温にさらされていることになる。そして、
このポケット部に滞留した燃料粒子（３５）が更新され
るためには２〜３秒程度必要であることもわかった。
【０００８】したがって、このようなノズルを温度８０
０〜９００℃で運転される流動層装置に使用すると、上
記ポケット部（３４）に滞留した粒子（３５）がノズル
本体（２０）により熱せられてポケット部（３４）に付
着し、遂にはノズルを閉塞してしまう結果となる。
０〜９００℃で運転される流動層装置に使用すると、上
記ポケット部（３４）に滞留した粒子（３５）がノズル
本体（２０）により熱せられてポケット部（３４）に付
着し、遂にはノズルを閉塞してしまう結果となる。
【０００９】
【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、粉体燃料をその搬送気体ととも
に流動層燃焼室の底部に供給する燃料供給ノズルにおい
て、ほぼ水平方向に形成された燃料噴出孔の上方に、流
動材の粒子が出入りできる開口を有する空室が設けられ
たことを特徴とする燃料供給ノズルを提案するものであ
る。
課題を解決するために、粉体燃料をその搬送気体ととも
に流動層燃焼室の底部に供給する燃料供給ノズルにおい
て、ほぼ水平方向に形成された燃料噴出孔の上方に、流
動材の粒子が出入りできる開口を有する空室が設けられ
たことを特徴とする燃料供給ノズルを提案するものであ
る。
【００１０】本発明の燃料供給ノズルは上記構成を有
し、ほぼ水平方向に形成された燃料噴出孔の上方に、流
動材の粒子が出入りできる開口を有する空室が設けられ
ているので、この開口を通って空室内に熱伝導率の小さ
い流動材が流入して充填され、流動層部分からノズルの
内側（固気混相流と接する表面）へ伝達される熱量を抑
制する。これにより、ノズル内に設けられたポケット部
の（表面）温度上昇が抑制され、燃料粒子がノズル内部
で焼き付いたり、これに起因して燃料供給孔や燃料噴出
孔が閉塞するのを防止することができる。
し、ほぼ水平方向に形成された燃料噴出孔の上方に、流
動材の粒子が出入りできる開口を有する空室が設けられ
ているので、この開口を通って空室内に熱伝導率の小さ
い流動材が流入して充填され、流動層部分からノズルの
内側（固気混相流と接する表面）へ伝達される熱量を抑
制する。これにより、ノズル内に設けられたポケット部
の（表面）温度上昇が抑制され、燃料粒子がノズル内部
で焼き付いたり、これに起因して燃料供給孔や燃料噴出
孔が閉塞するのを防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態に係
る燃料供給ノズルを示す正面図、図２は図１のII−II矢
視縦断側面図、図３は図２のIII-III 矢視水平断面図で
ある。
る燃料供給ノズルを示す正面図、図２は図１のII−II矢
視縦断側面図、図３は図２のIII-III 矢視水平断面図で
ある。
【００１２】ステンレス等の耐熱性材料で形成されたノ
ズル本体（２０）には、鉛直な燃料供給孔（２１）およ
びこれと直交して、すなわち水平方向に向いて連通する
燃料噴出孔（２２）が設けられている。また燃料噴出孔
（２２）内にはセラミックス等の耐摩耗性材料で形成さ
れたスリーブ（２３）が嵌挿されている。上記燃料供給
孔（２１）と燃料噴出孔（２２）との交叉部には、ポケ
ット部（２４）が設けられている。
ズル本体（２０）には、鉛直な燃料供給孔（２１）およ
びこれと直交して、すなわち水平方向に向いて連通する
燃料噴出孔（２２）が設けられている。また燃料噴出孔
（２２）内にはセラミックス等の耐摩耗性材料で形成さ
れたスリーブ（２３）が嵌挿されている。上記燃料供給
孔（２１）と燃料噴出孔（２２）との交叉部には、ポケ
ット部（２４）が設けられている。
【００１３】以上は前記従来のものと同様であるが、本
実施形態では更に、ノズル本体（２０）の頂部に上記ポ
ケット部（２４）を取り囲むように、耐熱性材料で形成
された空室（２６）が設けられており、同空室（２６）
には粒子が出入りできる連通孔（２７）が開口してい
る。以上のように構成された燃料供給ノズル（８）は、
燃焼室（１）底部に、燃料噴出孔（２２）がほぼ水平方
向に向くように設けられる。
実施形態では更に、ノズル本体（２０）の頂部に上記ポ
ケット部（２４）を取り囲むように、耐熱性材料で形成
された空室（２６）が設けられており、同空室（２６）
には粒子が出入りできる連通孔（２７）が開口してい
る。以上のように構成された燃料供給ノズル（８）は、
燃焼室（１）底部に、燃料噴出孔（２２）がほぼ水平方
向に向くように設けられる。
【００１４】空室（２６）内には連通孔（２７）を通っ
て燃焼室（１）内の流動材が流れ込み充填される。一た
ん充填された流動材は、空室（２６）内にガス流れが生
じないため、静止した充填層に保たれる。なお、流動材
としては、一般的に珪砂粒が使用されているが、ＳｉＯ
2 を主成分とするセラミックスの粒子、Ａｌ2 Ｏ2 を主
成分とするセラミックスの粒子、ＣａＯを主成分とする
セラミックス粒子等、高温で熱的に安定しかつ熱的絶縁
体である材質の粒子に代替することができる。また、こ
れらを予め空室（２６）内に充填しておいてもよい。
て燃焼室（１）内の流動材が流れ込み充填される。一た
ん充填された流動材は、空室（２６）内にガス流れが生
じないため、静止した充填層に保たれる。なお、流動材
としては、一般的に珪砂粒が使用されているが、ＳｉＯ
2 を主成分とするセラミックスの粒子、Ａｌ2 Ｏ2 を主
成分とするセラミックスの粒子、ＣａＯを主成分とする
セラミックス粒子等、高温で熱的に安定しかつ熱的絶縁
体である材質の粒子に代替することができる。また、こ
れらを予め空室（２６）内に充填しておいてもよい。
【００１５】燃料供給孔（２１）から供給された燃料粒
子は、ポケット部（２４）で一たん滞留し、次に燃料噴
出孔（２２）から燃焼室（１）内へ噴出する。ポケット
部（２４）は、耐摩耗性材料で保護されていない部分へ
燃料粒子が高速度で衝突して摩耗するのを抑制する。
子は、ポケット部（２４）で一たん滞留し、次に燃料噴
出孔（２２）から燃焼室（１）内へ噴出する。ポケット
部（２４）は、耐摩耗性材料で保護されていない部分へ
燃料粒子が高速度で衝突して摩耗するのを抑制する。
【００１６】空室（２６）内の粒子充填層の有効熱伝導
率は金属材料と比較して極めて小さい。したがって燃焼
室（１）側からノズル（８）の内部、特にポケット部
（２４）に伝達される熱量が低く抑えられ、その結果、
ポケット部（２４）の表面温度の上昇を押えることがで
きる。こうして燃料（石炭）粒子焼付きのトラブルを防
止できる。
率は金属材料と比較して極めて小さい。したがって燃焼
室（１）側からノズル（８）の内部、特にポケット部
（２４）に伝達される熱量が低く抑えられ、その結果、
ポケット部（２４）の表面温度の上昇を押えることがで
きる。こうして燃料（石炭）粒子焼付きのトラブルを防
止できる。
【００１７】次に従来の燃料供給ノズルと本発明による
燃料供給ノズルとのポケット部温度を比較して示す。計
算には次の物性値を用いた。 耐熱材料（ある種のステンレス材）の熱伝導率 ＝２０W/m ・K 充填される粒子層（例えば珪砂）の有効熱伝導率 ＝１W/m ・K 耐熱材料の厚み（ポケット部） ＝１５ｍｍ 耐熱材料の厚み（空洞部天板） ＝１０ｍｍ 充填された粒子層の厚み ＝１２０ｍｍ 流動層部分の温度 ＝８５０℃ ポケット部の雰囲気温度 ＝４０℃ 流動層部の熱伝達率 ＝３００W/m2・K ポケット部の熱伝達率 ＝２０W/m2・K
燃料供給ノズルとのポケット部温度を比較して示す。計
算には次の物性値を用いた。 耐熱材料（ある種のステンレス材）の熱伝導率 ＝２０W/m ・K 充填される粒子層（例えば珪砂）の有効熱伝導率 ＝１W/m ・K 耐熱材料の厚み（ポケット部） ＝１５ｍｍ 耐熱材料の厚み（空洞部天板） ＝１０ｍｍ 充填された粒子層の厚み ＝１２０ｍｍ 流動層部分の温度 ＝８５０℃ ポケット部の雰囲気温度 ＝４０℃ 流動層部の熱伝達率 ＝３００W/m2・K ポケット部の熱伝達率 ＝２０W/m2・K
【００１８】これらの物性値を用いて従来の燃料供給ノ
ズルのポケット部表面温度を求めたところ７８９℃であ
ったのに対し、本発明の燃料供給ノズルのポケット部表
面温度は２７２℃であった。このように、本発明によれ
ばポケット部温度を燃料の着火温度よりも極めて低く抑
えることが可能になる。
ズルのポケット部表面温度を求めたところ７８９℃であ
ったのに対し、本発明の燃料供給ノズルのポケット部表
面温度は２７２℃であった。このように、本発明によれ
ばポケット部温度を燃料の着火温度よりも極めて低く抑
えることが可能になる。
【００１９】
【発明の効果】本発明の燃料供給ノズルを採用すること
により、各種流動層装置の燃料供給系統におけるトラブ
ル発生を防止することができ、プラントの安定運用なら
びに信頼性向上に寄与するものである。具体的には、 １）ノズル内面への燃料粒子の付着ならびにこれに起因
する閉塞等のトラブルを防止できる。 ２）耐摩耗性向上の目的で使用しているセラミックス製
スリーブ部分における温度も低くできるため、熱応力も
小さくなり、破損等によるトラブルを防止できる。
により、各種流動層装置の燃料供給系統におけるトラブ
ル発生を防止することができ、プラントの安定運用なら
びに信頼性向上に寄与するものである。具体的には、 １）ノズル内面への燃料粒子の付着ならびにこれに起因
する閉塞等のトラブルを防止できる。 ２）耐摩耗性向上の目的で使用しているセラミックス製
スリーブ部分における温度も低くできるため、熱応力も
小さくなり、破損等によるトラブルを防止できる。
【図１】図１は本発明の実施の一形態に係る燃料供給ノ
ズルを示す正面図である。
ズルを示す正面図である。
【図２】図２は図１のII−II矢視縦断側面図である。
【図３】図３は図２のIII-III 矢視水平断面図である。
【図４】図４は循環流動層ボイラの一例を示す概要図で
ある。
ある。
【図５】図５は図４中の燃焼室（１）の下部を示す平面
図である。
図である。
【図６】図６は従来の燃料供給ノズルの一例を示す縦断
側面図である。
側面図である。
（１） 燃焼室 （２） サイクロン （３） 流動層熱交換器 （４） スタンドパイプ （5a) 、(5b)、(5c)、(5d) ブロア （６ａ）、（６ｂ） 燃料供給装置 （７） 搬送管 （８） 燃料供給ノズル （９） 対流伝熱面 （１０） バグフィルタ （１１） 誘引ファン （１２） 煙突 （１３） 空気ノズル （１４） 灰取出口 （１５） 灰抜出装置 （16ａ）、（16ｂ） 隔壁 （２０）、（３０） ノズル本体 （２１）、（３１） 燃料供給孔 （２２）、（３２） 燃料噴出孔 （２３）、（３３） スリーブ （２４）、（３４） ポケット部 （３５） 燃料粒子 （２６） 空室 （２７） 連通孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23C 10/22 F23K 3/02 301 F22B 1/02
Claims (1)
- 【請求項１】 粉体燃料をその搬送気体とともに流動層
燃焼室の底部に供給する燃料供給ノズルにおいて、ほぼ
水平方向に形成された燃料噴出孔の上方に、流動材の粒
子が出入りできる開口を有する空室が設けられたことを
特徴とする燃料供給ノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23114895A JP3349305B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 燃料供給ノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23114895A JP3349305B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 燃料供給ノズル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0972506A JPH0972506A (ja) | 1997-03-18 |
| JP3349305B2 true JP3349305B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=16919052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23114895A Expired - Fee Related JP3349305B2 (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | 燃料供給ノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3349305B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003010736A (ja) * | 2001-07-04 | 2003-01-14 | Babcock Hitachi Kk | 燃料吹込供給ノズル |
-
1995
- 1995-09-08 JP JP23114895A patent/JP3349305B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0972506A (ja) | 1997-03-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020806 |
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